انتخاب ترکیب بهینه منابع تولید پراکنده به‌منظور افزایش امنیت انرژی در سایت‌های دفاعی با رویکرد پدافند غیرعامل

نویسندگان

1 دانشگاه امام حسین(ع)

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشاه صنعتی شریف

چکیده

امنیت انرژی الکتریکی سایت­های دفاعی تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله حوادث طبیعی و حملات دشمن قرار دارد. از این­رو، توجه به اصول پدافند غیرعامل به­منظور طراحی و توسعه شبکه­های الکتریکی در مراکز مهم دفاعی، امری حیاتی است. هدف این مطالعه، افزایش امنیت تأمین انرژی الکتریکی سایت­های دفاعی از دیدگاه پدافند غیرعامل است. با توجه به حضور منابع تولید پراکنده و عدم قطعیت تولید توان آ‌ن­ها، روش‌های متداول بررسی امنیت تامین انرژی به­طور مستقیم قابل اعمال نیستند. در این مقاله یک مدل­سازی جدید برای تعیین ترکیب بهینه منابع انرژی ترکیبی (تعیین نوع، ظرفیت و محل نصب مناسب) در مراکز حساس تدوین شده ­است، به‌طوری­که قیود فنی شبکه در کنار عدم قطعیت منابع انرژی و اولویت قطع بارهای حساس برآورده شوند. کفایت تأمین انرژی مصرف‌کنندگان با حل مجموعه‌ای از مسئله‌های پخش بار بهینه مورد ارزیابی قرار گرفته ‌است. الگوریتم ارائه­شده به­منظور حل مسئله مبتنی بر الگوریتم رقابت استعماری، کاهش سناریو و پخش بار بهینه، ارائه شده ‌است. مدل ارائه­شده در محیط نرم‌افزارهای MATLAB و GAMS حل شده ‌است و ترکیب بهینه منابع انرژی برای افزایش امنیت انرژی سایت‌های دفاعی و کاهش میزان خاموشی بارهای حساس، در راستای تحقق اصول پدافند غیرعامل (متعددسازی، متنوع‌سازی و پراکنده‌سازی)، به­دست آمده­است. نتایج نهایی نشان‌دهنده کارایی الگوریتم پیشنهادی در طراحی مناسب منابع انرژی ترکیبی و افزایش قابل توجه امنیت تأمین انرژی الکتریکی است.

کلیدواژه‌ها


[1]     Kia, M.; Aalami, H. A. “A New Approach for Optimal Location of Power Dispatching Centers Based on Passive Defence Criteria Using EAHP”; Advanced Defence Sci. & Tech. 2014, 5(1), 19-29. (In Persian).##
[2]     Aalami, H.; Ramezani, H. “Presentation of a New Algorithm for the Operation of DG Resources in Electrical Interconnection Grids over the Critical Conditions”; Passive Defence Sci. & Tech., 2012, 3(3), 231-241. (In Persian).##
[3]     Shaaban, M. F.; Atwa, Y. M.; El-Saadany, E. F. “A Multi-Objective Approach for Optimal DG Allocation”; 2nd International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems (EPECS), 2011, 1-7.##
[4]     Pepermans, G.; Driesen, J.; Haeseldonckx, D.; Belmans, R.; D’haeseleer, W. “Distributed Generation: Definition, Benefits and Issues”; Energy policy. 2005, 33, 787-798.##
[5]     Karimyan, P.; Gharehpetian, G.; Abedi, M.; Gavili, A. “Long Term Scheduling for Optimal Allocation and Sizing of DG Unit Considering Load Variations and DG Type”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2014, 54, 277-287.##
[6]     Gopiya Naik, S.; Khatod, D.; Sharma, M. “Optimal Allocation of Combined DG and Capacitor for Real Power Loss Minimization in Distribution Networks”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2013, 53, 967-973.##
[7]     Ugranlı, F.; Karatepe, E. “Multiple-Distributed Generation Planning Under Load Uncertainty and Different Penetration Levels”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2013, 46, 132-144.##
[8]     Khatod, D. K.; Pant, V.; Sharma, J. “Evolutionary Programming Based Optimal Placement of Renewable Distributed Generators”; IEEE Transactions on Power Systems. 2013, 28, 683-695.##
[9]     Atwa, Y. M.; El-Saadany, E. F. “Probabilistic Approach for Optimal Allocation of Wind-Based Distributed Generation in Distribution Systems”; IET Renewable Power Generation. 2011, 5, 79-88.##
[10]  Atwa, Y.; El-Saadany, E.; Guise, A.-C. “Supply Adequacy Assessment of Distribution System Including Wind-Based DG During Different Modes of Operation”; IEEE Transactions on Power Systems. 2010, 25, 78-86.##
[11]  Abdi, S.; Afshar, K. “Application of IPSO-Monte Carlo for Optimal Distributed Generation Allocation and Sizing”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2013, 44, 786-797.##
[12]  Shaaban, M. F.; Atwa, Y. M.; El-Saadany, E. “DG Allocation for Benefit Maximization in Distribution Networks”; IEEE Transactions on Power Systems. 2013, 28, 639-649.##
[13]  Leite, A. P.; Borges, C. L.; Falcao, D. M. “Probabilistic Wind Farms Generation Model for Reliability Studies Applied to Brazilian Sites”; IEEE Transactions on Power Systems. 2006, 21, 1493-1501.##
[14]  Karki, R.; Hu, P.; Billinton, R. “A simplified wind power generation model for reliability evaluation”; IEEE Transactions on Energy Conversion. 2006, 21, 533-540.##
[15]  Haghifam, M.-R.; Omidvar, M. “Wind Farm Modeling in Reliability Assessment of Power System”; International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, 2006.##
[16]  Atwa, Y. M., “Distribution System Planning and Reliability Assessment under High DG Penetration”; University of Waterloo, 2010.##
[17]  Banerjee, B.; Islam, S. M. “Reliability based optimum location of distributed generation”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2011, 33, 1470-1478.##
[18]  Arya, R.; Choube, S.; Arya, L. “Reliability Evaluation and Enhancement of Distribution Systems in the Presence of Distributed Generation Based on Standby Mode”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2012, 43, 607-616.##
[19]  Liu, X.; Islam, S. “Reliability evaluation of a wind-diesel hybrid power system with battery bank using discrete wind speed frame analysis," International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems 2006.##
[20]  Attwa, Y.; El-Saadany, E. “Reliability Based Analysis for Optimum Allocation of DG”; Electrical Power Conference, 2007. EPC 2007. IEEE Canada, 2007.##
[21]  Bae, I.-S.; Kim, J.-O.; Kim, J.-C.; Singh, C. “Optimal Operating Strategy for Distributed Generation Considering Hourly Reliability worth”; Power Systems, IEEE Transactions on. 2004, 19, 287-292.##
[22]  Interior, U. S. D. o. t. (2012, 2012). U.S. Department of the Interior. Available: http://www.usbr.gov/pn/agrimet/wxdata.html##
[23]  Conejo, A. J.; Carriâon, M.; Morales, J. M. “Decision making under uncertainty in electricity markets”; Springer, 2010, 153.##
[24]  Billinton, R.; Chowdhury, A. “Incorporation of Wind Energy Conversion Systems in Conventional Generating Capacity Adequacy Assessment”; IEE Proceedings Conference (Generation, Transmission and Distribution), 1992, 47-56.##
[25]  Kaigui, X.; Billinton, R. “Determination of the Optimum Capacity and Type of Wind Turbine Generators in a Power System Considering Reliability and Cost”; IEEE Transactions on Energy Conversion. 2011, 26, 227-234.##
[26]  Koutroulis, E.; Kolokotsa, D.; Potirakis, A.; Kalaitzakis, K. “Methodology for Optimal Sizing of Stand-Alone Photovoltaic/Wind-Generator Systems using Genetic Algorithms”; Solar Energy. 2006, 80, 1072-1088.##
[27]  Atwa, Y.; El-Saadany, E.; Salama, M.; Seethapathy, R. “Distribution System Loss Minimization using Optimal DG Mix”; IEEE Power & Energy Society General Meeting, PES'09. , 2009.##
[28]  Endrenyi, J. “Reliability modeling in electric power systems”; IET, 1979.##
[29]  Jam, A.; Ardehali, M. M.; Hoseinian, S. H. “A Comprehensive Algorithm for Optimal Wind Farm Design in Distribution Network for Reliability Improvement and Loss Reduction”; 29th International Power System Conference. 2013, (In Persian).##
[30]  Atashpaz-Gargari, E.; Lucas, C. “Imperialist Competitive Algorithm: an Algorithm for Optimization Inspired by Imperialistic Competition”; IEEE Congress on Evolutionary Computation, 2007.##
[31]  Rosenthal, R. E., “GAMS--a user's guide”; 2013.##
[32]  Zhang, J.; Cheng, H.; Wang, C. “Technical and Economic Impacts of Active Management on Distribution Network”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2009, 31, 130-138.##
[33]  Venkatesh, B.; Ranjan, R.; Gooi, H. “Optimal Reconfiguration of Radial Distribution Systems to Maximize Loadability”; Power Systems, IEEE Transactions on. 2004, 19, 260-266.##
[34]  Raoofat, M. “Simultaneous Allocation of DGs and Remote Controllable Switches in Distribution Networks Considering Multilevel Load Model”; International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2011, 33, 1429-1436.##
[35]  Golshan, M. H.; Arefifar, S. “Distributed Generation, Reactive Sources and Network-Configuration Planning for Power and Energy-Loss Reduction”; IEE Proceedings-Generation, Transmission and Distribution. 2006, 153, 127-136.##
[36]  Chen, M.-Y.; Cheng, S., “Multi-Objective Optimization of the Allocation of DG Units Considering Technical, Economical and Environmental Attributes”; Przegląd Elektrotechniczny. 2012, 88, 233-237.##
[37]  Healy, M. “Defence Estate Energy Strategy (2014-2019)”; Defending Australia and its National Interests. 2013.##