توصيفگر ها :
بهينه‌سازي مقاوم انطباقي , برنامه‌ريزي بهره‌برداري , توليد بادي , فناوري مبدل برق به گاز , توربين گازي , بازار برق
چكيده فارسي :
با اضافه شدن منابع توليد انرژي بادي به سيستم‌هاي قدرت، علاوه بر مزايايي كه با خود به اين سيستم‌ها آورده‌اند، معايبي نيز به همراه دارند. از مهم‌ترين مشكلات اضافه‌شدن منابع توليد بادي به سيستم‌هاي قدرت، بحث عدم قطعيت در توليد اين واحدهاست. اين عدم قطعيت در توليد موجب افزايش پيچيدگي در بهره‌برداري از سيستم‌هاي قدرت مي‌شود. از اين رو، براي حل اين مشكل تا كنون راه‌كارهاي متفاوتي از ديدگاه‌هاي مختلف ارائه شده‌است. از جمله اين راه‌كارها، استفاده از توربين‌هاي گازي براي پوشش كمبود توليد واحدهاي بادي است. توربين‌هاي گازي به دليل سرعت بالا در پاسخ‌گويي مي‌توانند در زمان كمبود توليد واحد بادي، براي پوشش‌دادن اين كمبود مورد استفاده قرار بگيرند. يكي ديگر از راه‌كارهاي پوشش عدم قطعيت در توليد واحدهاي بادي، استفاده از فناوري‌هاي مبدل برق به گاز براي پوشش بيش‌بود توليد واحدهاي بادي است. فناوري مبدل برق به گاز با استفاده از انرژي الكتريكي، آب را الكتروليز كرده و آن را به هيدروژن و اكسيژن تجزيه مي‌كند. هيدروژن قابليت ذخيره‌سازي دارد. به علاوه، با استفاده از فرآيند متان‌سازي، هيدروژن به دست‌آمده با تركيب با كربن، كه از منابع مختلف قابل تأمين است، قابليت تبديل به متان و تزريق به شبكه گاز طبيعي را دارد.
در اين پايان‌نامه مدلي براي برنامه‌ريزي بهره‌برداري از يك شركت توليد متشكل از واحد بادي، واحد مبدل برق به گاز و واحد گازي در افق زماني كوتاه‌مدت در محيط تجديد ساختاريافته برق و گاز (شركت در بازارهاي روزپيش) ارائه شده‌است. در اين مدل، توليد واحد بادي، قيمت برق، قيمت‌گاز طبيعي و دسترسي به گاز طبيعي از طريق خط لوله به صورت غيرقطعي مدل شده‌اند. شركت توليد به صورت يك شركت‌كننده قيمت‌پذير در بازارهاي برق و گاز فرض شده‌است.
مدل پيشنهادي در اين پايان‌نامه به صورت يك مسأله مقاوم انطباق‌پذير سه‌سطحي ارائه شده‌است. در سطح اول، تصميمات مربوط به حضور شركت توليد در بازارهاي روز پيش برق و گاز تعيين مي‌شوند. سطح دوم به تعيين بدترين حالت وقوع عدم قطعيت‌ها، با توجه به قيد بودجه عدم قطعيت و قيدهاي دامنه تغييرات متغيرهاي غير قطعي، مي‌پردازد. سطح سوم استراتژي بهره‌برداري در روز بهره‌برداري را با توجه به قيود تعادل توان الكتريكي و تعادل گاز شركت توليد و همچنين، قيود مربوط به عملكرد هركدام از تجهيزات شركت توليد مشخص مي‌كند. مدل پيشنهادي در نرم‌افزار GAMS پياده‌سازي شده‌است. نتايج شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته كارايي مدل پيشنهادي را در حالات مختلف نشان مي‌دهد. در مدل ارائه‌شده، شركت توليد قادر است در بازارهاي برق و گاز روز پيش و نيز بازار برق زمان واقعي شركت كند و به آربيتراژ بين بازارهاي برق وگاز و همچنين، آربيتراژ بين ساعت‌هاي مختلف بپردازد.
چكيده انگليسي :
With the integration of wind energy sources in power systems, in addition to the benefits they bring to these systems, they also have disadvantages. One of the most important problems in adding wind generation resources to power systems is the uncertainty in the generation output of these units. This uncertainty in generation increases the complexity of power systems operation. Therefore, different solutions have been proposed from different perspectives to solve this problem. One of these solutions is the use of gas turbines (GTs) to cover the wind generation units shortage. Due to their high response speed, GTs can be used to cover this shortfall in the case of a shortage of wind generation unit output. Another way to cover the uncertainty in the wind generation units is to use power-to-gas (PtG) system technologies to cover the excess in the generation. PtG technology uses electrical energy to electrolyze water and break it down into hydrogen and oxygen. Hydrogen can be stored. Additionally, using the methane production process, the hydrogen obtained from various sources can be combined with carbon, converted to methane, and injected into the natural gas network.
In this thesis, a model for operational planning of a generation company (GenCo) consisting of a wind generation unit, a PtG unit, and a GT unit in the short-term within a restructured electricity and gas market is presented. In this model, the wind generation, electricity price, natural gas price, and access to natural gas through the pipelines are uncertain parameters. The GenCo is assumed to be a price-taker participant in the electricity and gas markets.
The proposed model in this thesis is represented as an adaptive robust tri-level model. At the first level, decisions regarding the GenCoʹs participation in the day-ahead electricity and gas markets are made. The second level determines the worst-case scenario of uncertainties, subject to the uncertainty set constraints. The third level determines the operation strategy on the day of operation subject to electric power and natural gas balance constraints of the GenCo along with the wind generation unit, PtG unit, and GT unit operational constraints. The proposed model is implemented in GAMS. The results of the simulations show the efficiency of the proposed model in different cases. In the proposed model, GenCo can participate in the day-ahead electricity and gas markets, the real-time electricity market, and arbitrage between the electricity and gas markets and also between different time intervals of operation.
