محل مناسب نصب وظرفیت واحدهای انرژی تجدیدپذیر در ریزشبکه توسط الگوریتم جفت گیری زنبور عسل توسط الگوریتم ژنتیک

چکیده

توماس ادیسون اولین شبکه الکتریکی دنیا را در سال 1882 در شهر نیویورک ایجاد نمود. این شبکه با استفاده از مولدهای جریان مستقیم بارهای خود را تغذیه می نمود.سپس نیروگاه های بزرگ و متمرکز جای منابع کوچک تولید را گرفتند وشبکه های الکتریکی گسترش چشمگیری یافتند.به نسبت این وسعت تلفات ناشی از انتقال و توزیع این انرژی وهزینه بالای تولید وعدم پاسخگویی به افزایش تقاضای مشتریان ومهم ترتخریب لایه ازن با انتشار آلاینده های ناشی از سوخت فسیلی افزایش یافت.تفکر اتصال منابع تجدیدپذیرباعث اثرات مثبت مختلفی روی شبکه از جمله حل مشکلات نامبرده شد.ولی این ورود منابع باید از نظر مکان وظرفیت وحتی نوع منبع محاسبه شده باشد . هدف اصلی ما در این تحقیق نیز همین موضوع میباشد .با مروری بر کارهای قبلی در تحقیقی محل مناسب نصب وظرفیت واحدهای انرژی تجدیدپذیر در ریزشبکه توسط الگوریتم جفت گیری زنبور عسل محاسبه ودر دیگری توسط الگوریتم فازی وبهره گیری از مدل مارکوف و با هدف کمینه سازی گازهای گلخانه ای محاسبه شده ودر دیگری از الگوریتم کلونی زنبورعسل در شبکه توزیع شعاعی استفاده شده است.دراین تحقیقاز روش بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک جهت تعیین مکان وظرفیت منبع تولید پراکنده از نوع باد وفتوولتائیک وپیل سوختی برای کاهش تلفات وهزینه وآلاینده های زیست محیطیشبکه­میکروگرید استفاده شده است .پس از استخراج فلوچارت این روش ،برنامه­ای کامپیوتری تهیه شده و این برنامه روی شبکه نه شین پیاده سازی و اجرا شده است نتایج بدست آمده از چند بار اجرای برنامه ،با یکدیگر مقایسه شده و مزایا و معایب آن بیان شده است. سپس برنامه تعمیم یافته و روی یک شبکه گسترده­تر57 باسه استاندارد اجرا شده است .نتایج بدست آمده بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات وکاهش هزینه وآلاینده­های زیست محیطی در شبکه را نشان می دهد.

کلمات کلیدی : منابع تولید پراکنده ،ریزشبکه،برنامه ریزی،الگوریتم ژنتیک

فصل1

کلیات تحقیق

1-1-مقدمه

دسترسی کشور های در حال توسعه به انواع منابع جدید انرژی، برای توسعه اقتصادی آنها اهمیت اساسی دارد وپژوهشهای جدید نشان داده که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف انرژی آن، رابطه مستقیمی برقرار است باتوجه به ذخایر محدود انرژی در جهان فعلی، دیگر نمی توان به منابع موجود انرژی متکی بود]1[.

علاوه بر این بحران نفت در سال 1973موجب شد که بسیاری از کشورها­ئی که در صنعت خود ، به سوختهای فسیلی وابسته بودند ،درپی یافتن جایگزینی مناسب برای این سوختها باشند همچنین با افزایش آگاهی عمومی در مورد مسائل زیست محیطی، یافتن جایگزین مناسب برای سوختهای فسیلی اهمیت بیشتری پیدا کرد . بدین ترتیب عواملی مانند تجدید ساختار صنعت برق، نیازبه افزایش ظرفیت سیستم و پیشرفت تکنولوژی ها بطور همزمان ، پایه و اساس معرفی تکنولوژی های تولید پراکنده می باشند ]2[.ورود این منابع به شبکه علت اصلی ایجاد ریزشبکه وکنترل دقیق توان شبکه میباشد .ورودآنها همچنین باید از نظر ظرفیت و مکان ونوع به گونه­ای باشد که پارامترهای شبکه همگی در حد موردقبول باشند .دراین قسمت به بررسی موارد ذکر شده می­پردازیم .

1-2-مروری برساختار تولیدات پراکنده وریزشبکه­ها وبرنامه ریزی سیستم

امروزه تبعات مداخله انسان در محیط زیست بیش از هر زمانی متجلی شده است. مفهوم توسعه با رعایت حفاظت از محیط طبیعی و زیست محیط مترادف است ودر شاخص های اقتصادی حساب های ملی، همچون تولید ناخالص داخلی، ملحوظ نمودن منابع طبیعی وزیست محیطی نیز مطرح است]3[.

انرژی، یک نیاز اساسی برای استمرار توسعه اقتصادی، تدارک وتامین رفاه وآسایش زندگی بشری است. این سؤال مهم مطرح است که آیا این منابع انرژی های فسیلی در قرن آینده جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود؟

حداقل به سه دلیل عمده، جواب این سؤال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جانشین منابع قدیم کرد. این دلایل عبارتند از: محدودیت ودر عین حال مرغوبیت انرژی های تجدیدپذیر که از نظر منطقی کاربرد های بهتر از احتراق دارند و همچنین مسائل و مشکلات زیست محیطی،به طوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر، از مهم ترین پیش شرط های توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید.

آلاینده های ناشی از احتراق وافزایش غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر وپیامد های آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوای، بالا آمدن سطح در یاها ودر نهایت،تشدید منازعات بین المللی، از جمله این پیامد ها محسوب می شوند. از سوی دیگر، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمت، سیاست گزاران را به پیشنهاد موازین و سیاست هایی برای کنترل محیط زیست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگی کمتر و تجدید پذیری که توان بالقوه ای برای جانشینی با سیستم انرژی کنونی دارند، ترغیب می کند]4[.

اما سازگار کردن منابع تجدید پذیر با سیستم کنونی مصرف انرژی جهان،هنوز با مشکلاتی همراه است که برای حل آنها، حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است]5[.

با توجه به فناوری کنونی بشر، انرژی هسته ای و انرژی برق آبی، دو نوع انرژی جانشین برای سوخت فسیلی می باشند. گفتنی است که پتانسیل برق آبی در جهان محدود بوده واز طرف دیگر انرژی اتمی نیز، تقریباً در تمامی اروپا، ساخت نیرو گاههای اتمی متوقف شده است. کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی، یکی از غنی ترین کشور های جهان محسوب می شود واز یک سو دارای منابع گسترده فسیلی نفت و گاز است واز سوی دیگر، دارای پتانسیل فراوان انرژی های تجدید پذیر، همچون باد، ژئوترمال، خورشیدی و... می باشد. اما ایران، کشور کم آبی است و نیرو گاههای آبی بزرگ، دارای پتانسیل محدودی هستند. لذا در چشم انداز دراز مدت جانشین دیگری غیر از تجدید پذیری به عنوان منبع انرژی دیده نمی شود ]6[.

از منظری دیگر، هر انرژی به لحاظ فناوری ساخت و بهره برداری، مسائل زیست محیطی، ویژگی های فنی، امکان دستیابی، توزیع جغرافیایی وسایر ویژگی ها، دارای مشخصه های خاص خود است. بنابر این، تنوع استفاده از انرژی های مختلف، کشور را به لحاظ تأمین انرژی در وضعیت مطمئن تری قرار خواهد داد و لازم است فناور ی آنها در کشور ایجاد شود.

1-3-انواع انرژیهای تجدید شونده

1-3-1-انرژی برق آبی

بشر قرن های متمادی است که، از انرژی های آبی در حال فرو ریزشی، ابتدا در فرم مکانیکی و سپس از اواخر قرن نوزدهم با تبدیل آن به انرژی الکتریکی استفاده کرده است. از نظر تاریخی نیرو گاههای آبی، نخست در مقیاس کوچک و برای تأمین نیاز مناطق مجاور نیرو گاه توسعه یا فتند. اما با گسترش شبکه های انتقال و افزایش قابلیت انتقال بار، تولید برق در واحدهایی که روز به روز بزرگتر می شدند متمرکز گردید. و از نظر اقتصادی از مزایای توسعه در مقیاس بزرگ خواهد گشت.

برای توسعه، مکانهایی مورد توجه بوده اند که جذاب ترین وضعیت اقتصادی را داشته باشند، در نتیجه هم وجود ارتفاع بلند وهم نزدیکی به مراکز بار فاکتور های مهمی به حساب می آیند. به همین دلیل توسعه فقط به سایتهای عظیم محدود نشده است. و امروزه نیرو گاههای آبی طیف وسیعی را شامل می شوند، که ظرفیت آنها از زیر یک مگاوات تا بیش از ١٠٠٠٠مگاوات متفاوت است. راندمان تولید برق آبی از دو برابر راندمان نیروگاههای حرارتی رقیب نیز بیشتر است. با اینکه تعاریف در مورد نیروگاههای آبی بسیار مختلف است،در این قسمت تعریف نیروگاههای کوچک آبی، نیروگاههایی را شامل می شود که ظرفیت آنها تا ١٠مگا وات باشد]7[.

بنابراین نیروگاههای آبی کوچک، شامل دسته های مینی هیدرو و میکرو هیدرو نیز می شود. که معمولاً فقط به کاربردهای محلی محدود هستند، اما از نظر آماری نمی توان آنها را از نیروگاههای کوچک آبی جدا کرد.

1-3-2-انرژی خورشیدی

حدود دو دهه پس از ورود سلول های فتوولتائیک به عرصه عمومی تولید انرژی، ارتباط تنگاتنگ سیاست و منابع انرژی موجب شد تا دیگر جایی برای توجیه بحث اقتصادی یافتن برای روی آوردن به سمت بهره گیری از انرژی خورشید وتولیدی الکتریسیته نماند. در ایران، چون ایران روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته است ویکی از کشورهای است که از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب بر خوردار بوده و از مناطق بسیار مستعد برای بهره گیری از این انرژی است، به طوری که میزان تابش متوسط روزانه آفتاب به ۴کیلووات ساعت بر متر مربع می رسد ومتوسط تعداد ساعات آفتابی، از ۲۸۰۰ساعت در سال بیشتر است. البته، مقادیر ذکر شده به طور متوسط بیان شده اند و در شهر های کویری کشور همچون یزد، ساعات آفتابی به ۳۲۰۰ساعت نیز می رسد. با توجه به این که، ایران کشور کوهستانی است که اکثر نقاط آن در ارتفاعی بالا تر از ۱۰۰۰از سطح دریا واقع شده اند توان دریافتی از تابش نور خورشید آن بیشتر خواهد بود]8[.

1-3-3-انرژی باد

در چند سال گذشته، میانگین سالانه رشد انرژی باد در دنیا حدود ۳۰در صد گزارش شده است که بیشترین نرخ رشد را در میان سایرمنابع انرژی در دنیا بر خوردار است. اروپا در حال حاضر؛بیش از ۷۰درصد از برق بادی جهان را تولید می کند و حدود دو سوم از ظرفیت های اضافه شده به کشور های اروپایی اختصاص دارد. در حال حاضر، مزرعه های بادی در آمریکا حدود ۱۰ میلیارد کیلو وات ساعت در سال برق تولید می کنند که از نظر ملاحظات زیست محیطی و مبارزه با تولید گازهای گلخانه ای، این میزان انرژی باد می تواند سالانه از انتشار ۵/٧میلیون تن دی اکسد کربن جلوگیری کند.استفاده از انرژی برق در ایران در پروژه «تعیین پتانسیل باد در ایران»، ٢٦منطقه کشور شامل ٤٥سایت مورد مطالعه قرار گرفت که بر اساس نتایج اعلام شده، ایران کشوری با باد متوسط است، ولی برخی از مناطق آن، دارای باد مناسب و مداومی برای تولید برق می باشند. توان بالقوه انرژی باد در سایت های مطالعه شده حدود ٦٥٠٠مگا وات بوده و اکثر نقاط دارای پتانسیل، در مناطق شرقی کشور واقع شده اند]9[.

در میان انواع انرژی های تجدید پذیر، انرژی باد هزینه سرمایه گذاری اولیه کمتری دارد. با بهبود فناوری، افزایش توربین ها و رفع محدودیت ها، کاهش چشم گیری در این هزینه متصور است.

1-3-4-انرژی زمین گرمایی (ژئوترمال)

انرژی زمین گرمایی، از حرارت حاصل از تجزیه مواد رادیو اکتیو، هسته مذاب کره زمین، کوه زایی و واکنش های درون زمین سر چشمه می گیرد. تقریباً در همه جا، در قسمت های کم عمق زمین و یا در ١٠فوت بالاتر از سطح زمین درجه حرارت تقریباً یکنواخت باقی می ماند و بین٥٠ تا ٦٠درجه فارنهایت(١٠ تا ١٦درجه سانتی گراد ) می باشد. چشمه های آب گرم، نمونه های از انرژی زمین گرمایی هستند، آب توسط سنگهای زیر زمین گرم می شوند و سپس در سطح زمین جریان می یابند. حدود بیست کشور از این انرژی برای گرم کردن خانه ها آب و یا برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند در حال حاضر بازده کلی این سیستم کمتر از یک درصد از انرژی مورد نیاز جهان است]10[.

1-3-5-انرژی زیست توده

گونه های مختلفی از انرژی، سوخت های منابع جامد و گازی، حرارت، مواد شیمیایی و دیگر مواد را می توان به وسیله فناوری های بیو انرژی، از منابع گیاهی- جانوری تجدید پذیر به دست آورد. تحقیقات وگسترش فناوری های این نوع سوخت در سه حوزه اصلی صورت می پذیرد: تولید سوخت، پیدا کردن کاربردهای آن، ایجاد کردن زیر ساخت های مناسب توزیع. زیست توده، چهارمین منبع بزرگ انرژی در جهان بوده و حدود ١٤درصد انرژی چهان را فراهم می کند و زیست توده یا بیوماس، اصطلاحی است که برای توصیف یک رشته از محصولاتی که از فرایند نور ساخت ( فتوسنتز ) به دست می آید، به کار میرود. کاربرد اقتصادی بسیار رایج انرژی زیست توده، استفاده از مواردی است که برای منظور های دیگر جمع آوری شده اند، نظیر پس مانده های حاصل از کشاورزی، غذا و ضایعات شهری]11[.

1-3-6-انرژی های دریایی

دریاها با فرایند های مختلف فیزیکی، انرژی را دریافت و ذخیره نموده وسپس آن را از دست می دهند. این انرژی به صورت موج، جزر و مد، اختلاف درجه حرارت و اختلاف غلظت نمک در اعماق مختلف آب دریا وجود دارد که می توان از هر یک از آنها بهره برداری کرد. انرژی امواج دریا عبارت است از: انرژی مکانیکی منتقل شده از باد که امواجی با پریود کوتاه، آن را به صورت انرژی پتانسیل و جنبشی در خود ذخیره می کنند. انرژی موج حاصله در مناطق ساحلی در حدود ٢تا٣ میلیون مگا وات برآورد می شود]12[.نوع دیگر انرژی جزر و مد در اثر حرکت دورانی زمین و جاذبه ماه و خورشید به صورت امواج با پریود بلند ذخیره می شوند که با ساخت یک سد در دهانه منطقه جزر و مد می توان از آن استفاده کرد. که بزرگترین سایت جزر و مد کنونی در جهان یک ایستگاه تولید نیروی برق در فرانسه است که ٢٤٠مگا وات انرژی الکتریسیته تولید می کند. دیگر انرژی ذخیره شده در آب های گرم سطحی که به خاطر وجود آب های عمیق و سرد اقیانو سها قابل استفاده است و تحت عنوان انرژی حرارتی دریاها مورد بحث قرار می گیرند سیستم های کنترل این انرژی گرمایی را به انرژی الکتریسیته تبدیل می کنند که گاهی در این فرایند آب شیرین نیز تولید می شود. این نیرو­گاه ها برای تولید بار پایه بسیار مناسب هستند. در نهایت، انرژی موجود در اختلاف شوری بین آب های شیرین رود ها و آب شور دریاها، انرژی گرادیان نمک می باشد]13[.

1-3-7-هیدروژن و پیل سوختی

هیدروژن عمده ترین گزینه مطرح به عنوان حامل جدید انرژی است. فراوانی، سهولت تولید از آب، مصرف تقریباً منحصر به فرد و سود مندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن، از جمله ویژگی هایی است که آن را از دیگر گزینه های مطرح، متمایز می کند.

استفاده از پیل های سوختی ، جهت تأمین هم زمان الکتریسیته و حرارت به روش الکترو شیمیایی است. در این روش، که به عبارتی می توان آن را به عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد، انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت های فسیلی، بدون احتراق استخراج می شوند. این سیستم ها در مقایسه با سایر روش ها، از کارایی زیادی برخوردار هستند و آلودگی کمی تولید می کنند. هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام موارد و کاربردهای سوخت های فسیلی مورد استفاده قرار داد]14[.

سیستم انرژی هیدروژنی به دلیل استفاده از منابع اولیه انرژی، سیستمی دایمی و پایدار، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدیدپذیر است. از این رو، پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی، بر سراسر اقتصاد جهان سرایت کرده و « اقتصاد هیدروژن » تثبیت شود.

1-3-8-دلایل رویکرد به منابع تولید پراکنده در ایران

عواملی مانندکمبود منابع مالی برای احداث واحدهای نیرو گاهی ، تشویق بخش خصوصی به سرمایه گذاری در صنعت برق با هدف کاهش تصدیگری دولت ، رشد بالای مصرف انرژی الکتریکی ، استفاده از انرژی های تجدید پذیر و ایجاد پراکندگی در منابع انرژی اولیه مورد نیاز ، برق رسانی به مناطق دور افتاده و ایجاد بازار رقابتی عمده فروشی و خرده فروشی (از دیده گاه بلند مدت ) در گسترش رویکرد به منابع تولید پراکنده در ایران تاثیر گذار هستند]15[ .

1-3-9-پتانسیل منابع تولید پراکنده در ایران

جدول زیر پتانسیلهای بالقوه موجود در کشور را برای تعدادی از منابع تولید پراکنده نشان میدهد.

جدول1-1: پتانسیل های موجود در کشور]16[

منابع	پتانسیل موجود
انرژی خورشیدی	2000 کیلو وات ساعت بر متر مربع در سال
انرژی باد	6500 مگاوات الکتریکی
انرژی بیو ماس	2200 مگاوات حرارتی	33052 گیگاوات ساعت الکتریکی
زمین گرمائی	7400 مگاوات
برق آبی کوچک	4200 مگاوات
انرژی جزرو مد	قابل توجه نیست

1-4-مزایای اساسی تولید پراکنده

1-4-1-تامین توان

شرکت های برق تامین توان پیک را در شرایط معمولی کار شبکه تضمین می نمایند که تحت عنوان تامین توان معمولی بررسی می شود حفظ مقادیر نامی توان شبکه با کاهش مقدار بار دیده شده از دید تولید کننده از جمله مزایای تولید پراکنده در ارتقاء این سرویس شبکه می باشد . به عبارتی دیگر تولید برق در ساعات پیک مصرف توسط منبع تولیدپراکنده در کشورهایی که از سیاست چند نرخی در شبکه برق خود بهره می برند برای مصرف کنندگان مقرون به صرفه است که این مسئله باعث کاهش بار شبکه درساعات اوج مصرف می شود که علاوه بر صاحبان منبع تولیدپراکنده برای مصرف کنندگان شبکه که از تولید پراکنده استفاده نمی کنند نیز مفید می باشد]17[ .

1-4-2-توان اضطراری

مشابه تامین ظرفیت معمولی است با این تفاوت که در این مورد تولید پراکنده برای تامین توان اضطراری شبکه در مواقعی که یکی از بخش های شبکه دچار مشکل شده است به کار می رود به عبارتی دیگر توان منبع تولیدپراکنده قادر خواهد بود تعداد مصرف کننده هایی که در حالت قطعی و اختلال در شبکه از مدار خارج می شوند را کاهش دهد . معمولا مقادیر اضطراری شبکه بر مبنای محدودیت های حرارتی اجزای سیستم قدرت محاسبه شده اند و فقط برای مدت زمان های مشخص قابل تعریف هستند ]18[.

1-4-3-توزیع متعادل بار

استفاده از منبع تولیدپراکنده باعث بهبود توزیع بار در شبکه می شود . تحقیقات مهندسی نشان می دهد که اجرای منطقی نصب واحدهای تولید پراکنده جهت جریان را عوض کرده و نامتعادلی پخش بار را بهبود می بخشد .

1-4-4-بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان

منبع تولیدپراکنده کیفیت توان را بهبود می بخشد و قابلیت اطمینان را افزایش می دهد . IEA تهیه توان قابل اطمینان را به عنوان مهمترین چهره آینده بازار برق برای مولدهای تولید پراکنده نام برده است . چنانچه این واحدها مستقیماً به مشترک وصل شده باشند در صورت قطع برق شبکه توزیع نیز می توانند برق مشترک را به صورت جزیره ای تامین نماید در حالت اتصال به شبکه می توان با شرکت برق بر مبنای نرخ مصوب تبادل انرژی داشت]19[.

1-4-5-بهبود پروفیل ولتاژ

دراتصال DG به شبکه های توزیع اگر جایابی بهینه صورت گیرد موجب بهبود پروفیل ولتاژ شبکه خواهد شد این موضوع مخصوصا در فیدرهای با طول زیاد که افت ولتاژ محسوس است از اهمیت زیادی برخوردار است که در فصل 6 به طورمفصل شبیه سازی و بررسی شده است .

1-4-6-افزایش طول عمر تجهیزات

یکی از مزایای تولید پراکنده کاهش مقادیر پیک بار در شبکه می باشد . تجهیزات مورد استفاده در صنعت برق همگی دارای محدودیت کاربردی حرارتی و محدوده مجاز جریان یا ولتاژ می باشند به عبارت دیگر عملکرد اجزاء قدرت در حالت های اضافه بار که مشکلات حرارتی را نیز به همراه خواهد داشت باعث پیری و فرسودگی زود رس آنها خواهد شد]20[.

1-4-7-کاهش تلفات

استفاده از منبع تولیدپراکنده در پست های توزیع باعث کمتر شدن میزان جریان جاری در خطوط از تولید کننده های بزرگ به سوی ترانس های توزیع می گردد . تلفات در خطوط و سایر المان های شبکه به نسبت مجذور جریان است و در نتیجه جبران بار توسط منبع تولید پراکنده تلفات را کاهش خواهد داد این تاثیر خصوصا در مواقع پیک بار مشهود است مسلما این کاهش تلفات مزایای دیگری را نیز به همراه خواهد داشت که در خدمات فرعی و هزینه های شبکه موثر خواهد بود ]21[.

1-4-8-تولید پراکنده و مسائل زیست محیطی

طبق پیمان کیوتو کشورهای عضو اتحادیه اروپا ملزم به کاهش اساسی در تولید گازهای گلخانه ای خود شده اند در کشورهای انگلستان ،اسکاتلند و ولز 45% از آلودگی های کربنی تا سال 2010 ناشی از تولید توان الکتریکی خواهد بود بنابراین دولت در این کشورها تصمیم دارد که 10% از تولیدات برق خود را تا سال 2010 و 20%تا سال 2020 را از طریق منابع تجدید پذیر انرژی تامین نماید و به این ترتیب 60% از آلودگی های کربنی ناشی از تولید انرژی الکتریسیته را تا سال 2050 کاهش دهد این تقاضای تولید بر اساس تولید برق توسط منبع تولیدپراکنده و از منابع تجدیدپذیری نظیر انرژی خورشید و بیوماس تامین خواهد شد . اتصال منبع تولیدپراکنده به شبکه توزیع علی رغم مزایایی که برای شبکه دارد اما اتصال آنها به شبکه باعث ایجاد هارمونیک در شبکه و کاهش امپدانس اتصال کوتاه می شود ضمنا اگر در هنگام خاموشی منبع تولیدپراکنده متصل به شبکه به صورت جزیره ای کار کند می تواند برای تعمیر کاران شبکه خطرناک باشد]22[ .

اما این مسائل باعث نادیده گرفتن مزایای این نوع مولدها نمی شود همانگونه که جدول (1) نشان میدهد استفاده از این مولدها در جهان در حال افزایش می باشد .

جدول1-2: سهم منابع تولیدپراکنده از تولید برق در جهان

2008	2004	2000	سال
3872	3555	3266	ظرفیت نصب شده و در حال نصب انرژی برق در جهان (GW)
119	114	111	سیر افزایش انرژی برق در جهان(GW)
44	24	11.2	سیر افزایش تولید پراکنده (GW)
37%	21%	10%	سهم تولید پراکنده

1-5- ریز شبکه ها

بخشهایاصلییکریزشبکهشاملتولیدپراکنده،ذخیرهپراکنده،کلیدهایاتصالوسیستمهایکنترل است. کلیداتصالنقطهارتباطبینمیکروگریدومابقیسیستمتوزیعاست. تکنولوژیهایمختلفی برایکارکردمناسبکلیدزنیلازماستکهشاملاندازهگیری رلههایحفاظتی،تجهیزاتمخابراتیوغیرهمیباشد. هنگامیکه کلیدبازمیشود،منابعتولیدتواندرمیکروگریدبایدبتوانندبارآنرابافرکانسمناسبوحفظسطحولتاژتغذیهنمایند]23[.بسته بهتکنولوژیکلیدممکناستقطعهایلحظه ایدرطیانتقال ازمودمتصلبهشبکهبهمودجزیرهرخدهدکهدراینصورت لازماستمنابعتولیدتوانالکتریکیپسازبازشدنکلید،راه اندازیمجددشوند . طراحیاولیهمیکروگریدبایدبهنحویباشدکهدرهنگام بهرهبرداریدرمودمستقلازشبکه،تعادلمیانتولیدومصرف توانبرقرارباشد. تحلیلپخشبارنیزبرایسناریوهایمختلف طراحیبایدانجامپذیردتاازحفظتنظیمولتاژمناسبوتوانایی منابعتولیدتوانبرایمقابلهباجریانهایهجومیناشیازبارهایبزرگ،اطمینانحاصلگردد]24[.

سیستمکنترلمیکروگریدبهمنظورکارکردمطمئن سیستمدرمودهایمنفصلومتصلبهشبکهطراحیمیشوداینسیستممیتواندبرپایهیککنترل کنندهمرکزیبودهویا بهصورتبخشهایکنترل کنندهدرهرژنراتورتعبیهشود . استفادهازسیستمهایچندکارگزاره نیزبرایکنترلمیکروگریدهاپیشنهادشدهاست . هنگامیکه اتصالازشبکهسراسریقطعمیشود،سیستمکنترلباید فرکانسوولتاژراکنترلکردهواختلافتوانحقیقیوراکتیولحظهایبینتولیدومصرفراتأمیننماید . کنترلولتاژفرکانسدرسیستمهایهیبریدباد-دیزلتوسطژنراتوردیزل انجاممیگردد.

1-6-برنامه ریزی سیستم­های قدرت

همانطور که میدانیم جهت استفاده صحیح از تجهیزات و منابع موجود نیاز به برنامه کاری دقیق و هدفمند جهت افزایش راندمان می باشد.

بهره برداری بهینه از سیستم های قدرت مستلزم یک برنامه ریزی صحیح می باشد .برنامه ریزی تولید یک سیستم قدرت متداول عموما در سه بخش عمده صورت می گیرد]25[ .

• برنامه ریزی بلند مدت
• برنامه ریزی میان مدت
• برنامه ریزی کوتاه مدت

برنامه ریزی بلند مدت شامل راهکارهای توسعه شبکه و بهبود قابلیت اطمینان است .در این حالت با توجه به پیش بینی بار بلند مدت و طرح توسعه شهرها و سیاست های موجود در صنایع مختلف و با توجه به مسائل توسعه بهینه شبکه تولید (عمر مفید واحدهای حرارتی و.....)

راهکارهایی جهت توسعه شبکه مطرح می شود .این برنامه ریزی نقش اساسی در برنامه ریزی اقتصادی توسعه ظرفیت تولید و شبکه های انتقال دارد .

در برنامه ریزی میان مدت مسائلی مانند تعمیرات اساسی واحدهای حرارتی وایجاد تغییرات ساختاری در شبکه مورد توجه قرار می گیرد .معیار مدت زمان تعمیر واحد و قابلیت اطمینان است وبرنامه ریزی بهینه برای زمان تعمیرات انجام می گیرد .

برنامه ریزی کوتاه مدت برای برنامه ریزی روزانه و هفتگی در مدار قرار گرفتن بهینه واحدها و برنامه ریزی برای ذخیره انرژی مورد نیاز و تبادل انرژی با سیستم های قدرت همسایه انجام می گیرد]26[ .

در مبحث ریز شبکه ها نیز برنامه ریزی در این سه بازه را شاهد هستیم .در برنامه ریزی بلند مدت ، هر ریز شبکه باید پیش بینی خرید و نصب مولد های مقیاس کوچک جدیدی متناسب با پیش بینی رشد بار خود را انجام دهد .در برنامهریزی میان ودت باید زمانهای تعمیرات و نگهداری مولدهای مقیاس کوچک و ذخیره سازها مد نظر قرار گیرد .

همچنین میزان سوخت لازم برای تولید انرژی و نحوه خریداری و ذخیره آن باید در طی برنامه ریزی میان مدت مورد بررسی قرار گیرد .با این حال برنامه ریزی بلند مدت و میان مدت یک ریز شبکه به پیچیدگی یک سیستم قدرت متداول نبوده و چالش چندانی برای بهره بردار ریز شبکه محسوب نمی شود .مهمترین قسمت برنامه ریزی ریز شبکه برنامه ریزی کوتاه مدت آن می باشد .

برنامه ریزی کوتاه مدت ریز شبکه در بازه های یک هفته ، یک روزه ، یک ساعته انجام می گیرد .هدف از آن تعیین نمودن میزان توان خروجی واحدها ی مقیاس کوچک می باشد .برنامه شارژو تخلیه ذخیره سازها بهمراه نحوه پاسخگویی بارها نیز در این برنامه ریزی وارد می شوند .

1-6-1- بخشهای مختلف برنامه­ریزی توسعه سیستم قدرت از دید تجهیزات اضافه شونده به ریزشبکه:

هدف از برنامه­ریزی سیستم قدرت برگرداندن کفایت لازم به سیستم بمنظور تامین بار مصرف کنندگان بطور مطلوب و یا به عبارتی از بین بردن عدم کفایت موجود در سیستم می‌باشد. این عدم کفایت را می‌توان بطور کلی ناشی از کمبود نیروگاهها و مراکز تولید انرژی در تامین بارهای الکتریکی، کمبود خطوط انتقال انرژی، کمبود پستهای شبکه در تغذیه بارها و یا ناشی از عدم کفایت همه‌ موارد فوق در نظر گرفت. با توجه به مطلب گفته شده برنامه­ریزی توسعه را در سه بخش می‌توان بطور دقیق­تر مورد بررسی قرار داد.

• بررسی توسعه تولید^[1] (GEP)
• بررسی توسعه خطوط انتقال انرژی^[2] (NEP)
• بررسی توسعه پستها^[3] (SEP)

1-6-2- برنامه­ریزی توسعه تولید

مجموعه ظرفیت عملی نیروگاههای نصب شده در یک سیستم قدرت باید مساوی مجموع توان مورد نیاز مصرف کنندگان، مجموعه تلفات ناشی از انتقال توان، مجموعه‌ توانهای مصرفی داخلی نیروگاهها و پستها و درصدی بعنوان ذخیره چرخان، در محدوده‌ مشخص زمانی مورد مطالعه باشند . از اینرو توسعه تولید در یک ناحیه باید چنان برنامه­ریزی شود که با در نظر گرفتن خرا­بی‌ها و خارج از مدار شدن واحدهای تولیدی (چه بصورت برنامه­ریزی شده و چه بصورت اجباری) و همچنین همکاری با نواحی دیگر با تنوع بار و ظرفیت، احتمال قطع بار مصرف کنندهدر اثر کمبود منابع بطور متوسط از مقدار مشخصی بیشتر نباشد . لذا برنامه‌ریزی توسعه تولید باید بتواند ظرفیت، محل و زمان نصب منابع تولید برای رسیدن به اهداف بالا با کمترین هزینه را مشخص کند]27[.

برای تعیین موارد گفته شده باید قیودی از قبیل محدودیت امکان نصب نیروگاه در محل، محدودیتهای خطوط جهت انتقال توان و محدویتهای سوخت رسانی و... در نظر گرفته شود. با توجه به این موارد مشاهده می‌شود که برنامه­ریزی توسعه تولید یک مساله بهینه ­سازی بزرگ با طبیعت غیرخطی، گسسته و پویا می­باشد که قیود گوناگونی را باید برآورده کند. برای حل این مساله روشهای تحلیلی و ریاضی چون برنامه­ریزی غیرخطی، برنامه­ریزی پویا و روشهای نوین بهینه ­سازی به کار گرفته می­شود .

1-6-3- برنامه­ریزی توسعه خطوط

برنامه­ریزی توسعه خطوط را می‌توان در سه بخش خطوط انتقال، فوق­توزیع و توزیع در نظر گرفت. در این بین ساختار خطوط توزیع بصورت شعاعی بوده در حالیکه شبکه خطوط فوق توزیع و انتقال این گونه نمی­باشند. از نظر برنامه‌ریزی توسعه خطوط، روشهای توسعه شبکه انتقال و فوق توزیع تقریباً در یک دسته قرار می‌گیرند و از روشهای یکسان برای توسعه آنها استفاده می‌شوند و تقریباً مدل یکسانی دارند درحالیکه خطوط توزیع از نظر مدل و نحوه برنامه‌ریزی توسعه، با آن دو متفاوت می‌باشد.در مورد توسعه خطوط انتقال نوع و زمان نیاز به خطوط مورد توجه قرار می‌گیرد. در این مورد فرض می‌شود که میزان بارهای پستها و مراکز تولید مشخص بوده و تولید از کفایت لازم برخوردار است.

یکی از اولین روشهای ابتکاری برای برنامه­ریزی توسعه شبکه توسط فیشل و همکارش در سال 1972 ارائه شد. در این روش از مفهوم شبکه الحاقی با ترکیب مدل پخش بار مستقیم استفاده می­شد. در اینجا کمترین سوسپتانسی که باید به شبکه اضافه شود در حالی که میزان سرمایه­گذاری حداقل شود، محاسبه می­شود. از جمله روشهای متداول ابتکاری، روش آنالیز حساسیت است. بنان و همکارانش در سال 1982 میلادی با استفاده از مفهوم ضرایب حساسیت، روشی را جهت برنامه‌ریزی بهینه توسعه شبکه انتقال بیان نمودند که امکان اعمال آن برای شبکه بزرگتر وجود داشت.

در این روش استفاده از ضرائب حساسیت برای افزودن دسته‌ای از خطوط (ترانسفورماتورها) به شبکه که موثرترین خطوط (ترانسفورماتورها) برای کاهش میزان تخطی از خطا هستند، استفاده می­شود. در این روش دسته‌ای از خطوط کاندید جهت افزوده شدن به شبکه انتخاب می‌شوند. سپس بر اساس ضرائب حساسیت موثرترین خطوط (ترانسفورماتورها) از بین کاندیدها انتخاب شده و به شبکه موجود اضافه می‌شوند. بحثی که در اینجا وجود دارد، تعریف موثرترین در بین کاندیدها می‌باشد.یک راه حل دیگر از مجموعه‌ راه حلهای مبتنی بر تجربیات مهندسی، تصمیم گیری برای توسعة قدم به قدم شبکه است.

از جمله الگوریتمهایی که توانایی موازی سازی را دارند الگوریتم ژنتیک می­باشد. علاوه بر این به الگوریتمهای بهینه سازی نوین نظیر الگوریتم ژنتیک، الگوریتم جستجوی لیست ممنوعه^[4]، آبکاری فولاد، تئوری بازی، سیستمهای خبره و غیره می­توان اشاره کرد که به کمک آنها امکان حل مسائل برنامه­ریزی توسعه با ابعاد بزرگتر، روابط خطی و غیرخطی پیچیده و نیز متغیرهای حقیقی و صحیح فراهم شده است.

در این میان رمورو و همکارانش بهمراه دیگر محققان برزیلی بیشترین سهم را در بکارگیری روشهای نوین فوق برای حل مساله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال دارند. بیشتر روشهای ارائه شده، برای برنامه‌ریزی استاتیکی توسعه شبکه انتقال بوده­اند و مطالعات بسیار کمی­ در مورد برنامه­ریزی توسعه دینامیکی شبکه انتقال بدلیل حجم بالای محاسبات و پیچیدگی مساله انجام شده است. بعلاوه برای ساده کردن مساله برنامه­ریزی دینامیکی از روش برنامه­ریزی شبه دینامیکی که دردو نوع پیشرو و پسرو است، استفاده شده است در تمامی روشها میزان بار مورد نیاز مصرف کنندگان، ترکیب اولیه شبکه مورد مطالعه و هزینه­های توسعه جزء معلومات حل این مساله در نظر گرفته می‌شوند. بیشتر روشهایی که در سالهای اخیر ارائه شده­اند، بخاطر پیشرفت تواناییهای کامپیوترها، روشهای بهینه سازی جدید و سطح بالای عدم قطعیت بدلیل تجدید ساختار در شبکه برق بوده است.

از آنجا که در سطح توزیع باید برنامه‌ریزی از سطح مشترکان شروع شود، لذا در ابتدا باید بارهای مصرفی و ضریب بار و مشخصه­های بار مشترکین مشخص شود و با توجه به بارها ناحیه سرویس­دهی هر یک از ترانسفورماتورهای توزیع مشخص شود. سپس در مرحله بعد این ترانسفورماتورهای توزیع با توجه به اندازه و موقعیتشان به پستهای فوق­ توزیع تخصیص داده می­شوند. در این مرحله باید خطوط و فیدرهای توزیع بین پستهای فوق توزیع و پستهای توزیع با توجه به محدودیتهای افت ولتاژ، پیوستگی سرویس­دهی و قابلیت اطمینان قرار بگیرند، بطوریکه کمترین هزینه را شامل شوند .

1-6- 4- برنامه‌ریزی توسعه توام تجهیزات

بهترین جواب برای مطالعات برنامه­ریزی توسعه وقتی که همه گزینه­های توسعه بطور همزمان در نظر گرفته شوند پیدا می­شود. بهرحال بزرگی مساله مطالعات برنامه­ریزی توسعه همانطور که در بخشهای قبل دیده شد، باعث شده­ است که محققان این مساله را به زیر مساله­هایی شکسته و هر یک را بطور مجزا حل کنند. بدیهی است اینکار اگر چه روش حل و سرعت حل مساله را ساده و سریع کرده ولی عدم در نظر گرفتن بعضی محدودیتها و پارامترهایی که هر بخش روی همدیگر اعمال می­کنند، می‌تواند جواب را از نقطه بهینه دور کرده و احتمال پیدا شدن جواب با کیفیت مطلوب را کاهش دهد

تحقیقات نشان می­دهد مطالعات برنامه­ریزی توسعه همزمان بخشهای مختلف سیستم قدرت امکان پیدا کردن جوابهای منطقی­تر و با هزینه کمتر را نسبت به مطالعات برنامه­ریزی توسعه جداگانه برای طراحان فراهم می­کند .

1-6-5- تقسیم بندی مطالعات برنامه‌ریزی توسعه با توجه به ­در نظر گرفتن اثر زمان

همانطور که در بخشهای گذشته نیز توضیح داده شد، در برنامه‌ریزی توسعه مشخص می‌شود که برای رساندن مجدد سیستم به کفایت مورد نظر چه تجهیزاتی، درچه زمانی و در چه ظرفیتی مورد نیاز است، در حالیکه هزینه تحمیل شده حداقل گردد. مساله بهینه ­سازی با هدف بیان شده و مجموعه قیود موجود، در طول یک محدوده زمانی مشخص حل می­شود. واضح است که شبکه برای تامین بار مصرف کنندگان در هر لحظه‌ از زمان باید از کفایت مورد نیاز برخوردار باشد]28[. تغییرات بار درخواستی مصرف کنندگان باعث می‌شود که مساله بهینه ­سازی فوق را نتوان بدون در نظر گرفتن زمان، حل نمود. اما از طرف دیگر وارد کردن این متغیر به مجموعه معادلات و روابط باعث چندین برابر شدن ابعاد مساله می‌گردد. در صورتی که در مطالعات برنامه‌ریزی زمان وارد مطالعات گردد، مطالعات برنامه‌ریزی دینامیکی و در غیر این صورت استاتیکی خوانده می‌شود .

1-6-5 -1-برنامه­ریزی توسعه استاتیکی

در این نوع برنامه­ریزی تنها یک مقطع زمانی تحت عنوان سال افق مورد مطالعه قرار می‌گیرد. معمولاً این مقطع زمانی،‌ زمانی است که بیشترین بار از طرف مصرف کنندگان مصرف می‌شود یا بحرانی­ترین زمان بهره­برداری که در سال افق است، در نظر گرفته می‌شود

بدیهی است این نوع برنامه‌ریزی تنها برای یک زمان مشخص تضمین می‌کند که سیستم ما از کفایت لازم برخوردار است و چنانچه در قبل از این زمان نیز سیستم طراحی مناسبی داشته باشد، سیستم می‌تواند دارای کفایت لازم باشد. این مطالعه فقط مکان و نوع تجهیزاتی که باید در لحظه زمان مورد نظر در سیستم باشد تا سیستم از کفایت لازم برخوردار باشد را مشخص می‌کند و دیگر کاری به این ندارد که در چه زمانی باید این تجهیزات در سیستم نصب شوند. بدیهی است که با توجه به هزینه بالای تجهیزات و نرخ تورم و بهره در یک مدت زمان طولانی، مساله زمان می‌تواند بسیار مهم باشد. با توجه به اینکه با در نظر گرفتن زمان حجم مساله افزایش می­یابد، تا کنون اکثر مطالعات برنامه­ریزی انجام شده به صورت استاتیکی بوده است.

1-6-5-2- برنامه­ریزی توسعه دینامیکی

در این نوع از برنامه‌ریزی توسعه تغییرات بار در طول یک محدوده مشخص زمانی بطور مثال چند سال، بهمراه قیود دیگر در طول این دوره نظیر وضعیت اقتصادی، میزان تورم و غیره در نظر گرفته می‌شود.

مساله بهینه سازی در این روش بگونه‌ای حل می‌گردد که مجموعه‌ محدودیتها و قیود در هر لحظه از زمان رعایت شوند و مجموعه هزینه‌های صرف شده در طول این محدوده زمانی حداقل ‌شود . بدلیل پیچیدگی و حجم بالای محاسبات در برنامه­ریزی توسعه دینامیکی، از روش ساده شده­ای تحت عنوان توسعه شبه دینامیکی که در دو نوع پیشرو و پسرو است، نیز استفاده می­شود.

فصل 2

مروری برتحقیقات انجام شده

2-1- مقدمه

در این فصلمقالات و آثار برگزیده پژوهشگران از سال 2008 میلادی تا سال 2014 میلادی را که در خصوص مطالب مرتبط با این پایان نامه و همچنین توابع هدف مدنظر در این پایان نامه تحقیقاتی نموده اند را بررسی و مورد مطالعه و نهایتا مورد مقایسه اجمالی قرار میدهیم .همچنین در این بررسی مشاهده می­شود که بعضا یکی از توابع هدف مورد مطالعه قرار گرفته و یا چند هدف که روشی حل متفاوت به موضوع مساله ما دارند مورد تحقیق واقع شده است .ما سعی داریم چند هدف مهم و تقریبا مورد دقدقه شرایط فعلی صنعت برق را بصورت همزمان به فرضیه اعمال و توسط نرم افزار مطلب انرا اثبات نماییم .

2-2-بررسی مطالعات وتحقیقات پیشین

در سال 1378 مقاله بررسی اثر توزیع بار در مکان یابی تولیدات پراکنده توسط دکتر شهرام جدید و خانم فاطمه محمدی نگاشته شد که در این مقاله به بررسی اثر توزیع بار در تعیین مکان تولیدات پراکنده پرداخته شده است .توزیع بار در سه نوع یکنواخت , افزایشی و متمرکز در سیستم شعاعی در بارهای نامتغیر با زمان مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین اثر مدل استاتیک بار در مکان بهینه واحد تولید پراکنده بررسی می شود .معیار انتخاب بهینه در این مقاله معیار تلفات می باشد .

تحقیقات گوناگون در زمینه مکان یابی بهینه واحدهای تولید پراکنده انجام شده است که هر یک معیار خاص همچون تلفات انرژی توزیع نشده و قابلیت اطمینان و دیگر موارد از این دست را مورد مطالعه قرار داده اند .لیکن کمتر به تعیین اسلوبی سریع جهت تعیین مکان بهینه ی واحد های تولید پراکنده توجه شده است .در این مقاله جهت مطالعه اثر توزیع بار در تعیین مکان تولیدات پراکنده دو روش مدلسازی مورد بررسی قرار گرفته است .روش اول با در نظر گرفتن مدل توان ثابت و توزیع بار در سه حالت متمرکز یکنواخت و افزایشی ودر حالت دوم با بصورت واقعی (مدل استاتیکی)

در بخش مدل واقعی از معادلات پخش بار کمک گرفته شده است ومکان یابی منبع تولیدپراکندهاز طریق روش تحلیلی وبا معیارحداقل تلفات انجام می پذیرد . روش حل در این مقاله به این صورت است که تلفات خط را پس از کسر جریان آن توسط جریان منبع تولیدپراکنده بدست آورده و بهترین مکان را محاسبه می نماید .در روش حل مدل استاتیکی بار نیز مشخصه های بار در هر لحظه از زمان بصورت توابع جبری بر حسب دامنه ولتاژ شین و فرکانس در آن لحظه بیان می کند .

مقاله بعدی در سال 2010 میلادی توسط آقایان باقری و بیگلی و حسینی و پارسا مقدم در خصوص استفاده از منابع تولید پراکنده در برنامه ریزی توسعه شبکه فوق توزیع ارائه گردیده است که در این مقاله تاثیر حضور منابع تولید پراکنده به عنوان گزینه ای دیگر جهت تامین توان مورد نیاز سیستم روی برنامه ریزی توسعه شبکه فوق توزیع مدلسازی و بررسی شده است . در تابع هدف مساله هزینه های ثابت و متغیر طرح و همچنین محدودیت های مرتبط با شبکه بهره برداری از پستها و منابع تولید پراکنده منظور شده است . از مدل و روش پیشنهادی می توان در تععین ظرفیت بهینه پستها مکان وظرفیت منابع تولید پراکنده و نیز ترکیب بهینه خطوط فوق توزیع جهت احداث استفاده نمود .تابع هدف پیشنهادی و قیود مرتبط با آن یک مساله بهینه سازی را تشکیل می دهد که توسط ترکیب الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی خطی حلشده است . نهایتا کارایی روش پیشنهادی با اعمال بر روی یک شبکه نمونه نشان داده شده است .در خصوص این مساله از الگوریتم ژنتیک بمنظور انتخاب پستهای جدید از بین کاندید ها و بهبود پستهای موجود استفاده شده است .در این مدل در تخصیص بار قید افت ولتاژ و بمنظور مدل کردن عدم قطعیت در پیش بینی بار ، بار بصورت فازی در نظر گرفته شده است .در تابع هزینه علاوه بر هزینه هزینه تجهیزات هزینه تلفات فیدر و هزینه افت ولتاژ نیز در نظر گرفته شده است و بمنظور برنامه ریزی طولانی مدت از روشهای شبه پویا وپی در پی استفاده شده است .در این مقاله مساله مورد نظر برای طراحی در یک مرحله زمانی بصورت استاتیکی مدل شده است .مجهولات مساله عبارتند از میزان افزایش ظرفیت پستهای موجود و مکان وظرفیت پستهای جدید و تعداد و ظرفیت واحدهای تولیدی .

هزینه های سرمایه گذاری دو دسته بوده که دسته اول مربوط به هزینه های ثابت است که تنها یکبار در هنگام احداث پستها و خطوط صرف می شود و به میزان بارگذاری در دوره بهره برداری بستگی ندارد . بخش دوم هزینه های متغیر را شامل می شود که به نحوه بهره برداری و بار گذاری منابع تولیدپراکنده و پستها بستگی دارد . تابع هدف مساله شامل هزینه احداث پستهای جدید و هزینه بهره برداری از منابع تولید پراکنده و همچنین احداث آنها و هزینه توسعه پستهای موجود و هزینه خرید از سیستم فعلی قیود نیز محدودیت بارگذاری پستهای فوق توزیع و محدودیت تغذیه بار توسط منابع تولیدپراکنده و محدودیت بهره برداری از منابع تولیدپراکنده است و محدودیت حداکثر مدارهای قابل احداث برای خطوط و محدودیت بار گذاری خطوط فوق توزیع است .نهایتا مساله توسط برنامه ریزی خطی حل گردیده است .

در سال 1391 مقاله ای دیگر تحت عنوان بهره برداری از تولیدپراکنده در یک ریزشبکه شامل 12 کارخانه توسط آقایان فروزانفر و فانی و یزدانی تدوین گردیده که در این مقاله با استفاده از یک برنامه ریزی مناسب و با در نظر گرفتن تمامی قیود امنیت ، مساله در جهت افزایش سود بر مبنای قیمت بازار در یک میکروگرید شامل 12 کارخانه حل شده است .نتایج نشان می دهد که این روش از حیث نزدیکی به نقطه بهینه بسیار دقیق و مقرون به صرفه است که می تواند با سرعتی مناسب وضعیت تولید واحدهای تولید کننده را با کمترین هزینه مشخص کند.

جهت حل مساله بهره برداری از میکروگرید به منظور کاهش هزینه روشهای مختلفی همچون لیست حق تقدم وبرنامه ریزی دینامیکی و برنامه ریزی خطی و سیستم های فازی و شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک از آن جمله اند که در این مقاله تابع هدف حداقل کردن هزینه بهره برداری در یک افق برنامه ریزی است که هزینه کلی تولید انرژی در یک میکروگرید شامل هزینه ناشی از تولید برق و خرید برق از شبکه و هزینه راه اندازی هر واحد است .

قیود تعادل توان و ذخیره انرژی و هماهنگی و ... از جمله موارد در نظر گرفته شده است .

در این مقاله تابع هزینه تامین انرژی و بهینه سازی آن توسط برنامه ریزی خطی آمیخته با اعداد صحیح که با نرم افزار گمز حل شده است و نهایتا سیستم بر روی یک میکروگرید شامل 12 کارخانه آزمایش شده است. بهترین جواب پس از شبیه سازی وقتی حاصل گردیده است که میکروگرید بعلاوه استفاده از انرژی شبکه در زمانهایی مورد استفاده قرار گرفته است .بعبارتی در حالتیکه بعضی مواقع از انرژی شبکه اصلی یا توزیع استفاده نموده است .

درسال 1389 نیز مقاله ای توسط آقایان سینا کوثری و رضا قاضی با عنوان جایابی بهینه تولید پراکنده بر اساس روش قیمت گذاری دسترسی به شبکه توضیع نوشته شده است

در این مقاله جایابی تولیدپراکنده با شاخص مقایسه قیمت برق تحویلی به مشترک از طریق منبع تولید پراکنده و یا نیروگاه بزرگ صورت گرفته است .در این روش علاوه بر هزینه تلفات سایر مولفه های هزینه برق تحویلی نیز مد نظر قرار می گیرد .قیمتبرق تحویلی به شبکه به عنوان ورودی در نظر گرفته می شود و هزینه انتقال برق از شبکه توزیع بر اساس الگوریتم جدید قیمت گذاری مکان دسترسی به گره های شبکه توزیع را می دهد . پس از تعیین مکان بر اساس الگوریتم پیشنهادی ظرفیت و حوزه خدمات دهی آن تعیین می شود.همچنین روش پیشنهادی بر روی شبکه واقعی پیاده سازی شده است .در این مقاله معیارجایابی بهینه تولید پراکنده قیمت برق تحویلی به مشترکین می باشد که می تواند به دو طریق ذیل تحقق یابد.اول از طریق نیروگاههای بزرگ و دیگر از طریق تولیدات پراکنده تحقق یابد .

در این مقایسه نقاط اقتصادی برای نصب منبع تولید پراکنده تعیین می شود.نهایتا قیمت برق تحویلی به مشتریان که از نیروگاه خریده می شود از مجموع هزینه انتقال برق از شبکه انتقال و هزینه انتقال برق از شبکه فشار متوسط و قیمت برق خریداری تولید شده نیروگاه بدست می آید و قیمت برق تحویلی به مشتریان از واحد تولید پراکنده نیز با حذف هزینه انتقال فوق بدست می آید .

با این شرایط واحدهای تولید پراکنده امکان رقابت با نیروگاه را داشته و وارد عمل می شوند .البته هزینه های تولید پراکنده به دو گروه هزینه های ثابت که شامل سرمایه گذاری اولیه و ...وهزینه متغیر که بستگی به نوع تولید پراکنده نیز می باشد می شود .

حال بهترین مکان مناسب نصب واحد تولید پراکنده با توجه به پایین ترین قیمت گره به دست می آید و نهایتا پس از تعیین مکان منبع تولید پراکنده ظرفیت و حوزه تغذیه آن در شبکه توزیع تعیین می شود و برای متقاضیان فروش انرژی در مکان مورد نظر خود حداکثر قیمت خریداران برق از آنهایی که قابل رقابت با واحدهای بزرگ هستند برآورد می شود.

در سال 2010 میلادی نیز مقاله ای در خصوص برنامه ریزی میکروگرید و بهره برداری آن با وجود منابع تولید پراکنده خورشیدی و بادی توسط ون کونگ و ژیونگ یان و موین تدوین گشته است که توسط نرم افزار هومر و شبیه سازی آن سیستم در اونتاریو کانادا به اثبات فرضیه خود پرداخته اند .با توجه به اینکه این انرژیها در نزدیکی بار یا مصرف کننده بوده و همچنین انرژیهای تجدید پذیر دارای هزینه بهره برداری و اثرات مخرب کمتری هستند و باعث افزایش استفاده از این نوع انرژیها گشته است .ضمن در نظر گرفتن نوسان تولید این انرژی بعلت عوامل محیطی ذخیره ساز مناسب نیز باید برای آن در نظر گرفته شود.جهت بدست آوردن پارامترهای برنامه ریزی منحنی بار روزانه و همچنین منحنی سرعت باد و همچنین منحنی های سالانه سرعت باد و تابش خورشید را نیز فراهم نموده اند .

با استفاده از قیمتهای اولیه تولید هر کیلووات ساعت انرژی باد و خورشید و هزینه تولید هر کیلووات ساعت انرژی توسط دیزل ژنراتور و نهایتا با استفاده از نرم افزار هومرو محاسبه هزینه های آماری زمانهای مختلف در یک سال که از توربین بادی و انرژی خورشیدی و منبع ذخیره انرژی و انرژی دیزل ژنراتور به نسبتهای مختلف استفاده شده است می توان هزینه مورد نظر را بدست آورد .

تابع مذکور شامل هزینه متفرقه و ساخت اولیه و تعمیرات وهزینه جایگزینی و جبران می باشد . در مرحله ای با داشتن شرایط سرعت باد و ترکیب مختلف انرژیهای ذکر شده و همچنین با داشتن شرایط انرژی خورشیدی و ترکیب مختلف با بقیه انرژیها برای تامین بار روزانه می توان برنامه ریزی مدونی را بر اساس هزینه داشت .همچنین میزان گازهای گلخانه ای تولیدی را نیز می توان بر اساس شرایط مختلف کاری ژنراتور های سوخت فسیلی محاسبه کرد .همچنین از جنبه های زیست محیطی نیز می توان مساله را بررسی نمود .

در سال2011 میلادی مقاله ای تحت عنوان آنالیز تجزیه و تحلیل ظرفیت میکروگرید برای اتصال به شبکه اصلی برق توسط پینگ لی و جینکسن لیو و چینگ چن تدوین گردیده است که در آن روشی جهت اتصال شبکه میکروگرید با توجه به منابع تولیدپراکنده موجود در آن بر اساس بهره برداری بهینه و حفاظت و پایداری و شرایط اقتصادی جهت اتصال یک میکروگرید به شبکه برق اصلی را بیان می کند. همانطورکه می دانیم منابع تولید پراکنده همگی از یک عدم قطعیت برخوردارندکه باعث می شود نتوانند در هنگام ضرورت به سرعت از افزایش بار پیروی نمایند .

پس از جمله روشهای مفید که در این خصوص به کار گرفته می شود ترکیب مناسب منابع تولید پراکنده با یکدیگر و اتصال به شبکه اصلی برق می باشد به گونه ای که همدیگر را همپوشانی نمایند

ساختمان شبکه و سطح ولتاژآن ومیزان قدرت منابع تولید پراکنده با اتصال به شبکه برق اصلی تغییر میکند .جهت اتصال میکرو گرید به شبکه برق اصلی باید امنیت استاتیکی و تلفات سیستم را در نظر داشت .همچنین پایداری دینامیکی نیز لز جمله مواردی است که با اتصال ریز شبکه به شبکه اصلی حائز اهمیت می باشد .اتصال و عدم اتصال میکروگرید و اتصال و عدم اتصال بارهای بزرگ از جمله مواردی هستند که پایداری ولتاژ و فرکانس و ضریب قدرت شبکه اصلی را تغییر می دهند .

در این مساله توربین بادی و سلول خورشیدی که مقدار آنها با توجه به نقطه اتصال به تغذیه اصلی بدست می آیدوترکیب مختلف از این دوکه جبران نهایی بار شبکه با شبکه اصلی برق تامین می گردد تابع هدف مساله که همان توان مصرفی میکرو گرید است تعریف می گردد وقیود مساله نیز که همان ولتاژ ماکسیمم ومینیمم و توان ماکسیمم و مینیمم در نظر گرفته شده است .در نهایت این مساله با بار فرضی توسط نرم افزارشبیه ساز متلب حل شده است .

در سال2011 میلادی مقاله ای تحت عنوان برنامه ریزی منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع جزیره زانزینبار توسط آقایان مین یو چن و واکا اسماعیل مطرح گردیده است که در این مقاله محققین بابررسی ریزشبکه زانزینبار و استفاده از پروفیل تولید انرژی باد سعی در اثبات فرضیه خود مبنی بر کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ با برنامه ریزی جایابی بهینه منابع تولید پراکنده خصوصا از نوع بادی نموده اند .در این مقاله پروفیل تولید منبع تولید پراکنده بادی مورد بررسی قرار گرفته وسپس اقدام به مینیمم نمودن تابع تلفات ضمن در نظر گرفتن جایابی صحیح نموده اند.قابل ذکراست توان تلفاتی شامل توان اکتیو وراکتیو میباشد .فلوچارت اعمال الگوریتم پیشنهادی به این صورت است که در ابتدا مقادیر ورودی از سیستم دریافت وپخش بار جهت محاسبه تلفات انجام میشودوسپس جمعیت ذره ای تحت الگوریتم جهش داده شده ومجددا تلفات محاسبه میگرددوسپس مکان و سایز بهینه محاسبه میگردد و مجددا در سیکل بعدی محل ذره و سرعت آن محاسبه واگر شرایط و قیود برقرار نشد مجددا مراحل تکرار میگردد.قابل ذکر است این شبکه میکروگریددر حالت منفصل از شبکه واستاتیک بررسی شده است .

در سال 2009 میلادی مقاله ای توسط آقایان دیپندرا سینگ و دیوندر سینگ تحت عنوان بهینه سازی چند هدفه برای برنامه ریزی تولیدات پراکنده با مدل بار نوشته شده که در این مقاله برای بدست آوردن سایز و مکان مناسب تولیدات پراکنده ضمن در نظر گرفتن مدل بار متفاوت برای آنها الگوریتمی نوشته شده است .در این مقاله با استفاده از الگوریتم ؤنتیک و در نظر گرفتن دومدل شبکه 16 و37 باسه برای اثبات فرضیه مورد مطالعه قرار گرفته است .همچنین توان اکتیو وراکتیو و پروفیل ولتاژوظرفیت خطوط بار بعنوان توابع هدف چندگانه مورد بررسی قرار گرفته­اند و در نهایت توسط الگوریتم ژنتیک مورد مطالعه وبررسی قرار گرفته است.نتایج حاصل از شبیه سازی همگی مبین بهبود پروفیل ولتاژ وکاهش تلفات شبکه با تعیین سایز و مکان مناسب تولیدات پراکنده درشبکه میباشند .

همانطور که در جدول صفحه بعد نیز مشخص است تحقیقات انجام شده بعضا یکی از اهداف مورد نظر این تحقیق را مورد بررسی قرار داده­اند ویا بعضا در صورت مطالعه چند هدف مواردی بجز اهداف مورد نظر ما را بررسی نموده اند که ما در این معقوله با توجه به شرایط فعلی جوامع سه عدد از مهمترین اهداف خصوصا مبحث آلاینده های زیست محیطی را همراه با توابع هزینه و تلفات در شبکه میکروگرید مورد مطا­لعه قرار داده وبا انجام شبیه سازی توسط نرم افزار متلب فرضیه را اثبات نموده وبا ارائه نمودارها و جدولها تفهیم مساله تسهیل میگردد.

1- Generation Expansion Planning

2- Network Expansion Planning

3- Substation Expansion Planning

. 1 -Tabu Search

محل مناسب نصب وظرفیت واحدهای انرژی تجدیدپذیر در ریزشبکه توسط الگوریتم جفت گیری زنبور عسل توسط الگوریتم ژنتیک

چکیده

توماس ادیسون اولین شبکه الکتریکی دنیا را در سال 1882 در شهر نیویورک ایجاد نمود. این شبکه با استفاده از مولدهای جریان مستقیم بارهای خود را تغذیه می نمود.سپس نیروگاه های بزرگ و متمرکز جای منابع کوچک تولید را گرفتند وشبکه های الکتریکی گسترش چشمگیری یافتند.به نسبت این وسعت تلفات ناشی از انتقال و توزیع این انرژی وهزینه بالای تولید وعدم پاسخگویی به افزایش تقاضای مشتریان ومهم ترتخریب لایه ازن با انتشار آلاینده های ناشی از سوخت فسیلی افزایش یافت.تفکر اتصال منابع تجدیدپذیرباعث اثرات مثبت مختلفی روی شبکه از جمله حل مشکلات نامبرده شد.ولی این ورود منابع باید از نظر مکان وظرفیت وحتی نوع منبع محاسبه شده باشد . هدف اصلی ما در این تحقیق نیز همین موضوع میباشد .با مروری بر کارهای قبلی در تحقیقی محل مناسب نصب وظرفیت واحدهای انرژی تجدیدپذیر در ریزشبکه توسط الگوریتم جفت گیری زنبور عسل محاسبه ودر دیگری توسط الگوریتم فازی وبهره گیری از مدل مارکوف و با هدف کمینه سازی گازهای گلخانه ای محاسبه شده ودر دیگری از الگوریتم کلونی زنبورعسل در شبکه توزیع شعاعی استفاده شده است.دراین تحقیقاز روش بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک جهت تعیین مکان وظرفیت منبع تولید پراکنده از نوع باد وفتوولتائیک وپیل سوختی برای کاهش تلفات وهزینه وآلاینده های زیست محیطیشبکه­میکروگرید استفاده شده است .پس از استخراج فلوچارت این روش ،برنامه­ای کامپیوتری تهیه شده و این برنامه روی شبکه نه شین پیاده سازی و اجرا شده است نتایج بدست آمده از چند بار اجرای برنامه ،با یکدیگر مقایسه شده و مزایا و معایب آن بیان شده است. سپس برنامه تعمیم یافته و روی یک شبکه گسترده­تر57 باسه استاندارد اجرا شده است .نتایج بدست آمده بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات وکاهش هزینه وآلاینده­های زیست محیطی در شبکه را نشان می دهد.

کلمات کلیدی : منابع تولید پراکنده ،ریزشبکه،برنامه ریزی،الگوریتم ژنتیک

فصل1

کلیات تحقیق

1-1-مقدمه

دسترسی کشور های در حال توسعه به انواع منابع جدید انرژی، برای توسعه اقتصادی آنها اهمیت اساسی دارد وپژوهشهای جدید نشان داده که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف انرژی آن، رابطه مستقیمی برقرار است باتوجه به ذخایر محدود انرژی در جهان فعلی، دیگر نمی توان به منابع موجود انرژی متکی بود]1[.

علاوه بر این بحران نفت در سال 1973موجب شد که بسیاری از کشورها­ئی که در صنعت خود ، به سوختهای فسیلی وابسته بودند ،درپی یافتن جایگزینی مناسب برای این سوختها باشند همچنین با افزایش آگاهی عمومی در مورد مسائل زیست محیطی، یافتن جایگزین مناسب برای سوختهای فسیلی اهمیت بیشتری پیدا کرد . بدین ترتیب عواملی مانند تجدید ساختار صنعت برق، نیازبه افزایش ظرفیت سیستم و پیشرفت تکنولوژی ها بطور همزمان ، پایه و اساس معرفی تکنولوژی های تولید پراکنده می باشند ]2[.ورود این منابع به شبکه علت اصلی ایجاد ریزشبکه وکنترل دقیق توان شبکه میباشد .ورودآنها همچنین باید از نظر ظرفیت و مکان ونوع به گونه­ای باشد که پارامترهای شبکه همگی در حد موردقبول باشند .دراین قسمت به بررسی موارد ذکر شده می­پردازیم .

1-2-مروری برساختار تولیدات پراکنده وریزشبکه­ها وبرنامه ریزی سیستم

امروزه تبعات مداخله انسان در محیط زیست بیش از هر زمانی متجلی شده است. مفهوم توسعه با رعایت حفاظت از محیط طبیعی و زیست محیط مترادف است ودر شاخص های اقتصادی حساب های ملی، همچون تولید ناخالص داخلی، ملحوظ نمودن منابع طبیعی وزیست محیطی نیز مطرح است]3[.

انرژی، یک نیاز اساسی برای استمرار توسعه اقتصادی، تدارک وتامین رفاه وآسایش زندگی بشری است. این سؤال مهم مطرح است که آیا این منابع انرژی های فسیلی در قرن آینده جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود؟

حداقل به سه دلیل عمده، جواب این سؤال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جانشین منابع قدیم کرد. این دلایل عبارتند از: محدودیت ودر عین حال مرغوبیت انرژی های تجدیدپذیر که از نظر منطقی کاربرد های بهتر از احتراق دارند و همچنین مسائل و مشکلات زیست محیطی،به طوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر، از مهم ترین پیش شرط های توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید.

آلاینده های ناشی از احتراق وافزایش غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر وپیامد های آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوای، بالا آمدن سطح در یاها ودر نهایت،تشدید منازعات بین المللی، از جمله این پیامد ها محسوب می شوند. از سوی دیگر، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمت، سیاست گزاران را به پیشنهاد موازین و سیاست هایی برای کنترل محیط زیست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگی کمتر و تجدید پذیری که توان بالقوه ای برای جانشینی با سیستم انرژی کنونی دارند، ترغیب می کند]4[.

اما سازگار کردن منابع تجدید پذیر با سیستم کنونی مصرف انرژی جهان،هنوز با مشکلاتی همراه است که برای حل آنها، حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است]5[.

با توجه به فناوری کنونی بشر، انرژی هسته ای و انرژی برق آبی، دو نوع انرژی جانشین برای سوخت فسیلی می باشند. گفتنی است که پتانسیل برق آبی در جهان محدود بوده واز طرف دیگر انرژی اتمی نیز، تقریباً در تمامی اروپا، ساخت نیرو گاههای اتمی متوقف شده است. کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی، یکی از غنی ترین کشور های جهان محسوب می شود واز یک سو دارای منابع گسترده فسیلی نفت و گاز است واز سوی دیگر، دارای پتانسیل فراوان انرژی های تجدید پذیر، همچون باد، ژئوترمال، خورشیدی و... می باشد. اما ایران، کشور کم آبی است و نیرو گاههای آبی بزرگ، دارای پتانسیل محدودی هستند. لذا در چشم انداز دراز مدت جانشین دیگری غیر از تجدید پذیری به عنوان منبع انرژی دیده نمی شود ]6[.

از منظری دیگر، هر انرژی به لحاظ فناوری ساخت و بهره برداری، مسائل زیست محیطی، ویژگی های فنی، امکان دستیابی، توزیع جغرافیایی وسایر ویژگی ها، دارای مشخصه های خاص خود است. بنابر این، تنوع استفاده از انرژی های مختلف، کشور را به لحاظ تأمین انرژی در وضعیت مطمئن تری قرار خواهد داد و لازم است فناور ی آنها در کشور ایجاد شود.

1-3-انواع انرژیهای تجدید شونده

1-3-1-انرژی برق آبی

بشر قرن های متمادی است که، از انرژی های آبی در حال فرو ریزشی، ابتدا در فرم مکانیکی و سپس از اواخر قرن نوزدهم با تبدیل آن به انرژی الکتریکی استفاده کرده است. از نظر تاریخی نیرو گاههای آبی، نخست در مقیاس کوچک و برای تأمین نیاز مناطق مجاور نیرو گاه توسعه یا فتند. اما با گسترش شبکه های انتقال و افزایش قابلیت انتقال بار، تولید برق در واحدهایی که روز به روز بزرگتر می شدند متمرکز گردید. و از نظر اقتصادی از مزایای توسعه در مقیاس بزرگ خواهد گشت.

برای توسعه، مکانهایی مورد توجه بوده اند که جذاب ترین وضعیت اقتصادی را داشته باشند، در نتیجه هم وجود ارتفاع بلند وهم نزدیکی به مراکز بار فاکتور های مهمی به حساب می آیند. به همین دلیل توسعه فقط به سایتهای عظیم محدود نشده است. و امروزه نیرو گاههای آبی طیف وسیعی را شامل می شوند، که ظرفیت آنها از زیر یک مگاوات تا بیش از ١٠٠٠٠مگاوات متفاوت است. راندمان تولید برق آبی از دو برابر راندمان نیروگاههای حرارتی رقیب نیز بیشتر است. با اینکه تعاریف در مورد نیروگاههای آبی بسیار مختلف است،در این قسمت تعریف نیروگاههای کوچک آبی، نیروگاههایی را شامل می شود که ظرفیت آنها تا ١٠مگا وات باشد]7[.

بنابراین نیروگاههای آبی کوچک، شامل دسته های مینی هیدرو و میکرو هیدرو نیز می شود. که معمولاً فقط به کاربردهای محلی محدود هستند، اما از نظر آماری نمی توان آنها را از نیروگاههای کوچک آبی جدا کرد.

1-3-2-انرژی خورشیدی

حدود دو دهه پس از ورود سلول های فتوولتائیک به عرصه عمومی تولید انرژی، ارتباط تنگاتنگ سیاست و منابع انرژی موجب شد تا دیگر جایی برای توجیه بحث اقتصادی یافتن برای روی آوردن به سمت بهره گیری از انرژی خورشید وتولیدی الکتریسیته نماند. در ایران، چون ایران روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته است ویکی از کشورهای است که از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب بر خوردار بوده و از مناطق بسیار مستعد برای بهره گیری از این انرژی است، به طوری که میزان تابش متوسط روزانه آفتاب به ۴کیلووات ساعت بر متر مربع می رسد ومتوسط تعداد ساعات آفتابی، از ۲۸۰۰ساعت در سال بیشتر است. البته، مقادیر ذکر شده به طور متوسط بیان شده اند و در شهر های کویری کشور همچون یزد، ساعات آفتابی به ۳۲۰۰ساعت نیز می رسد. با توجه به این که، ایران کشور کوهستانی است که اکثر نقاط آن در ارتفاعی بالا تر از ۱۰۰۰از سطح دریا واقع شده اند توان دریافتی از تابش نور خورشید آن بیشتر خواهد بود]8[.

1-3-3-انرژی باد

در چند سال گذشته، میانگین سالانه رشد انرژی باد در دنیا حدود ۳۰در صد گزارش شده است که بیشترین نرخ رشد را در میان سایرمنابع انرژی در دنیا بر خوردار است. اروپا در حال حاضر؛بیش از ۷۰درصد از برق بادی جهان را تولید می کند و حدود دو سوم از ظرفیت های اضافه شده به کشور های اروپایی اختصاص دارد. در حال حاضر، مزرعه های بادی در آمریکا حدود ۱۰ میلیارد کیلو وات ساعت در سال برق تولید می کنند که از نظر ملاحظات زیست محیطی و مبارزه با تولید گازهای گلخانه ای، این میزان انرژی باد می تواند سالانه از انتشار ۵/٧میلیون تن دی اکسد کربن جلوگیری کند.استفاده از انرژی برق در ایران در پروژه «تعیین پتانسیل باد در ایران»، ٢٦منطقه کشور شامل ٤٥سایت مورد مطالعه قرار گرفت که بر اساس نتایج اعلام شده، ایران کشوری با باد متوسط است، ولی برخی از مناطق آن، دارای باد مناسب و مداومی برای تولید برق می باشند. توان بالقوه انرژی باد در سایت های مطالعه شده حدود ٦٥٠٠مگا وات بوده و اکثر نقاط دارای پتانسیل، در مناطق شرقی کشور واقع شده اند]9[.

در میان انواع انرژی های تجدید پذیر، انرژی باد هزینه سرمایه گذاری اولیه کمتری دارد. با بهبود فناوری، افزایش توربین ها و رفع محدودیت ها، کاهش چشم گیری در این هزینه متصور است.

1-3-4-انرژی زمین گرمایی (ژئوترمال)

انرژی زمین گرمایی، از حرارت حاصل از تجزیه مواد رادیو اکتیو، هسته مذاب کره زمین، کوه زایی و واکنش های درون زمین سر چشمه می گیرد. تقریباً در همه جا، در قسمت های کم عمق زمین و یا در ١٠فوت بالاتر از سطح زمین درجه حرارت تقریباً یکنواخت باقی می ماند و بین٥٠ تا ٦٠درجه فارنهایت(١٠ تا ١٦درجه سانتی گراد ) می باشد. چشمه های آب گرم، نمونه های از انرژی زمین گرمایی هستند، آب توسط سنگهای زیر زمین گرم می شوند و سپس در سطح زمین جریان می یابند. حدود بیست کشور از این انرژی برای گرم کردن خانه ها آب و یا برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند در حال حاضر بازده کلی این سیستم کمتر از یک درصد از انرژی مورد نیاز جهان است]10[.

1-3-5-انرژی زیست توده

گونه های مختلفی از انرژی، سوخت های منابع جامد و گازی، حرارت، مواد شیمیایی و دیگر مواد را می توان به وسیله فناوری های بیو انرژی، از منابع گیاهی- جانوری تجدید پذیر به دست آورد. تحقیقات وگسترش فناوری های این نوع سوخت در سه حوزه اصلی صورت می پذیرد: تولید سوخت، پیدا کردن کاربردهای آن، ایجاد کردن زیر ساخت های مناسب توزیع. زیست توده، چهارمین منبع بزرگ انرژی در جهان بوده و حدود ١٤درصد انرژی چهان را فراهم می کند و زیست توده یا بیوماس، اصطلاحی است که برای توصیف یک رشته از محصولاتی که از فرایند نور ساخت ( فتوسنتز ) به دست می آید، به کار میرود. کاربرد اقتصادی بسیار رایج انرژی زیست توده، استفاده از مواردی است که برای منظور های دیگر جمع آوری شده اند، نظیر پس مانده های حاصل از کشاورزی، غذا و ضایعات شهری]11[.

1-3-6-انرژی های دریایی

دریاها با فرایند های مختلف فیزیکی، انرژی را دریافت و ذخیره نموده وسپس آن را از دست می دهند. این انرژی به صورت موج، جزر و مد، اختلاف درجه حرارت و اختلاف غلظت نمک در اعماق مختلف آب دریا وجود دارد که می توان از هر یک از آنها بهره برداری کرد. انرژی امواج دریا عبارت است از: انرژی مکانیکی منتقل شده از باد که امواجی با پریود کوتاه، آن را به صورت انرژی پتانسیل و جنبشی در خود ذخیره می کنند. انرژی موج حاصله در مناطق ساحلی در حدود ٢تا٣ میلیون مگا وات برآورد می شود]12[.نوع دیگر انرژی جزر و مد در اثر حرکت دورانی زمین و جاذبه ماه و خورشید به صورت امواج با پریود بلند ذخیره می شوند که با ساخت یک سد در دهانه منطقه جزر و مد می توان از آن استفاده کرد. که بزرگترین سایت جزر و مد کنونی در جهان یک ایستگاه تولید نیروی برق در فرانسه است که ٢٤٠مگا وات انرژی الکتریسیته تولید می کند. دیگر انرژی ذخیره شده در آب های گرم سطحی که به خاطر وجود آب های عمیق و سرد اقیانو سها قابل استفاده است و تحت عنوان انرژی حرارتی دریاها مورد بحث قرار می گیرند سیستم های کنترل این انرژی گرمایی را به انرژی الکتریسیته تبدیل می کنند که گاهی در این فرایند آب شیرین نیز تولید می شود. این نیرو­گاه ها برای تولید بار پایه بسیار مناسب هستند. در نهایت، انرژی موجود در اختلاف شوری بین آب های شیرین رود ها و آب شور دریاها، انرژی گرادیان نمک می باشد]13[.

1-3-7-هیدروژن و پیل سوختی

هیدروژن عمده ترین گزینه مطرح به عنوان حامل جدید انرژی است. فراوانی، سهولت تولید از آب، مصرف تقریباً منحصر به فرد و سود مندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن، از جمله ویژگی هایی است که آن را از دیگر گزینه های مطرح، متمایز می کند.

استفاده از پیل های سوختی ، جهت تأمین هم زمان الکتریسیته و حرارت به روش الکترو شیمیایی است. در این روش، که به عبارتی می توان آن را به عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد، انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت های فسیلی، بدون احتراق استخراج می شوند. این سیستم ها در مقایسه با سایر روش ها، از کارایی زیادی برخوردار هستند و آلودگی کمی تولید می کنند. هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام موارد و کاربردهای سوخت های فسیلی مورد استفاده قرار داد]14[.

سیستم انرژی هیدروژنی به دلیل استفاده از منابع اولیه انرژی، سیستمی دایمی و پایدار، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدیدپذیر است. از این رو، پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی، بر سراسر اقتصاد جهان سرایت کرده و « اقتصاد هیدروژن » تثبیت شود.

1-3-8-دلایل رویکرد به منابع تولید پراکنده در ایران

عواملی مانندکمبود منابع مالی برای احداث واحدهای نیرو گاهی ، تشویق بخش خصوصی به سرمایه گذاری در صنعت برق با هدف کاهش تصدیگری دولت ، رشد بالای مصرف انرژی الکتریکی ، استفاده از انرژی های تجدید پذیر و ایجاد پراکندگی در منابع انرژی اولیه مورد نیاز ، برق رسانی به مناطق دور افتاده و ایجاد بازار رقابتی عمده فروشی و خرده فروشی (از دیده گاه بلند مدت ) در گسترش رویکرد به منابع تولید پراکنده در ایران تاثیر گذار هستند]15[ .

1-3-9-پتانسیل منابع تولید پراکنده در ایران

جدول زیر پتانسیلهای بالقوه موجود در کشور را برای تعدادی از منابع تولید پراکنده نشان میدهد.

جدول1-1: پتانسیل های موجود در کشور]16[

منابع	پتانسیل موجود
انرژی خورشیدی	2000 کیلو وات ساعت بر متر مربع در سال
انرژی باد	6500 مگاوات الکتریکی
انرژی بیو ماس	2200 مگاوات حرارتی	33052 گیگاوات ساعت الکتریکی
زمین گرمائی	7400 مگاوات
برق آبی کوچک	4200 مگاوات
انرژی جزرو مد	قابل توجه نیست

1-4-مزایای اساسی تولید پراکنده

1-4-1-تامین توان

شرکت های برق تامین توان پیک را در شرایط معمولی کار شبکه تضمین می نمایند که تحت عنوان تامین توان معمولی بررسی می شود حفظ مقادیر نامی توان شبکه با کاهش مقدار بار دیده شده از دید تولید کننده از جمله مزایای تولید پراکنده در ارتقاء این سرویس شبکه می باشد . به عبارتی دیگر تولید برق در ساعات پیک مصرف توسط منبع تولیدپراکنده در کشورهایی که از سیاست چند نرخی در شبکه برق خود بهره می برند برای مصرف کنندگان مقرون به صرفه است که این مسئله باعث کاهش بار شبکه درساعات اوج مصرف می شود که علاوه بر صاحبان منبع تولیدپراکنده برای مصرف کنندگان شبکه که از تولید پراکنده استفاده نمی کنند نیز مفید می باشد]17[ .

1-4-2-توان اضطراری

مشابه تامین ظرفیت معمولی است با این تفاوت که در این مورد تولید پراکنده برای تامین توان اضطراری شبکه در مواقعی که یکی از بخش های شبکه دچار مشکل شده است به کار می رود به عبارتی دیگر توان منبع تولیدپراکنده قادر خواهد بود تعداد مصرف کننده هایی که در حالت قطعی و اختلال در شبکه از مدار خارج می شوند را کاهش دهد . معمولا مقادیر اضطراری شبکه بر مبنای محدودیت های حرارتی اجزای سیستم قدرت محاسبه شده اند و فقط برای مدت زمان های مشخص قابل تعریف هستند ]18[.

1-4-3-توزیع متعادل بار

استفاده از منبع تولیدپراکنده باعث بهبود توزیع بار در شبکه می شود . تحقیقات مهندسی نشان می دهد که اجرای منطقی نصب واحدهای تولید پراکنده جهت جریان را عوض کرده و نامتعادلی پخش بار را بهبود می بخشد .

1-4-4-بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان

منبع تولیدپراکنده کیفیت توان را بهبود می بخشد و قابلیت اطمینان را افزایش می دهد . IEA تهیه توان قابل اطمینان را به عنوان مهمترین چهره آینده بازار برق برای مولدهای تولید پراکنده نام برده است . چنانچه این واحدها مستقیماً به مشترک وصل شده باشند در صورت قطع برق شبکه توزیع نیز می توانند برق مشترک را به صورت جزیره ای تامین نماید در حالت اتصال به شبکه می توان با شرکت برق بر مبنای نرخ مصوب تبادل انرژی داشت]19[.

1-4-5-بهبود پروفیل ولتاژ

دراتصال DG به شبکه های توزیع اگر جایابی بهینه صورت گیرد موجب بهبود پروفیل ولتاژ شبکه خواهد شد این موضوع مخصوصا در فیدرهای با طول زیاد که افت ولتاژ محسوس است از اهمیت زیادی برخوردار است که در فصل 6 به طورمفصل شبیه سازی و بررسی شده است .

1-4-6-افزایش طول عمر تجهیزات

یکی از مزایای تولید پراکنده کاهش مقادیر پیک بار در شبکه می باشد . تجهیزات مورد استفاده در صنعت برق همگی دارای محدودیت کاربردی حرارتی و محدوده مجاز جریان یا ولتاژ می باشند به عبارت دیگر عملکرد اجزاء قدرت در حالت های اضافه بار که مشکلات حرارتی را نیز به همراه خواهد داشت باعث پیری و فرسودگی زود رس آنها خواهد شد]20[.

1-4-7-کاهش تلفات

استفاده از منبع تولیدپراکنده در پست های توزیع باعث کمتر شدن میزان جریان جاری در خطوط از تولید کننده های بزرگ به سوی ترانس های توزیع می گردد . تلفات در خطوط و سایر المان های شبکه به نسبت مجذور جریان است و در نتیجه جبران بار توسط منبع تولید پراکنده تلفات را کاهش خواهد داد این تاثیر خصوصا در مواقع پیک بار مشهود است مسلما این کاهش تلفات مزایای دیگری را نیز به همراه خواهد داشت که در خدمات فرعی و هزینه های شبکه موثر خواهد بود ]21[.

1-4-8-تولید پراکنده و مسائل زیست محیطی

طبق پیمان کیوتو کشورهای عضو اتحادیه اروپا ملزم به کاهش اساسی در تولید گازهای گلخانه ای خود شده اند در کشورهای انگلستان ،اسکاتلند و ولز 45% از آلودگی های کربنی تا سال 2010 ناشی از تولید توان الکتریکی خواهد بود بنابراین دولت در این کشورها تصمیم دارد که 10% از تولیدات برق خود را تا سال 2010 و 20%تا سال 2020 را از طریق منابع تجدید پذیر انرژی تامین نماید و به این ترتیب 60% از آلودگی های کربنی ناشی از تولید انرژی الکتریسیته را تا سال 2050 کاهش دهد این تقاضای تولید بر اساس تولید برق توسط منبع تولیدپراکنده و از منابع تجدیدپذیری نظیر انرژی خورشید و بیوماس تامین خواهد شد . اتصال منبع تولیدپراکنده به شبکه توزیع علی رغم مزایایی که برای شبکه دارد اما اتصال آنها به شبکه باعث ایجاد هارمونیک در شبکه و کاهش امپدانس اتصال کوتاه می شود ضمنا اگر در هنگام خاموشی منبع تولیدپراکنده متصل به شبکه به صورت جزیره ای کار کند می تواند برای تعمیر کاران شبکه خطرناک باشد]22[ .

اما این مسائل باعث نادیده گرفتن مزایای این نوع مولدها نمی شود همانگونه که جدول (1) نشان میدهد استفاده از این مولدها در جهان در حال افزایش می باشد .

جدول1-2: سهم منابع تولیدپراکنده از تولید برق در جهان

2008	2004	2000	سال
3872	3555	3266	ظرفیت نصب شده و در حال نصب انرژی برق در جهان (GW)
119	114	111	سیر افزایش انرژی برق در جهان(GW)
44	24	11.2	سیر افزایش تولید پراکنده (GW)
37%	21%	10%	سهم تولید پراکنده

1-5- ریز شبکه ها

بخشهایاصلییکریزشبکهشاملتولیدپراکنده،ذخیرهپراکنده،کلیدهایاتصالوسیستمهایکنترل است. کلیداتصالنقطهارتباطبینمیکروگریدومابقیسیستمتوزیعاست. تکنولوژیهایمختلفی برایکارکردمناسبکلیدزنیلازماستکهشاملاندازهگیری رلههایحفاظتی،تجهیزاتمخابراتیوغیرهمیباشد. هنگامیکه کلیدبازمیشود،منابعتولیدتواندرمیکروگریدبایدبتوانندبارآنرابافرکانسمناسبوحفظسطحولتاژتغذیهنمایند]23[.بسته بهتکنولوژیکلیدممکناستقطعهایلحظه ایدرطیانتقال ازمودمتصلبهشبکهبهمودجزیرهرخدهدکهدراینصورت لازماستمنابعتولیدتوانالکتریکیپسازبازشدنکلید،راه اندازیمجددشوند . طراحیاولیهمیکروگریدبایدبهنحویباشدکهدرهنگام بهرهبرداریدرمودمستقلازشبکه،تعادلمیانتولیدومصرف توانبرقرارباشد. تحلیلپخشبارنیزبرایسناریوهایمختلف طراحیبایدانجامپذیردتاازحفظتنظیمولتاژمناسبوتوانایی منابعتولیدتوانبرایمقابلهباجریانهایهجومیناشیازبارهایبزرگ،اطمینانحاصلگردد]24[.

سیستمکنترلمیکروگریدبهمنظورکارکردمطمئن سیستمدرمودهایمنفصلومتصلبهشبکهطراحیمیشوداینسیستممیتواندبرپایهیککنترل کنندهمرکزیبودهویا بهصورتبخشهایکنترل کنندهدرهرژنراتورتعبیهشود . استفادهازسیستمهایچندکارگزاره نیزبرایکنترلمیکروگریدهاپیشنهادشدهاست . هنگامیکه اتصالازشبکهسراسریقطعمیشود،سیستمکنترلباید فرکانسوولتاژراکنترلکردهواختلافتوانحقیقیوراکتیولحظهایبینتولیدومصرفراتأمیننماید . کنترلولتاژفرکانسدرسیستمهایهیبریدباد-دیزلتوسطژنراتوردیزل انجاممیگردد.

1-6-برنامه ریزی سیستم­های قدرت

همانطور که میدانیم جهت استفاده صحیح از تجهیزات و منابع موجود نیاز به برنامه کاری دقیق و هدفمند جهت افزایش راندمان می باشد.

بهره برداری بهینه از سیستم های قدرت مستلزم یک برنامه ریزی صحیح می باشد .برنامه ریزی تولید یک سیستم قدرت متداول عموما در سه بخش عمده صورت می گیرد]25[ .

• برنامه ریزی بلند مدت
• برنامه ریزی میان مدت
• برنامه ریزی کوتاه مدت

برنامه ریزی بلند مدت شامل راهکارهای توسعه شبکه و بهبود قابلیت اطمینان است .در این حالت با توجه به پیش بینی بار بلند مدت و طرح توسعه شهرها و سیاست های موجود در صنایع مختلف و با توجه به مسائل توسعه بهینه شبکه تولید (عمر مفید واحدهای حرارتی و.....)

راهکارهایی جهت توسعه شبکه مطرح می شود .این برنامه ریزی نقش اساسی در برنامه ریزی اقتصادی توسعه ظرفیت تولید و شبکه های انتقال دارد .

در برنامه ریزی میان مدت مسائلی مانند تعمیرات اساسی واحدهای حرارتی وایجاد تغییرات ساختاری در شبکه مورد توجه قرار می گیرد .معیار مدت زمان تعمیر واحد و قابلیت اطمینان است وبرنامه ریزی بهینه برای زمان تعمیرات انجام می گیرد .

برنامه ریزی کوتاه مدت برای برنامه ریزی روزانه و هفتگی در مدار قرار گرفتن بهینه واحدها و برنامه ریزی برای ذخیره انرژی مورد نیاز و تبادل انرژی با سیستم های قدرت همسایه انجام می گیرد]26[ .

در مبحث ریز شبکه ها نیز برنامه ریزی در این سه بازه را شاهد هستیم .در برنامه ریزی بلند مدت ، هر ریز شبکه باید پیش بینی خرید و نصب مولد های مقیاس کوچک جدیدی متناسب با پیش بینی رشد بار خود را انجام دهد .در برنامهریزی میان ودت باید زمانهای تعمیرات و نگهداری مولدهای مقیاس کوچک و ذخیره سازها مد نظر قرار گیرد .

همچنین میزان سوخت لازم برای تولید انرژی و نحوه خریداری و ذخیره آن باید در طی برنامه ریزی میان مدت مورد بررسی قرار گیرد .با این حال برنامه ریزی بلند مدت و میان مدت یک ریز شبکه به پیچیدگی یک سیستم قدرت متداول نبوده و چالش چندانی برای بهره بردار ریز شبکه محسوب نمی شود .مهمترین قسمت برنامه ریزی ریز شبکه برنامه ریزی کوتاه مدت آن می باشد .

برنامه ریزی کوتاه مدت ریز شبکه در بازه های یک هفته ، یک روزه ، یک ساعته انجام می گیرد .هدف از آن تعیین نمودن میزان توان خروجی واحدها ی مقیاس کوچک می باشد .برنامه شارژو تخلیه ذخیره سازها بهمراه نحوه پاسخگویی بارها نیز در این برنامه ریزی وارد می شوند .

1-6-1- بخشهای مختلف برنامه­ریزی توسعه سیستم قدرت از دید تجهیزات اضافه شونده به ریزشبکه:

هدف از برنامه­ریزی سیستم قدرت برگرداندن کفایت لازم به سیستم بمنظور تامین بار مصرف کنندگان بطور مطلوب و یا به عبارتی از بین بردن عدم کفایت موجود در سیستم می‌باشد. این عدم کفایت را می‌توان بطور کلی ناشی از کمبود نیروگاهها و مراکز تولید انرژی در تامین بارهای الکتریکی، کمبود خطوط انتقال انرژی، کمبود پستهای شبکه در تغذیه بارها و یا ناشی از عدم کفایت همه‌ موارد فوق در نظر گرفت. با توجه به مطلب گفته شده برنامه­ریزی توسعه را در سه بخش می‌توان بطور دقیق­تر مورد بررسی قرار داد.

• بررسی توسعه تولید^[1] (GEP)
• بررسی توسعه خطوط انتقال انرژی^[2] (NEP)
• بررسی توسعه پستها^[3] (SEP)

1-6-2- برنامه­ریزی توسعه تولید

مجموعه ظرفیت عملی نیروگاههای نصب شده در یک سیستم قدرت باید مساوی مجموع توان مورد نیاز مصرف کنندگان، مجموعه تلفات ناشی از انتقال توان، مجموعه‌ توانهای مصرفی داخلی نیروگاهها و پستها و درصدی بعنوان ذخیره چرخان، در محدوده‌ مشخص زمانی مورد مطالعه باشند . از اینرو توسعه تولید در یک ناحیه باید چنان برنامه­ریزی شود که با در نظر گرفتن خرا­بی‌ها و خارج از مدار شدن واحدهای تولیدی (چه بصورت برنامه­ریزی شده و چه بصورت اجباری) و همچنین همکاری با نواحی دیگر با تنوع بار و ظرفیت، احتمال قطع بار مصرف کنندهدر اثر کمبود منابع بطور متوسط از مقدار مشخصی بیشتر نباشد . لذا برنامه‌ریزی توسعه تولید باید بتواند ظرفیت، محل و زمان نصب منابع تولید برای رسیدن به اهداف بالا با کمترین هزینه را مشخص کند]27[.

برای تعیین موارد گفته شده باید قیودی از قبیل محدودیت امکان نصب نیروگاه در محل، محدودیتهای خطوط جهت انتقال توان و محدویتهای سوخت رسانی و... در نظر گرفته شود. با توجه به این موارد مشاهده می‌شود که برنامه­ریزی توسعه تولید یک مساله بهینه ­سازی بزرگ با طبیعت غیرخطی، گسسته و پویا می­باشد که قیود گوناگونی را باید برآورده کند. برای حل این مساله روشهای تحلیلی و ریاضی چون برنامه­ریزی غیرخطی، برنامه­ریزی پویا و روشهای نوین بهینه ­سازی به کار گرفته می­شود .

1-6-3- برنامه­ریزی توسعه خطوط

برنامه­ریزی توسعه خطوط را می‌توان در سه بخش خطوط انتقال، فوق­توزیع و توزیع در نظر گرفت. در این بین ساختار خطوط توزیع بصورت شعاعی بوده در حالیکه شبکه خطوط فوق توزیع و انتقال این گونه نمی­باشند. از نظر برنامه‌ریزی توسعه خطوط، روشهای توسعه شبکه انتقال و فوق توزیع تقریباً در یک دسته قرار می‌گیرند و از روشهای یکسان برای توسعه آنها استفاده می‌شوند و تقریباً مدل یکسانی دارند درحالیکه خطوط توزیع از نظر مدل و نحوه برنامه‌ریزی توسعه، با آن دو متفاوت می‌باشد.در مورد توسعه خطوط انتقال نوع و زمان نیاز به خطوط مورد توجه قرار می‌گیرد. در این مورد فرض می‌شود که میزان بارهای پستها و مراکز تولید مشخص بوده و تولید از کفایت لازم برخوردار است.

یکی از اولین روشهای ابتکاری برای برنامه­ریزی توسعه شبکه توسط فیشل و همکارش در سال 1972 ارائه شد. در این روش از مفهوم شبکه الحاقی با ترکیب مدل پخش بار مستقیم استفاده می­شد. در اینجا کمترین سوسپتانسی که باید به شبکه اضافه شود در حالی که میزان سرمایه­گذاری حداقل شود، محاسبه می­شود. از جمله روشهای متداول ابتکاری، روش آنالیز حساسیت است. بنان و همکارانش در سال 1982 میلادی با استفاده از مفهوم ضرایب حساسیت، روشی را جهت برنامه‌ریزی بهینه توسعه شبکه انتقال بیان نمودند که امکان اعمال آن برای شبکه بزرگتر وجود داشت.

در این روش استفاده از ضرائب حساسیت برای افزودن دسته‌ای از خطوط (ترانسفورماتورها) به شبکه که موثرترین خطوط (ترانسفورماتورها) برای کاهش میزان تخطی از خطا هستند، استفاده می­شود. در این روش دسته‌ای از خطوط کاندید جهت افزوده شدن به شبکه انتخاب می‌شوند. سپس بر اساس ضرائب حساسیت موثرترین خطوط (ترانسفورماتورها) از بین کاندیدها انتخاب شده و به شبکه موجود اضافه می‌شوند. بحثی که در اینجا وجود دارد، تعریف موثرترین در بین کاندیدها می‌باشد.یک راه حل دیگر از مجموعه‌ راه حلهای مبتنی بر تجربیات مهندسی، تصمیم گیری برای توسعة قدم به قدم شبکه است.

از جمله الگوریتمهایی که توانایی موازی سازی را دارند الگوریتم ژنتیک می­باشد. علاوه بر این به الگوریتمهای بهینه سازی نوین نظیر الگوریتم ژنتیک، الگوریتم جستجوی لیست ممنوعه^[4]، آبکاری فولاد، تئوری بازی، سیستمهای خبره و غیره می­توان اشاره کرد که به کمک آنها امکان حل مسائل برنامه­ریزی توسعه با ابعاد بزرگتر، روابط خطی و غیرخطی پیچیده و نیز متغیرهای حقیقی و صحیح فراهم شده است.

در این میان رمورو و همکارانش بهمراه دیگر محققان برزیلی بیشترین سهم را در بکارگیری روشهای نوین فوق برای حل مساله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال دارند. بیشتر روشهای ارائه شده، برای برنامه‌ریزی استاتیکی توسعه شبکه انتقال بوده­اند و مطالعات بسیار کمی­ در مورد برنامه­ریزی توسعه دینامیکی شبکه انتقال بدلیل حجم بالای محاسبات و پیچیدگی مساله انجام شده است. بعلاوه برای ساده کردن مساله برنامه­ریزی دینامیکی از روش برنامه­ریزی شبه دینامیکی که دردو نوع پیشرو و پسرو است، استفاده شده است در تمامی روشها میزان بار مورد نیاز مصرف کنندگان، ترکیب اولیه شبکه مورد مطالعه و هزینه­های توسعه جزء معلومات حل این مساله در نظر گرفته می‌شوند. بیشتر روشهایی که در سالهای اخیر ارائه شده­اند، بخاطر پیشرفت تواناییهای کامپیوترها، روشهای بهینه سازی جدید و سطح بالای عدم قطعیت بدلیل تجدید ساختار در شبکه برق بوده است.

از آنجا که در سطح توزیع باید برنامه‌ریزی از سطح مشترکان شروع شود، لذا در ابتدا باید بارهای مصرفی و ضریب بار و مشخصه­های بار مشترکین مشخص شود و با توجه به بارها ناحیه سرویس­دهی هر یک از ترانسفورماتورهای توزیع مشخص شود. سپس در مرحله بعد این ترانسفورماتورهای توزیع با توجه به اندازه و موقعیتشان به پستهای فوق­ توزیع تخصیص داده می­شوند. در این مرحله باید خطوط و فیدرهای توزیع بین پستهای فوق توزیع و پستهای توزیع با توجه به محدودیتهای افت ولتاژ، پیوستگی سرویس­دهی و قابلیت اطمینان قرار بگیرند، بطوریکه کمترین هزینه را شامل شوند .

1-6- 4- برنامه‌ریزی توسعه توام تجهیزات

بهترین جواب برای مطالعات برنامه­ریزی توسعه وقتی که همه گزینه­های توسعه بطور همزمان در نظر گرفته شوند پیدا می­شود. بهرحال بزرگی مساله مطالعات برنامه­ریزی توسعه همانطور که در بخشهای قبل دیده شد، باعث شده­ است که محققان این مساله را به زیر مساله­هایی شکسته و هر یک را بطور مجزا حل کنند. بدیهی است اینکار اگر چه روش حل و سرعت حل مساله را ساده و سریع کرده ولی عدم در نظر گرفتن بعضی محدودیتها و پارامترهایی که هر بخش روی همدیگر اعمال می­کنند، می‌تواند جواب را از نقطه بهینه دور کرده و احتمال پیدا شدن جواب با کیفیت مطلوب را کاهش دهد

تحقیقات نشان می­دهد مطالعات برنامه­ریزی توسعه همزمان بخشهای مختلف سیستم قدرت امکان پیدا کردن جوابهای منطقی­تر و با هزینه کمتر را نسبت به مطالعات برنامه­ریزی توسعه جداگانه برای طراحان فراهم می­کند .

1-6-5- تقسیم بندی مطالعات برنامه‌ریزی توسعه با توجه به ­در نظر گرفتن اثر زمان

همانطور که در بخشهای گذشته نیز توضیح داده شد، در برنامه‌ریزی توسعه مشخص می‌شود که برای رساندن مجدد سیستم به کفایت مورد نظر چه تجهیزاتی، درچه زمانی و در چه ظرفیتی مورد نیاز است، در حالیکه هزینه تحمیل شده حداقل گردد. مساله بهینه ­سازی با هدف بیان شده و مجموعه قیود موجود، در طول یک محدوده زمانی مشخص حل می­شود. واضح است که شبکه برای تامین بار مصرف کنندگان در هر لحظه‌ از زمان باید از کفایت مورد نیاز برخوردار باشد]28[. تغییرات بار درخواستی مصرف کنندگان باعث می‌شود که مساله بهینه ­سازی فوق را نتوان بدون در نظر گرفتن زمان، حل نمود. اما از طرف دیگر وارد کردن این متغیر به مجموعه معادلات و روابط باعث چندین برابر شدن ابعاد مساله می‌گردد. در صورتی که در مطالعات برنامه‌ریزی زمان وارد مطالعات گردد، مطالعات برنامه‌ریزی دینامیکی و در غیر این صورت استاتیکی خوانده می‌شود .

1-6-5 -1-برنامه­ریزی توسعه استاتیکی

در این نوع برنامه­ریزی تنها یک مقطع زمانی تحت عنوان سال افق مورد مطالعه قرار می‌گیرد. معمولاً این مقطع زمانی،‌ زمانی است که بیشترین بار از طرف مصرف کنندگان مصرف می‌شود یا بحرانی­ترین زمان بهره­برداری که در سال افق است، در نظر گرفته می‌شود

بدیهی است این نوع برنامه‌ریزی تنها برای یک زمان مشخص تضمین می‌کند که سیستم ما از کفایت لازم برخوردار است و چنانچه در قبل از این زمان نیز سیستم طراحی مناسبی داشته باشد، سیستم می‌تواند دارای کفایت لازم باشد. این مطالعه فقط مکان و نوع تجهیزاتی که باید در لحظه زمان مورد نظر در سیستم باشد تا سیستم از کفایت لازم برخوردار باشد را مشخص می‌کند و دیگر کاری به این ندارد که در چه زمانی باید این تجهیزات در سیستم نصب شوند. بدیهی است که با توجه به هزینه بالای تجهیزات و نرخ تورم و بهره در یک مدت زمان طولانی، مساله زمان می‌تواند بسیار مهم باشد. با توجه به اینکه با در نظر گرفتن زمان حجم مساله افزایش می­یابد، تا کنون اکثر مطالعات برنامه­ریزی انجام شده به صورت استاتیکی بوده است.

1-6-5-2- برنامه­ریزی توسعه دینامیکی

در این نوع از برنامه‌ریزی توسعه تغییرات بار در طول یک محدوده مشخص زمانی بطور مثال چند سال، بهمراه قیود دیگر در طول این دوره نظیر وضعیت اقتصادی، میزان تورم و غیره در نظر گرفته می‌شود.

مساله بهینه سازی در این روش بگونه‌ای حل می‌گردد که مجموعه‌ محدودیتها و قیود در هر لحظه از زمان رعایت شوند و مجموعه هزینه‌های صرف شده در طول این محدوده زمانی حداقل ‌شود . بدلیل پیچیدگی و حجم بالای محاسبات در برنامه­ریزی توسعه دینامیکی، از روش ساده شده­ای تحت عنوان توسعه شبه دینامیکی که در دو نوع پیشرو و پسرو است، نیز استفاده می­شود.

فصل 2

مروری برتحقیقات انجام شده

2-1- مقدمه

در این فصلمقالات و آثار برگزیده پژوهشگران از سال 2008 میلادی تا سال 2014 میلادی را که در خصوص مطالب مرتبط با این پایان نامه و همچنین توابع هدف مدنظر در این پایان نامه تحقیقاتی نموده اند را بررسی و مورد مطالعه و نهایتا مورد مقایسه اجمالی قرار میدهیم .همچنین در این بررسی مشاهده می­شود که بعضا یکی از توابع هدف مورد مطالعه قرار گرفته و یا چند هدف که روشی حل متفاوت به موضوع مساله ما دارند مورد تحقیق واقع شده است .ما سعی داریم چند هدف مهم و تقریبا مورد دقدقه شرایط فعلی صنعت برق را بصورت همزمان به فرضیه اعمال و توسط نرم افزار مطلب انرا اثبات نماییم .

2-2-بررسی مطالعات وتحقیقات پیشین

در سال 1378 مقاله بررسی اثر توزیع بار در مکان یابی تولیدات پراکنده توسط دکتر شهرام جدید و خانم فاطمه محمدی نگاشته شد که در این مقاله به بررسی اثر توزیع بار در تعیین مکان تولیدات پراکنده پرداخته شده است .توزیع بار در سه نوع یکنواخت , افزایشی و متمرکز در سیستم شعاعی در بارهای نامتغیر با زمان مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین اثر مدل استاتیک بار در مکان بهینه واحد تولید پراکنده بررسی می شود .معیار انتخاب بهینه در این مقاله معیار تلفات می باشد .

تحقیقات گوناگون در زمینه مکان یابی بهینه واحدهای تولید پراکنده انجام شده است که هر یک معیار خاص همچون تلفات انرژی توزیع نشده و قابلیت اطمینان و دیگر موارد از این دست را مورد مطالعه قرار داده اند .لیکن کمتر به تعیین اسلوبی سریع جهت تعیین مکان بهینه ی واحد های تولید پراکنده توجه شده است .در این مقاله جهت مطالعه اثر توزیع بار در تعیین مکان تولیدات پراکنده دو روش مدلسازی مورد بررسی قرار گرفته است .روش اول با در نظر گرفتن مدل توان ثابت و توزیع بار در سه حالت متمرکز یکنواخت و افزایشی ودر حالت دوم با بصورت واقعی (مدل استاتیکی)

در بخش مدل واقعی از معادلات پخش بار کمک گرفته شده است ومکان یابی منبع تولیدپراکندهاز طریق روش تحلیلی وبا معیارحداقل تلفات انجام می پذیرد . روش حل در این مقاله به این صورت است که تلفات خط را پس از کسر جریان آن توسط جریان منبع تولیدپراکنده بدست آورده و بهترین مکان را محاسبه می نماید .در روش حل مدل استاتیکی بار نیز مشخصه های بار در هر لحظه از زمان بصورت توابع جبری بر حسب دامنه ولتاژ شین و فرکانس در آن لحظه بیان می کند .

مقاله بعدی در سال 2010 میلادی توسط آقایان باقری و بیگلی و حسینی و پارسا مقدم در خصوص استفاده از منابع تولید پراکنده در برنامه ریزی توسعه شبکه فوق توزیع ارائه گردیده است که در این مقاله تاثیر حضور منابع تولید پراکنده به عنوان گزینه ای دیگر جهت تامین توان مورد نیاز سیستم روی برنامه ریزی توسعه شبکه فوق توزیع مدلسازی و بررسی شده است . در تابع هدف مساله هزینه های ثابت و متغیر طرح و همچنین محدودیت های مرتبط با شبکه بهره برداری از پستها و منابع تولید پراکنده منظور شده است . از مدل و روش پیشنهادی می توان در تععین ظرفیت بهینه پستها مکان وظرفیت منابع تولید پراکنده و نیز ترکیب بهینه خطوط فوق توزیع جهت احداث استفاده نمود .تابع هدف پیشنهادی و قیود مرتبط با آن یک مساله بهینه سازی را تشکیل می دهد که توسط ترکیب الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی خطی حلشده است . نهایتا کارایی روش پیشنهادی با اعمال بر روی یک شبکه نمونه نشان داده شده است .در خصوص این مساله از الگوریتم ژنتیک بمنظور انتخاب پستهای جدید از بین کاندید ها و بهبود پستهای موجود استفاده شده است .در این مدل در تخصیص بار قید افت ولتاژ و بمنظور مدل کردن عدم قطعیت در پیش بینی بار ، بار بصورت فازی در نظر گرفته شده است .در تابع هزینه علاوه بر هزینه هزینه تجهیزات هزینه تلفات فیدر و هزینه افت ولتاژ نیز در نظر گرفته شده است و بمنظور برنامه ریزی طولانی مدت از روشهای شبه پویا وپی در پی استفاده شده است .در این مقاله مساله مورد نظر برای طراحی در یک مرحله زمانی بصورت استاتیکی مدل شده است .مجهولات مساله عبارتند از میزان افزایش ظرفیت پستهای موجود و مکان وظرفیت پستهای جدید و تعداد و ظرفیت واحدهای تولیدی .

هزینه های سرمایه گذاری دو دسته بوده که دسته اول مربوط به هزینه های ثابت است که تنها یکبار در هنگام احداث پستها و خطوط صرف می شود و به میزان بارگذاری در دوره بهره برداری بستگی ندارد . بخش دوم هزینه های متغیر را شامل می شود که به نحوه بهره برداری و بار گذاری منابع تولیدپراکنده و پستها بستگی دارد . تابع هدف مساله شامل هزینه احداث پستهای جدید و هزینه بهره برداری از منابع تولید پراکنده و همچنین احداث آنها و هزینه توسعه پستهای موجود و هزینه خرید از سیستم فعلی قیود نیز محدودیت بارگذاری پستهای فوق توزیع و محدودیت تغذیه بار توسط منابع تولیدپراکنده و محدودیت بهره برداری از منابع تولیدپراکنده است و محدودیت حداکثر مدارهای قابل احداث برای خطوط و محدودیت بار گذاری خطوط فوق توزیع است .نهایتا مساله توسط برنامه ریزی خطی حل گردیده است .

در سال 1391 مقاله ای دیگر تحت عنوان بهره برداری از تولیدپراکنده در یک ریزشبکه شامل 12 کارخانه توسط آقایان فروزانفر و فانی و یزدانی تدوین گردیده که در این مقاله با استفاده از یک برنامه ریزی مناسب و با در نظر گرفتن تمامی قیود امنیت ، مساله در جهت افزایش سود بر مبنای قیمت بازار در یک میکروگرید شامل 12 کارخانه حل شده است .نتایج نشان می دهد که این روش از حیث نزدیکی به نقطه بهینه بسیار دقیق و مقرون به صرفه است که می تواند با سرعتی مناسب وضعیت تولید واحدهای تولید کننده را با کمترین هزینه مشخص کند.

جهت حل مساله بهره برداری از میکروگرید به منظور کاهش هزینه روشهای مختلفی همچون لیست حق تقدم وبرنامه ریزی دینامیکی و برنامه ریزی خطی و سیستم های فازی و شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک از آن جمله اند که در این مقاله تابع هدف حداقل کردن هزینه بهره برداری در یک افق برنامه ریزی است که هزینه کلی تولید انرژی در یک میکروگرید شامل هزینه ناشی از تولید برق و خرید برق از شبکه و هزینه راه اندازی هر واحد است .

قیود تعادل توان و ذخیره انرژی و هماهنگی و ... از جمله موارد در نظر گرفته شده است .

در این مقاله تابع هزینه تامین انرژی و بهینه سازی آن توسط برنامه ریزی خطی آمیخته با اعداد صحیح که با نرم افزار گمز حل شده است و نهایتا سیستم بر روی یک میکروگرید شامل 12 کارخانه آزمایش شده است. بهترین جواب پس از شبیه سازی وقتی حاصل گردیده است که میکروگرید بعلاوه استفاده از انرژی شبکه در زمانهایی مورد استفاده قرار گرفته است .بعبارتی در حالتیکه بعضی مواقع از انرژی شبکه اصلی یا توزیع استفاده نموده است .

درسال 1389 نیز مقاله ای توسط آقایان سینا کوثری و رضا قاضی با عنوان جایابی بهینه تولید پراکنده بر اساس روش قیمت گذاری دسترسی به شبکه توضیع نوشته شده است

در این مقاله جایابی تولیدپراکنده با شاخص مقایسه قیمت برق تحویلی به مشترک از طریق منبع تولید پراکنده و یا نیروگاه بزرگ صورت گرفته است .در این روش علاوه بر هزینه تلفات سایر مولفه های هزینه برق تحویلی نیز مد نظر قرار می گیرد .قیمتبرق تحویلی به شبکه به عنوان ورودی در نظر گرفته می شود و هزینه انتقال برق از شبکه توزیع بر اساس الگوریتم جدید قیمت گذاری مکان دسترسی به گره های شبکه توزیع را می دهد . پس از تعیین مکان بر اساس الگوریتم پیشنهادی ظرفیت و حوزه خدمات دهی آن تعیین می شود.همچنین روش پیشنهادی بر روی شبکه واقعی پیاده سازی شده است .در این مقاله معیارجایابی بهینه تولید پراکنده قیمت برق تحویلی به مشترکین می باشد که می تواند به دو طریق ذیل تحقق یابد.اول از طریق نیروگاههای بزرگ و دیگر از طریق تولیدات پراکنده تحقق یابد .

در این مقایسه نقاط اقتصادی برای نصب منبع تولید پراکنده تعیین می شود.نهایتا قیمت برق تحویلی به مشتریان که از نیروگاه خریده می شود از مجموع هزینه انتقال برق از شبکه انتقال و هزینه انتقال برق از شبکه فشار متوسط و قیمت برق خریداری تولید شده نیروگاه بدست می آید و قیمت برق تحویلی به مشتریان از واحد تولید پراکنده نیز با حذف هزینه انتقال فوق بدست می آید .

با این شرایط واحدهای تولید پراکنده امکان رقابت با نیروگاه را داشته و وارد عمل می شوند .البته هزینه های تولید پراکنده به دو گروه هزینه های ثابت که شامل سرمایه گذاری اولیه و ...وهزینه متغیر که بستگی به نوع تولید پراکنده نیز می باشد می شود .

حال بهترین مکان مناسب نصب واحد تولید پراکنده با توجه به پایین ترین قیمت گره به دست می آید و نهایتا پس از تعیین مکان منبع تولید پراکنده ظرفیت و حوزه تغذیه آن در شبکه توزیع تعیین می شود و برای متقاضیان فروش انرژی در مکان مورد نظر خود حداکثر قیمت خریداران برق از آنهایی که قابل رقابت با واحدهای بزرگ هستند برآورد می شود.

در سال 2010 میلادی نیز مقاله ای در خصوص برنامه ریزی میکروگرید و بهره برداری آن با وجود منابع تولید پراکنده خورشیدی و بادی توسط ون کونگ و ژیونگ یان و موین تدوین گشته است که توسط نرم افزار هومر و شبیه سازی آن سیستم در اونتاریو کانادا به اثبات فرضیه خود پرداخته اند .با توجه به اینکه این انرژیها در نزدیکی بار یا مصرف کننده بوده و همچنین انرژیهای تجدید پذیر دارای هزینه بهره برداری و اثرات مخرب کمتری هستند و باعث افزایش استفاده از این نوع انرژیها گشته است .ضمن در نظر گرفتن نوسان تولید این انرژی بعلت عوامل محیطی ذخیره ساز مناسب نیز باید برای آن در نظر گرفته شود.جهت بدست آوردن پارامترهای برنامه ریزی منحنی بار روزانه و همچنین منحنی سرعت باد و همچنین منحنی های سالانه سرعت باد و تابش خورشید را نیز فراهم نموده اند .

با استفاده از قیمتهای اولیه تولید هر کیلووات ساعت انرژی باد و خورشید و هزینه تولید هر کیلووات ساعت انرژی توسط دیزل ژنراتور و نهایتا با استفاده از نرم افزار هومرو محاسبه هزینه های آماری زمانهای مختلف در یک سال که از توربین بادی و انرژی خورشیدی و منبع ذخیره انرژی و انرژی دیزل ژنراتور به نسبتهای مختلف استفاده شده است می توان هزینه مورد نظر را بدست آورد .

تابع مذکور شامل هزینه متفرقه و ساخت اولیه و تعمیرات وهزینه جایگزینی و جبران می باشد . در مرحله ای با داشتن شرایط سرعت باد و ترکیب مختلف انرژیهای ذکر شده و همچنین با داشتن شرایط انرژی خورشیدی و ترکیب مختلف با بقیه انرژیها برای تامین بار روزانه می توان برنامه ریزی مدونی را بر اساس هزینه داشت .همچنین میزان گازهای گلخانه ای تولیدی را نیز می توان بر اساس شرایط مختلف کاری ژنراتور های سوخت فسیلی محاسبه کرد .همچنین از جنبه های زیست محیطی نیز می توان مساله را بررسی نمود .

در سال2011 میلادی مقاله ای تحت عنوان آنالیز تجزیه و تحلیل ظرفیت میکروگرید برای اتصال به شبکه اصلی برق توسط پینگ لی و جینکسن لیو و چینگ چن تدوین گردیده است که در آن روشی جهت اتصال شبکه میکروگرید با توجه به منابع تولیدپراکنده موجود در آن بر اساس بهره برداری بهینه و حفاظت و پایداری و شرایط اقتصادی جهت اتصال یک میکروگرید به شبکه برق اصلی را بیان می کند. همانطورکه می دانیم منابع تولید پراکنده همگی از یک عدم قطعیت برخوردارندکه باعث می شود نتوانند در هنگام ضرورت به سرعت از افزایش بار پیروی نمایند .

پس از جمله روشهای مفید که در این خصوص به کار گرفته می شود ترکیب مناسب منابع تولید پراکنده با یکدیگر و اتصال به شبکه اصلی برق می باشد به گونه ای که همدیگر را همپوشانی نمایند

ساختمان شبکه و سطح ولتاژآن ومیزان قدرت منابع تولید پراکنده با اتصال به شبکه برق اصلی تغییر میکند .جهت اتصال میکرو گرید به شبکه برق اصلی باید امنیت استاتیکی و تلفات سیستم را در نظر داشت .همچنین پایداری دینامیکی نیز لز جمله مواردی است که با اتصال ریز شبکه به شبکه اصلی حائز اهمیت می باشد .اتصال و عدم اتصال میکروگرید و اتصال و عدم اتصال بارهای بزرگ از جمله مواردی هستند که پایداری ولتاژ و فرکانس و ضریب قدرت شبکه اصلی را تغییر می دهند .

در این مساله توربین بادی و سلول خورشیدی که مقدار آنها با توجه به نقطه اتصال به تغذیه اصلی بدست می آیدوترکیب مختلف از این دوکه جبران نهایی بار شبکه با شبکه اصلی برق تامین می گردد تابع هدف مساله که همان توان مصرفی میکرو گرید است تعریف می گردد وقیود مساله نیز که همان ولتاژ ماکسیمم ومینیمم و توان ماکسیمم و مینیمم در نظر گرفته شده است .در نهایت این مساله با بار فرضی توسط نرم افزارشبیه ساز متلب حل شده است .

در سال2011 میلادی مقاله ای تحت عنوان برنامه ریزی منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع جزیره زانزینبار توسط آقایان مین یو چن و واکا اسماعیل مطرح گردیده است که در این مقاله محققین بابررسی ریزشبکه زانزینبار و استفاده از پروفیل تولید انرژی باد سعی در اثبات فرضیه خود مبنی بر کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ با برنامه ریزی جایابی بهینه منابع تولید پراکنده خصوصا از نوع بادی نموده اند .در این مقاله پروفیل تولید منبع تولید پراکنده بادی مورد بررسی قرار گرفته وسپس اقدام به مینیمم نمودن تابع تلفات ضمن در نظر گرفتن جایابی صحیح نموده اند.قابل ذکراست توان تلفاتی شامل توان اکتیو وراکتیو میباشد .فلوچارت اعمال الگوریتم پیشنهادی به این صورت است که در ابتدا مقادیر ورودی از سیستم دریافت وپخش بار جهت محاسبه تلفات انجام میشودوسپس جمعیت ذره ای تحت الگوریتم جهش داده شده ومجددا تلفات محاسبه میگرددوسپس مکان و سایز بهینه محاسبه میگردد و مجددا در سیکل بعدی محل ذره و سرعت آن محاسبه واگر شرایط و قیود برقرار نشد مجددا مراحل تکرار میگردد.قابل ذکر است این شبکه میکروگریددر حالت منفصل از شبکه واستاتیک بررسی شده است .

در سال 2009 میلادی مقاله ای توسط آقایان دیپندرا سینگ و دیوندر سینگ تحت عنوان بهینه سازی چند هدفه برای برنامه ریزی تولیدات پراکنده با مدل بار نوشته شده که در این مقاله برای بدست آوردن سایز و مکان مناسب تولیدات پراکنده ضمن در نظر گرفتن مدل بار متفاوت برای آنها الگوریتمی نوشته شده است .در این مقاله با استفاده از الگوریتم ؤنتیک و در نظر گرفتن دومدل شبکه 16 و37 باسه برای اثبات فرضیه مورد مطالعه قرار گرفته است .همچنین توان اکتیو وراکتیو و پروفیل ولتاژوظرفیت خطوط بار بعنوان توابع هدف چندگانه مورد بررسی قرار گرفته­اند و در نهایت توسط الگوریتم ژنتیک مورد مطالعه وبررسی قرار گرفته است.نتایج حاصل از شبیه سازی همگی مبین بهبود پروفیل ولتاژ وکاهش تلفات شبکه با تعیین سایز و مکان مناسب تولیدات پراکنده درشبکه میباشند .

همانطور که در جدول صفحه بعد نیز مشخص است تحقیقات انجام شده بعضا یکی از اهداف مورد نظر این تحقیق را مورد بررسی قرار داده­اند ویا بعضا در صورت مطالعه چند هدف مواردی بجز اهداف مورد نظر ما را بررسی نموده اند که ما در این معقوله با توجه به شرایط فعلی جوامع سه عدد از مهمترین اهداف خصوصا مبحث آلاینده های زیست محیطی را همراه با توابع هزینه و تلفات در شبکه میکروگرید مورد مطا­لعه قرار داده وبا انجام شبیه سازی توسط نرم افزار متلب فرضیه را اثبات نموده وبا ارائه نمودارها و جدولها تفهیم مساله تسهیل میگردد.

1- Generation Expansion Planning

2- Network Expansion Planning

3- Substation Expansion Planning

. 1 -Tabu Search