مدیریت سمت تقاضا (DSM) شامل تمام فعالیت هایی می شود که به تغییر مشخصات تقاضای مصرف کننده بستگی دارد، تا آن را با عرضه مطابقت دهد. این پایان نامه درباره ی مسئله مدیریت سمت تقاضا است، زمانی که مشتریان به دستگاه های ذخیره ساز انرژی مجهز شده باشند. برای اجرای مدیریت سمت تقاضا، مصرف کنندگان همراه با تولید کنندگان و عرضه کنندگان انرژی در مصرف بهینه انرژی در تعامل هستند. نظریه بازی به عنوان مجموعه ای از ابزارهای تحلیلی در نظر گرفته می شود که درک درستی از پدیده هایی که تصمیم گیرندگان آن در تعامل باهم هستند را فراهم می کند. در این پایان نامه، دو بازی مورد مطالعه قرار گرفته شده است: در حالت اول یک بازی غیر تعاونی بین مصرف کنندگان انرژی مسکونی اجرا شده است، در حالت دوم یک بازی استاکلبرگ بین ارائه دهنده برق و مصرف کنندگان انرژی اجرا شده است. در این پایان نامه، برای این که فروش انرژی ذخیره شده ی مصرف کنندگان قابل اجرا باشد، از تابع هزینه ی لگاریتمی استفاده شده است. بازی غیر تعاونی مصرف انرژی برای برنامه ریزی مصرف انرژی در بین مصرف کننده ها و با هدف به حداقل رساندن هزینه های انرژی اجرا شده است. این بازی دارای یک تعادل نش منحصر به فرد است، که نقطه مطلوب سیستم کلی  می باشد. در بازی استاکلبرگ، ارائه دهنده برق با دانستن این که مصرف کنندگان برای به حداقل رساندن هزینه های خود پاسخ می-دهند، برای به حداکثر رساندن سود خود قیمت را تنظیم می کند. نتایج منحصر به فردی برای تعادل استاکلبرگ ارائه شده است. بازی استاکلبرگ نشان دهنده حالت کلی مسئله ی به حداقل رساندن نسبت پیک به متوسط توان (PAR) است. نتایج حاصل از این پایان نامه، تعامل بین ظرفیت ذخیره سازی، نیازهای انرژی، تعداد کاربران و عملکرد سیستم را در هزینه های کل و نسبت توان پیک به متوسط مشخص می کند. برای بهینه سازی الگوی مصرف انرژی از الگوریتم بهینه‌سازی وال (WOA) استفاده شده است.در این پایان نامه، تمام شبیه سازی ها در نرم‌افزار MATLAB و روی یک شبکه هوشمند با یک ارائه دهنده برق و ده مصرف کننده مسکونی اجرا شده است.

 

 در این پژوهش برنامه ریزی بهینه یک ریزشبکه، جهت کاهش هزینه های بهره برداری آن صورت گرفته  است. واحدهای تولیدی این ریزشبکه شامل واحدهای تولید هم‌زمان برق و حرارت(CHP) ، واحد بادی و کلکتور فتوولتاییک –حرارتی(PV/T) است. عدم قطعیت واحد بادی در این پژوهش با استفاده از الگوریتم کاهش سناریو مدل شده است. همچنین این ریزشبکه شامل دو نوع واحد تولید هم‌زمان برق و حرارت است که ناحیه عملکرد آنها به‌صورت دقیق مدل شده است. در این ریزشبکه در کنار واحدهای تولید توان، منابع ذخیره ساز الکتریکی، حرارتی و سرمایشی قرار دارد. بارهای این ریزشبکه بارهای الکتریکی، حرارتی و سرمایشی هستند که بارهای حرارتی و سرمایشی آن توسط منابع تولید توان موجود در ریزشبکه تامین گردیده است ولی جهت تامین بارهای الکتریکی با شبکه در تبادل بوده است. در این ریزشبکه بارهایی نظیر خودروهای الکتریکی نیز وجود دارد که جایگاهی برای شارژ آن ها در نظر گرفته  شده است. عملکرد این ریزشبکه در حضور منابع ذخیره ساز و دو کلکتور فتوولتاییک –حرارتی ساده و توسعه یافته بررسی شده و تاثیر این دو کلکتور بر عملکرد واحدهای تولید توان مورد بحث و بررسی قرار گرفته است که نتایج حاکی از بهبود عملکرد ریزشبکه در حضور کلکتور توسعه یافته¬است. همچنین با حضور منبع ذخیره ساز حرارتی و سرمایشی سود ریزشبکه افزایش یافته است. بهینه سازی این ریزشبکه در نرم افزار GAMS انجام شده است و با استفاده از حل گر MINLP حل گردیده است. این ریزشبکه نسبت به سایر ریزشبکه¬های مطالعه شده به صورت دقیق تری مدل شده است. همچنین در این پژوهش واحدهای تولیدی بیشتری درنظر گرفته شده است،که بر پیچیدگی مساله بهینه سازی می افزاید.

 این پایان نامه یک طرح کنترلی برای مبدل یک سیستم فتوولتائیک سه فاز دو مرحله ای و سیستم ذخیره انرژی باتری با خاصیت حذف هارمونیک های بارهای غیرخطی وقابلیت ذخیره ای انرژی را ارائه می دهد.
در این پایان نامه از تکنیک تئوری توان لحظه ای برای حل مشکل هارمونیک های تزریقی به شبکه توسط بارهای غیرخطی استفاده می شود. برای کنترل مبدل dc/ac از دو مد کنترلی PV-APF و APF استفاده شده است که در مواقعی که سیستم فتوولتائیک توانایی تولید توان اکتیو را دارد مبدل با مد PV-APF کنترل می شود و در زمانی که سیستم فتوولتائیک به دلیل تعمیرات یا نبود توان در مدار نباشد مبدل با مد کنترل APF کنترل می شود. برای حذف هارمونیک های بار غیرخطی از روش تئوری توان لحظه ای استفاده شده است که در این روش توان های بار و شبکه را به دو قسمت میانگین توان و نوسان توان تقسیم می شوند که بارهای خطی فقط قسمت میانگین توان را مصرف می کنند در حالی که بارهای غیرخطی هر دو قسمت میانگین و نوسان توان را مصرف می کنند. با استفاده از این روش شبکه بارغیرخطی را به عنوان بار خطی خواهد دید و قسمت میانگین توان توسط شبکه و قسمت نوسان توان توسط اینورتر ریزشبکه تامین خواهد شد. کارایی روش کنترل پیشنهادی بوسیله شبیه سازی در نرم افزار سیمولینک/متلب مورد آزمایش و ثابت شده است. روش کنترلی در حضور بار غیرخطی نامتعادل یکسوکننده دیودی آزمایش شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که روش کنترل پیشنهادی توانایی بهبود توان در یک ریزشبکه فتوولتائیک-باتری بوسیله کاهش هارمونیکی و نامتعادلی جریان و ولتاژ شبکه و همچنین استخراج توان ماکزیمم در دسترس تولید کننده فتوولتائیک را دارد.

 

در این پایان¬نامه، همکاری نیروگاه¬های انرژی محدود، نیروگاه¬های بادی و خورشیدی در سیستم¬های¬قدرت تجدیدساختار یافته مورد بررسی قرار گرفته شده¬است. با رشد و توسعه منابع تجدیدپذیر انرژی در سیستم¬های قدرت، نیروگاه¬های انرژی¬محدود می¬توانند نقش مکملی برای تصحیح خطاهای ناشی از پیش¬بینی آن¬ها داشته-باشند. در این پایان¬نامه، نیروگاه¬های تلمبه¬ای ذخیره¬ای به¬عنوان منابع انرژی¬محدود مد نظر قرار گرفته¬شده¬اند. این نیروگاه¬ها به همکاری با دو نیروگاه بادی و یک نیروگاه خورشیدی پرداخته و تشکیل یک شرکت برق داده¬اند. بازارهای انرژی روز بعد و بازار خدمات¬جانبی رزرو به¬عنوان بازارهای هدف این شرکت مورد مطالعه قرار گرفته-شده¬است. در مدل پیشنهادی این پایان¬نامه از برنامه¬ریزی تصادفی استفاده شده¬است و میزان سرعت باد، تابش خورشید و قیمت انرژی به¬عنوان متغیرهای تصادفی این برنامه¬ریزی در نظر گرفته شده¬اند. برای هرکدام از این¬ متغیرهای تصادفی، سناریوهایی تعریف شده¬است که برنامه¬ریزی با توجه به سناریوهای یادشده صورت می¬گیرد. در مطالعات پیشین در این زمینه، کم¬تر به بازارهای خدمات¬جانبی پرداخته شده¬است و فقط به بازار انرژی اکتفا شده¬است. این پایان¬نامه با در نظر گرفتن بازارهای جانبی خدمات رزرو به رفع این نقیصه پرداخته است. همچنین در بخش اخر این پایان¬نامه، یک مدل پیشنهادی از همکاری دو نیروگاه بادی، سه نیروگاه تلمبه ای ذخیره¬ای و یک نیروگاه تولید همزمان(CHP) ارائه شده¬است. خروجی مدل پیشنهادی این پایان¬نامه، میزان تولید 24 ساعت آینده این شرکت برای حضور در بازارهای یادشده است که در آن سهم تولید همه¬ی نیروگاه¬ها مشخص می¬شود و در عین حال محدوده¬هایی از ظرفیت نیروگاه¬ها را برای پوشش خطاهای پیش¬بینی سرعت باد و خورشید در نظر می¬گیرد.

 در سال های اخیر استفاده از خودروهای الکتریکی به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، آلودگی هوا در مناطق شهری و وابستگی به سوخت های فسیلی مورد استقبال زیادی قرار گرفته است. شارژ بدون برنامه ریزی باطری این خودروها در زمان های نامناسب می تواند بار مضاعفی به شبکه وارد کرده و باعث ناتوانی سیستم توزیع در تامین انرژی گردد. اما از آنجا که این خودروها قابلیت تبادل دو طرفه انرژی را دارند، می توان زمان شارژ و دشارژ باطری آنها را طوری برنامه ریزی کرد که حتی در مواقعی که شبکه قادر به تامین برق برخی مشترکین نمی باشد، پارکینگ خودروهای الکتریکی انرژی مورد نیاز قسمتی از سیستم توزیع را تامین نماید. در این پایان نامه برنامه ریزی شارژ و دشارژ باطری PHEV های حاضر در پارکینگ با هدف افزایش قابلیت اطمینان سیستم توزیع از طریق کاهش تعداد قطعی برق و مدت زمان قطعی برق انجام می شود. جهت محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان از شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است. شبیه سازی در محیط نرم افزار MATLAB و با دستور بهینه سازی fmincon ، بر روی شبکه 34 شین استاندارد IEEE صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که در حضور پارکینگ و بدون کنترل کننده شاخص های SAIFI و SAIDI شبکه تغییر نمی کنند ولی میزان بار تامین نشده سالیانه و هزینه انرژی تامین نشده سالیانه به شدت افزایش می یابند. نتایج شبیه سازی در حضور پارکینگ همراه با کنترل کننده شارژ، بهبود شاخص های قابلیت اطمینان SAIFI ، SAIDI ، بار تامین نشده سالیانه و هزینه انرژی تامین نشده سالیانه را نشان می دهد.

در این پژوهش، برنامه‌ریزی بهره‌برداری روزانه از یک شبکه توزیع فعال شعاعی در حضور مشارکت واحدهای تولید پراکنده حرارتی و تعیین بهینه تولید منابع تجدیدپذیر بسیار حائز اهمیت است. واحدهای تولید پراکنده حرارتی طی یک قرارداد دوجانبه مابین مالک واحدها و DISCO، در شبکه توزیع مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. با توجه به شعاعی بودن شبکه، منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر تحت بررسی از نوع توربین بادی با تکنولوژی DFIG و واحد فتوولتائیک، باقابلیت تولید توان اکتیو و راکتیو، است. ازاین‌رو می‌توان منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر را به‌عنوان منابع پیوسته توان راکتیو در نظر گرفت. مالکیت این واحدها در دست DISCO است. واحد یکپارچه DFIG-BES به سبب حضور بانک باتری و واحد DFIG در شین مشترک ایجاد می‌شود، این در حالی است که واحد یکپارچه PV-BES با حضور بانک باتری در مجاورت واحد PV و تشکیل یک لینک DC، ایجاد می‌شود. اگر بانک باتری انرژی موردنیاز خود برای شارژ را از شبکه توزیع تهیه کند، ملزم به پرداخت هزینه انرژی در آن ساعت به DISCO است و در صورت تامین انرژی به‌وسیله واحدهای تجدیدپذیر، هزینه‌ای به DISCO پرداخت نمی‌کند. در ادامه، حضور دیگر ادوات ذخیره‌ساز همچون پارکینگ PHEVs، به‌عنوان بار پاسخگو است. وظیفه DSO در قبال این بارها ارائه یک برنامه شارژ و یا تخلیه بهینه است. در ادامه با اجرای برنامه پاسخگویی بار زمان استفاده (TOU)، بر روی درصدی از مشترکین شبکه توزیع، مسئله بهینه‌سازی را مورد بررسی قرار می‌دهیم. در این پایان‌نامه، DSO به دنبال بهره‌برداری روزانه از یک شبکه توزیع فعال شعاعی باهدف افزایش سود است، در این میان DSO ملزم به حفظ قیود شبکه توزیع، ازجمله پروفیل ولتاژ، حد حرارتی خط و ... است. گفتنی است که مدل ریاضی مسئله بهینه سازی مذکور، با استفاده از نرم‌افزار GAMS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

 مدیریت سمت تقاضا یکی از مهمترین ارکان در یک شبکه هوشمند است که به مصرف کنندگان اجازه می دهد تصمیماتی آگاهانه با توجه به مصرف انرژی خود بگیرند و به عرضه کننده کمک می کند تا پیک بار را کاهش داده و پروفایل بار را تغییر دهد. در طرح های مدیریت سمت تقاضای متداول، معمولا مصرف انرژی از نقطه  نظر مصرف کننده و یا شرکت مولد توان بهینه می شود. در این پایان نامه، چگونگی بهینه سازی مصرف انرژی، با در نظر گرفتن اقدامات متقابل هر دو بخش مطالعه شده است و یک مدل قیمت گذاری به عنوان تابعی از مصرف انرژی کل معرفی شده و تابع هدفی جدید که اختلاف بین مطلوبیت (یا ارزش) و هزینه انرژی را با استفاده از الگوریتم SQP بهینه می کند، ارائه شده است. در این روش، مرکز کنترل، حلقه ای از مصرف کنندگان تشکیل داده، بردار مصرف انرژی کل و تابع هزینه انرژی دینامیک یا ضریب دینامیک را به آنها اعلام می کند. هر کاربر، برنامه خود را بهینه کرده و آن را به مرکز کنترل اطلاع می دهد تا تابع هزینه انرژی دینامیک یا ضریب دینامیک را قبل از ارائه به کاربر بعدی، به هنگام کند. این اقدامات متقابل بین مرکز کنترل و مصرف¬کنندگان از طریق یک بازی مدل شده است که این بازی برنامه¬ریزی مصرف انرژی را فرمول بندی می کند. هدف از روش مورد مطالعه، برای مرکز کنترل، کاهش نسبت پیک به متوسط توان( PAR) و برای مصرف کنندگان، کاهش صورت حساب انرژی است. این روش در محیط برنامه نویسی  نرم افزار MATLAM انجام شده است و نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی، PAR سیستم و میزان صورت حساب مشتریان را به خوبی کاهش می دهد.

 شبکه‌ی انتقال از بخش‌های کلیدی در سیستم قدرت الکتریکی است. با افزایش تقاضا برای انرژی الکتریکی، برنامه‌ریزی توسعه سیستم قدرت امری اجتناب‌ناپذیر خواهد بود و شبکه‌ی انتقال به‌عنوان بخشی از سیستم قدرت از این امر مستثنا نیست. در سیستم‌های قدرت سنتی برنامه‌ریزی تولید و انتقال همزمان صورت می‌گیرد و اغلب هدف آن است که هزینه‌ی سرمایه‌گذاری کمینه شود. تجدید ساختار سازی سیستم‌های قدرت، طراح شبکه‌ی انتقال را با مسائل جدیدی در توابع هدف و عدم قطعیت مواجه کرده است؛ بنابراین به روش‌ها و معیارهای متفاوتی از قبل نیاز است. در این محیط جدید، طراح نه‌تنها تلاش می‌کند تا حداقل هزینه سرمایه‌گذاری را داشته باشد و قابلیت اطمینان سیستم قدرت را در سطح قابل قبولی حفظ کند، بلکه باید فضای بدون تبعیض برای همه‌ی شرکت‌کنندگان بازار برق فراهم آورد. هزینه‌ی گرفتگی خطوط شاخصی موثر برای نشان دادن سطح عدم وجود تبعیض در سیستم است. واضح است که مسئله‌ی برنامه‌ریزی خطوط انتقال در محیط تجدید ساختار‌یافته مسئله‌ی بهینه‌سازی با چند تابع هدف است. یک راه رایج برای حل بهینه‌سازی چندهدفه تبدیل توابع هدف به یک تابع هدف هست اما احتمال به دام افتادن در نقاط بهینه محلی در این روش زیاد است.
در این پایان‌نامه سعی شد که برای برنامه‌ریزی توسعه‌ی خطوط انتقال، یک مسئله بهینه‌سازی چندهدفه حل شود به‌گونه‌ای که مقداری بهینه برای هزینه‌ی سرمایه‌گذاری، هزینه‌ی گرفتگی و نیز قابلیت اطمینان سیستم قدرت به دست آید. این مسئله‌ی بهینه‌سازی توسط الگوریتم قدرتمند فرا ابتکاری NSGA II حل گردید. طرح‌های به‌دست‌آمده از این روش با طرح‌های به‌دست‌آمده از روش تبدیل به تک هدفه مقایسه گردید و دیده شد حل مسئله با روش چندهدفه جواب‌های قابل‌قبول‌تری به دست می‌دهند. حاصل مسائل بهینه‌سازی چند هدفه جواب منحصر به فردی نیست بلکه مجموعه‌ای از جوابها بدست می‌آید و باید با استفاده از معیارهایی، جوابی به عنوان جواب نهایی گزینش شود. در این پایان‌نامه از دو معیار بر ای این منظور استفاده شده است که یکی از معیارها کاملاً مبنای ریاضی دارد و در دیگری فقط اولویت‌های برنامه‌ریزلحاظ شده است. با مقایسه‌ای بین این دو مشخص شد که ترکیب آن‌ها جواب قابل قبول‌تری می‌دهد. برای بررسی عدم قطعیت در بار، سناریو‌های متفاوتی برای افزایش بار سیستم فرض شد و طرح نهایی از بین تعدادی از طرح‌های پیشنهادشده توسط الگوریتم بهینه‌سازی انتخاب گردید.

هدف اصلی در این پایان‌نامه پایین آوردن میزان قیمت تسویه بازار با رعایت قیود سیستم در حالی است که همچنان روحیه رقابت در بین شرکت‌کنندگان محفوظ باقی بماند. بدین منظور به بررسی شرایط بازار در حالت بار متغیر با ولتاژ پرداخته سپس بازارهای مجزای انرژی و توان راکتیو در شرایط بار ثابت و متغیر با ولتاژ موردبررسی قرارگرفته و مقادیر به‌دست‌آمده با یکدیگر مقایسه می‌گردد، درنهایت به ترکیب بازار انرژی و راکتیو روی آورده و نتایج حاصله از این بازار با نتایج بازار مجزا مقایسه می¬شود. همچنین تاثیر بار متغیر با ولتاژ در بازار همزمان موردبحث واقع‌شده و مزایا و معایب آن مشخص می‌گردد. کارایی روش پیشنهادی با استفاده از نرم‌افزار GAMS بر روی سیستم قابلیت اطمینان 24 شین (IEEE-24 bus) پیاده‌سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی کارایی روش پیشنهادی را نشان می‌دهد و در این حالت مشاهده می‌شود که قیمت تسویه بازار باوجود بار¬¬های متغیر با ولتاژ در بازار هم¬زمان انرژی و راکتیو کاهش پیداکرده و ازلحاظ اقتصادی در مقایسه با بازارمجزا با همین شرایط مقرون‌به‌صرفه تر است.

 

در سال های اخیر تلاش های بسیاری در جهت تجدید ساختار صنعت برق در کشورهای مختلف انجام گرفته شده است. هدف اصلی تجدید ساختار ، فراهم آوردن شرایطی است که بازار از طریق افزایش رقابت، بهای فروش برق را تعیین کند و هزینه ی خالص را کاهش دهد. عناصر در بازار شامل اپراتور بازار و شرکت کنندگان بازار شامل GENCOها و TRANSCO ها و DISCO ها و غیره تقسیم بندی می شوند. یک شرکت توزیع(DISCO) انرژی را در یک سطح ولتاژ بالا از یک بازار عمده فروشی خریداری می کند و سپس این انرژی را به مشتریان نهایی منتقل می کند. در برنامه ریزی شرکت توزیع، مدیریت ریسک به معنای همه اندازه گیری های تنظیمی( در سیاست های کلی و تلاش های سازمانی) برای شکل دادن به پاسخ ها به ریسک های مختلف است. در گذشته، برنامه ریزی شرکت های توزیع فقط عملکرد و هزینه را موازنه می کردند ولی در روش های جدید علاوه بر هزینه و عملکرد، ریسک را نیز موازنه می کنند. با افزایش سطح نفوذ انرژی باد در تولید انرژی الکتریکی، باید اثرات مختلف بر روی جنبه های گوناگون سیستم قدرت از جمله پایداری، ریسک و قابلیت اطمینان را بررسی کنیم. بنابراین هدف این پایان نامه " مدیریت ریسک در برنامه ریزی کوتاه مدت شرکت توزیع (DISCO) در حضور مزرعه بادی " است. یک مدل ریاضی برای حل این مسئله ارایه شده است و با استفاده از نرم افزار GAMS فرآیند بهینه سازی انجام می شود

از آنجایی که سیستم تجدید ساختار یافته¬ی برق باعث به وجود آمدن یک بازار رقابتی شده است، لذا احتیاج به بهره¬برداری بهینه از واحدهای تولیدی بیش از پیش احساس می¬شود. بانفوذ روزافزون نیروگاه¬های فتوولتائیک در شبکه توزیع، استفاده¬ی بهینه از قابلیت¬های این نیروگاه¬ها با برنامه¬ریزی مناسب مشارکت واحد¬ها می¬تواند باعث افزایش سود مالکان شود. ازین¬رو هدف این پایان¬نامه «بهره¬برداری بهینه از شرکت توزیع دارای واحد¬های تولید پراکنده با هدف دست¬یابی به بیشترین سود با تعیین سهم بهینه¬ی توان اکتیو/راکتیو خروجی نیروگاه¬های فتوولتائیک» تعریف‌شده و در آن با توجه به قابلیت تولید توان راکتیو نیروگاه فتوولتائیک، برنامه¬ریزی مشارکت واحد¬ها در تولید توان اکتیو و راکتیو باهدف بیشینه شدن سود شرکت توزیع (PBUC) انجام می¬شود. به این منظور مدل‌سازی نیروگاه فتوولتائیک به روش مکان-زمان مبتنی بر منطقه جغرافیایی و به کمک نرم‌افزار MATLAB انجام‌شده و نتایج حاصل از آن به عنوان یکی از ورودی¬های مدل ریاضی مسئله استفاده شده است. فرآیند بهینه¬سازی نیز با استفاده از نرم¬افزار GAMS انجام شده است. شبیه‌سازی‌ها بر شبکه 6 شینه استاندارد IEEE و بخشی از سیستم 14 شینه IEEE اجرا شدند. نتایج نشان‌دهنده افزایش سود شرکت توزیع در حضور نیروگاه فتوولتائیک با توانایی جبران توان راکتیو بوده است.