عنوان

مدیریت تعاملی انرژی در شبکه های توزیع هوشمند براساس روش مبتنی بر رقابت Stackelberg

Number

پ۲۶۲۴۵

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مدیریت تعاملی انرژی در شبکه های توزیع هوشمند براساس روش مبتنی بر رقابت Stackelberg

First Statement of Responsibility

سارا حقی‌فام

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۵۳ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی برق قدرت

Text of Note

در سال‌های اخیر، منابع انرژی توزیع شده به طور گسترده‌ای در شبکه‌های توزیع هوشمند مورد استفاده قرار گرفته است. اگرچه حضور این منابع در سطح توزیع منجر به افزایش قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری شبکه، بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود، اما استفاده گسترده از آن‌ها چالشهای فنی، عملیاتی و بازاری جدیدی را به وجود می‌آورد. در واقع، نه تنها کنترل ولتاژ، فرکانس و پرشدگی خطوط بلکه مدیریت و برنامه‌ریزی بهینه شبکه‌های توزیع هوشمند در حضور تعداد زیادی از منابع انرژی توزیع شده بسیار دشوار است. چراکه از یک سو، عمدتا این منابع انرژی مقیاس کوچک به تنهایی توانایی مشارکت در بازار عمده‌‌ فروشی را ندارند و باید توسط اپراتورهای شبکه توزیع برنامهریزی شوند، که این موضوع سبب ایجاد قیود جدید در مسائل بهینه‌سازی شبکه‌های توزیع هوشمند شده و پیچیدگی آن‌ها را افزایش می‌دهد. از سوی دیگر، با خصوصیسازی مالکیت‌ها در شبکه‌های توزیع، اپراتور سیستم مجبور به تعامل و تجارت انرژی با منابع تولید پراکنده‌ای هستند که هر یک تمایل دارند سود شخصی خود را در طی این مبادلات بهبود بخشند. برای حل این مشکلات و بهره‌مندی حداکثری از منابع تولید پراکنده در سطح ولتاژ توزیع، ایجاد یک بازار انرژی محلی ضروری است تا با در نظر گرفتن مسائل فنی و اقتصادی، داد و ستد تعاملی توان میان نهادهای مستقل مالی و اپراتور شبکه را تسهیل بخشد. هدف اصلی این رساله ارائه دو ساختار متفاوت برای طراحی یک بازار انرژی محلی است که در آن منابع انرژی توزیع شده قادر به تعامل و تبادل توان با یکدیگر و با اپراتور شبکه هستند. در این راستا، ابتدا ائتلافهایی برای منابع تولیدی مقیاس کوچک که توسط اپراتورها یا تجمیع‌کنندگان مجازی مدیریت می‌شوند، تشکیل می‌شود. سپس، این تجمیع‌کنندگان منابع انرژی توزیع شده به عنوان بازیگران مستقل در بازار محلی طراحی شده شرکت کرده و به مبادله توان با اپراتور شبکه توزیع به عنوان اپراتور بازار محلی میپردازند. اما، از آنجایی‌که توابع هدف بازیگران مورد نظر در راستای تابع هدف اپراتور سیستم نبوده و هر یک از این بازیگران به دنبال افزایش سود خود هستند، یک روش مبتنی بر رقابت Stackelberg برای تسویه این بازار محلی پیشنهاد داده میشود. علاوه بر طراحی بازار تعاملی مذکور، این مطالعه درصدد ارائه یک مدل بهینه‌سازی جدید برای بررسی استراتژی پیشنهاددهی یک تجمیع‌کننده منابع انرژی توزیع شده به عنوان یک بازیگر قیمت‌ساز در بازار انرژی محلی است. همچنین در این مدل پیشنهادی، امکان مشارکت هم‌زمان این نهاد مستقل در بازار عمده ‌فروشی به عنوان یک بازیگر قیمت‌پذیر نیز فراهم می‌شود. با توجه به این واقعیت که تصمیم‌گیرندگان و بازیگران این محیط تعاملی با عدم قطعیتهای زیادی برای شرکت در دو بازار پیش رو و زمان واقعی روبهرو هستند، از روش برنامهریزی تصادفی دو مرحله‌ای در طراحی بازارهای محلی استفاده می‌شود. برای مدلسازی این عدم قطعیتها، تعداد زیادی سناریو با استفاده از روش مونت کارلو ایجاد میشود و برای کاهش بار محاسباتی و پیچیدگی مسئله، با بهره‌گیری از یک روش کاهش سناریو مناسب تعداد سناریوهای ایجادی به اندازه کافی کاهش می‌یابد.

Text of Note

In recent years, Distributed Energy Resources (DERs) have been widely exploited in Smart Distribution Networks (SDNs). While the existence of these resources at the distribution level leads to the improvement of reliability, flexibility, and voltage profiles as well as reduction of greenhouse gas emissions, widespread deployment of DERs poses various technical, operational, and market challenges to the SDNs. Indeed, not only the control of voltage, frequency, as well as line congestion but also the optimal management and operating of SDNs in the presence of a considerable number of DERs are highly difficult. That is because, on the one hand, most of these small-scale DERs must be managed by the Distribution System Operator (DSO) due to their inability to participate in wholesale electricity markets, which adds novel and complicated constraints to the optimization problems of SDNs. On the other hand, with the privatization of ownership in SDNs, the DSO has to interact and trade energy with private DERs who seek to improve their own profit through these exchanges. To solve these dilemmas and get benefit from DERs at the distribution level, providing a Local Energy Market (LEM) is very required. The LEM facilitates transactive energy exchange among independent financial entities and the DSO by considering both technical and economic aspects.The primary goal of this dissertation is to present two different structures for designing a LEM, in which DERs are able to interact and exchange power with one another and with the DSO. Accordingly, first, coalitions are formed for small-scale DERs managed by virtual operators or Aggregators (AGs). Then, these DER AGs participate in the designed LEM as autonomous players and trade energy with the DSO as LEM operator. Nonetheless, since there are inherent conflicts between the interests of the system’s decision-makers, namely DSO and DER AGs, a Stackelberg game-based approach is proposed in this project to settle the considered LEM. In addition to the design of a LEM, this research work aims to suggest a new optimization scheme for the offering strategy of a DER AG as a price-maker entity in the LEM. In this framework, the simultaneous participation of the studied DER AG as a price-taker player in the wholesale electricity market is provided as well.Owing to the fact that the decision-makers and players of the transactive environment encounter a variety of uncertainties for taking part in the day-ahead and real-time markets, a scenario-based two-stage stochastic programming method is utilized in the design of the LEM. To model these uncertainties, a large number of scenarios are generated using the Monte Carlo Simulation technique. To diminish the computational burden and complexity of the problem, the number of generated scenarios is reduced to an adequate number by implementing a proper scenario reduction algorithm

Variant Title

A Stackelberg Game-based Approach for Transactive Energy Management in Smart Distribution Networks

Entry Element

‏حقی‌فام،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏ سارا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏زارع،

Entry Element

‏عباپور،

Entry Element

‏ Contreras

Entry Element

‏Muñoz-Delgado

Part of Name Other than Entry Element

‏‏کاظم

Part of Name Other than Entry Element

‏مهدی

Part of Name Other than Entry Element

‏Javier

Part of Name Other than Entry Element

‏. Gregorio

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Dates

استاد مشاور

Entry Element

تبریز