مقدمه- حضور منابع تولید پراکنده در شبکه، شارش توان و اندازه تلفات شبکه را در هر دو سطح انتقال و توزیع تغییر میدهد. در نتیجه، روش مورد استفاده جهت تخصیص تلفات، باید بر تمام بخشهای مرتبط با شبکه، تاثیر مالی داشته باشد. در بسیاری از طرحهای تنظیم تعرفه در سطح توزیع، روش مورد استفاده، روش ساده میانگینگیری بین تمام مشتریها است. بنابراین، هیچ توجهی به مشتریها به صورت جداگانه و بر مبنای موقعیت مکانی آنها، به ویژه آنهایی که منبع تولید پراکنده را نصب نمودهاند، نمیشود؛ چرا که اینگونه مشتریها میتوانند سبب کاهش تلفات شبکه شوند. بنابراین، میانگینگیری تلفات بین تمام مصرف-کنندهها، سبب از بین رفتن رقابت برای نصب منبع تولید پراکنده در چنین محیط بازاری میشود.

روش پیشنهادی زیر، برای تخصیص هزینههای تلفات در سطح توزیع بر مینای قیمتگذاری گرهی است که معمولا در سطح انتقال در شبکه استفاده میشود و قیمتها را در گرههای مختلف در شبکه توزیع با استفاده از ضرایب گرهی تعیین میکند؛ به همان شیوهای که در شبکه انتقال مورد استفاده قرار میگیرد. این قیمتها از نظر اقتصادی کارا بوده و هزینههای تلفات را بر مبنای مکانی، به مصرفکنندههای متصل به شبکه، تخصیص میدهند. همچنین، قیمتهای گرهی در سطح توزیع، حضور تولیدات پراکنده را نیز در نظر میگیرند و انگیزههای اقتصادی موثرتری برای حضور بیشتر تولید پراکنده در شبکه توزیع، با دادن پاداش به تولید پراکنده برای مشارکت در کاهش تلفات، ایجاد میکنند.

واژههای کلیدی- تولید پراکنده، تخصیص هزینه تلفات، شبکههای توزیع.

.۱ مقدمه

در طی دهه گذشته، توجه ویژهای هم از طرف محققان و پژوهشگران و هم از طرف دولتها به موضوع تولیدات پراکنده شده است، چرا که به نظر میرسد تولید پراکنده میتواند ساختار فعلی سیستمهای قدرت را تغییر دهد. تولید پراکنده مزیتهای متعددی برای شبکه به همراه دارد؛ برای مثال، کاهش تلفات، کارآیی

به عنوان خدماتدهنده در شبکه (به تاخیر انداختن بازآرایی شبکه توزیع) و خدمات جانبی دیگر. به علاوه، با توجه به ماژولار بودن این فناوری، هزینه اضافی کمتری در مقایسه با ساخت تجهیزات عظیم جدید برای ایجاد ظرفیت اضافی در طی چند سال، به شبکه تحمیل میکند.

دومین کنفراس سراسری اصلاح الگوی مصرف انرژی الکتریکی اهواز ۳ / لغایت ۴ اسفند ماه ۸۹

با توجه به این موارد، حضور DG در شبکه توزیع و مدلسازی شبکه همراه با آن نیاز امروز بازار توزیع خواهد بود. تخصیص هزینههای تلفات در شبکههای توزیع در حضور تولیدات پراکنده، یک نمونه از

hamed.zekri@gmail.com

موارد مهم در این بررسیها و شبیهسازیها است. هزینههای تلفات، هزینههای عملیاتی هستتند که باید توسط شرکتهای توزیع۱ بازیابی شوند. روش تخصیص هزینه میتواند بر روی چگونگی رقابت بین کاربران شبکه تاثیر داشته باشد. برای مثال، میانگینگیری تلفات بین تمام مصرفکنندهها، که در بسیاری از الگوهای تنظیم تعرفه کاربرد دارد، تمامی فواید نزدیکی مکانی به باس مرجع، یا نقطه تامین توان شبکه توزیع، یا منبع DG نصب شده در شبکه را حذف مینماید. این نزدیکی مکانی به نقطه توزیع توان میتواند سبب کاهش مقدار تلفات، و در نهایت هزینه عملکرد شبکه، شود. در نتیجه، این نوع تخصیص هزینه با استفاده از میانگینگیری میتواند سبب ایجاد مانع بزرگی برای ورود منبع جدید DG به شبکه شود.

پس از ظهور بازارهای رقابتی برق، چند طرح جهت ارزیابی و قیمتگذاری تلفات خطوط پیشنهاد شد.[۱] یک طرح پیشنهادی، از یک فرض اساسی تناسب یرای تعیین سهم شارش توان اکتیو در خطوط انتقال توسط هر مولد، استفاده مینمود.[۲] این سهم از بارگذاری خط، برای تعیین تلفات اختصاص یافته به هر مولد استفاده میشود. از آنجا که این روش، به جای تعیین اثر واقعی هر مولد روی شارش خطوط، سهم آن را تعیین میکند، در تعیین سیگنالهای قیمت مفید و موثر از نظر اقتصادی موفق نخواهد بود، چرا که سیگنالهای قیمت ارسالی به کاربران شبکه که منعکسکننده هزینههای تحمیلی آنها به سیستم است، تعدیل خواهد شد. روش

Distribution Company (Disco)

پیشنهادی دیگر، تخمین تلفات متناظر با هر تراکنش در یک شبکه چند تراکنشی۲ است.[۵] تا هنگامی که روش، شارشهای متقابل۳ را در نظر نگیرد، نمیتواند سیگنالهای قیمت مناسبی برای کاربران شبکه فراهم کند.

یک رهیافت دیگر برای تخصیص تلفات، روش جانشینی۴ است. تحت این روش، ضریب تنظیم تلفات برای یک کاربر شبکه با ارزیابی تاثیر آن کاربر روی کل تلفات توان شبکه، با مقایسه کل تلفات در دو حالت متصل بودن و نبودن آن کاربر به شبکه، محاسبه میشود. این روش در عمل، مشکلاتی به همراه دارد، از جمله امکان تولید خروجیهای متناقض، ناتوانی روش در جلوگیری از یارانههای تقاطعی۵ مکانی و زود گذر و غیرعملی و طاقتفرسا بودن پیادهسازی این روش.[۳]

روش پیشنهادی دیگر، روش ضرایب تلفات حاشیهای۶ است. این روش بر مبنای این فرض استوار است که تلفات حاشیهای منعکس-کننده هزینههای حاشیهای کوتاه مدت میباشد. بر طبق تعریف، ضرایب تلفات حاشیهای تغییر مصرف/تولید توان اکتیو و راکتیو در هر گره از شبکه را اندازه میگیرد. سپس، تلفات به صورت مجموع MLC های هر گره ضرب در مصرف/تولید توان اکتیو و راکتیو متناظر بیان میشود. به دلیل رابطه تقریبا کوادراتیک بین تلفات و شارش توان، اعمال مستقیم این روش منجر به بازیابی تقریبا دو برابری تلفات خواهد شد. برای حل این مشکل، دو روش بازآرائی پیشنهاد شد.

در این تحقیق، استفاده از روش قیمتگذاری گرهی برای شبکه توزیع، همانگونه که در چند بازار برق در شبکه انتقال مورد استفاده قرار میگیرد، پیشنهاد میشود. فلسفه این پیشنهاد، حضور تولیدات پراکنده در شبکه توزیع است که سبب میشود شبکه توزیع را بتوان

Multi – Transaction Network Counter Flows
Substitution Method ٤ Cross Subsidies ٥ Marginal loss Coefficients (MLCs) ٦

دومین کنفراس سراسری اصلاح الگوی مصرف انرژی الکتریکی اهواز ۳ / لغایت ۴ اسفند ماه ۸۹

به عنوان یک شبکه فعال (مانند شبکه انتقال)، نه به مانند گذشته یک شبکه غیر فعال (تنها شامل شبکه هادی و بار متصل به آن)، در نظر گرفت. روش پیشنهادی، قیمتها را در گرههای متفاوت در شبکه توزیع با استفاده از ضرایب گرهی تعیین میکند. این قیمتها، تلفات را بر مبنای موقعیت مکانی و “بازگیری خالص”۷ تخصیص میدهند. علاوه بر این، این قیمتها سیگنالهای بسیار قویتری از نقطه نظر اقتصادی برای مکانیابی و نصب DG فراهم میآورند. ضرایب گرهی با استفاده از شارش توان با قرار دادن “باس مرجع”۸ روی نقطه تغذیه توان۹، محلی که شبکه انتقال به شبکه توزیع متصل میشود، محاسبه میشوند.

در بخشهای بعد، مروری بر محاسبه ضرایب و قیمتهای گرهی و بهینهسازی آنها از دید سیستم به صورت کلی و از دید عوامل شبکه به صورت انفرادی، انجام خواهد شد. ضرایب گرهی۱۰ و مازاد تجاری۱۱ تعریف خواهند شد و رهیافت سنتی قیمتگذاری در شبکه توزیع و روش پیشنهادی با استفاده از قیمتگذاری گرهی مقایسه خواهند شد.

.۲ قیمتگذاری گرهی

.۱-۲ بهینهسازی کلی سیستم قدرت

سیستم قدرت کلی شکل زیر با ng باسبار مولد و ne باسبار تقاضا (بار) در نظر گرفته میشود. مشاهده میشود که در حالت خاص، این سیستم قدرت را میتوان یک سیستم توزیع همراه با DG در نظر گرفت که در این تحقیق، همین نگرش مد نظر است.

شکل .۱ باسبارهای تولید و تقاضا در سیستم قدرت

G k g , Q k g به ترتیب توانهای اکتیو و راکتیو تزریقی توسط مولد k g به باسبار k g هستند.

Dke , Qke به ترتیب توانهای اکتیو و راکتیو مصرفشده توسط تقاضای ke خارج شده از باسبار ke هستند.

شکل .۲ شبکه توزیع همراه با تولید پراکنده

Net Withdrawals Reference Bus Power Supply Point (PSP) Nodal Factors (NF)

Merchandising Surplus (MS)

به منظور سادهسازی علامتگذاریها، فرض میشود که یک باس-بار، یا میتواند باسبار مولد باشد و یا باسبار تقاضا. همچنین، فرض میشود که همه توانهای تزریقی و خروجی، از یکدیگر مستقل هستند.

دومین کنفراس سراسری اصلاح الگوی مصرف انرژی الکتریکی اهواز ۳ / لغایت ۴ اسفند ماه ۸۹

با فرض این که Bke تابع سود۱۲ برای استفاده از الکتریسیته در
باسبار تقاضای k e باشد، میتوان نوشت:
(۱) Bk e Dk e ,Qk e Bke
که Bke تابعی مقعر، صعودی ضعیف، و پیوسته مشتقپذیر از مرتبه اول نسبت به هر دو آرگومان خود است. با فرض Cke به عنوان هزینه کلی تولید شده هنگام تزریق Gk g ,Qk g به باس بار k g میتوان نوشت:

Cke Ck e G k g ,Qk g ( 2)

که Cke تابعی محدب، صعودی ضعیف، و پیوسته مشتقپذیر از مرتبه اول نسبت به هر دو آرگومان خود است. بیشینهسازی سود کلی شبکه، مسئلهای به شکل زیر است:

Bke Dke , Qke ne
max [
Gk g ,Qk g , D k e ,Q ke ke
k g , k e
(3) n g
C ke G k g ,Qk g ]
k g

و با محدودیتهای زیر: