دوره 20، شماره 4 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 20 شماره 4 1402 )                   جلد 20 شماره 4 صفحات 162-147 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Abiari H, Daemi T, Saeid S A. Unit Commitment Considering the malfunctioned Operation of Hybrid Energy Storage Systems in Frequency Stability Support. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2023; 20 (4) :147-162
URL: http://jiaeee.com/article-1-1477-fa.html
آبیاری هوشنگ، دائمی طاهره، سعید سیدامین. در مدارقرارگیری نیروگاه ها با درنظرگیری اشکال عملکردی ذخیره-سازهای ترکیبی در تامین پایداری فرکانسی. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1402; 20 (4) :147-162

URL: http://jiaeee.com/article-1-1477-fa.html


دانشکده مهندسی برق- واحد یزد- دانشگاه آزاد اسلامی
چکیده:   (751 مشاهده)
در مدار قرارگیری نیروگاه مقید به امنیت، به‌عنوان یک روش پیشگیرانه تأمین پاسخ فرکانسی شبکه می­تواند منجر به نفوذ بیشتر منابع تجدیدپذیر انرژی با حفظ پارامترهای پاسخ فرکانسی در محدوده مجاز شود و نیاز به اقدامات اصلاح­کننده از قبیل بارزدایی زیر فرکانسی یا خاموشی سراسری را کاهش دهد. تاکنون دیدگاه بهره­برداری از اینرسی مجازی واحدهای ذخیره­ساز دارای اینورتر متصل به شبکه، به‌صورت بدبینانه (عدم تأمین اینرسی مجازی) و خوش‌بینانه (تأمین بی­نقص پاسخ فرکانسی) بوده است. اما در نگاه واقع‌بینانه ممکن است سیستم تأمین پاسخ فرکانسی با اختلالی مواجه شود و عملکرد نادرستی از خود نشان دهد که در این مقاله به مدل­سازی و تحلیل ابعاد فنی و اقتصادی آن پرداخته شده است. عدم تشخیص صحیح سنسورها، عملکرد نادرست سیستم کنترل، عدم تزریق صحیح توان ذخیره­ساز، خرابی اینورتر، تنظیم نادرست پارامترها و ... همگی از عوامل منجر به نقص عملکرد سیستم ذخیره‌ساز هستند، اما در این مقاله به‌منظور حفظ جامعیت مدل، از پرداختن به علت عملکرد نامناسب سیستم ذخیره‌ساز اجتناب شده و صرفاً به درنظرگرفتن اثر آن یعنی امکان عدم مشارکت صحیح سیستم­ ذخیره­ساز اکتفا شده­است. در این مدل جهت درنظرگرفتن پایداری فرکانسی سیستم، محدودیت‌های نقطه قعر و نرخ تغییرات اولیه فرکانس به‌صورت قیود خطی به مسئله برنامه‌ریزی مقاوم خطی عدد صحیح، افزوده شده و جهت حل آن از ادغام حلگرهای MOSEK و YALMIP استفاده شده است. نتایج حاصل از پیاده‌سازی این مدل در شبکه IEEE-RTS96 نشان از تخطی قیود فرکانسی در صورت چشم­پوشی از اختلال سیستم­های ذخیره­ساز دارد که با صرف هزینه بیشتر بر واحدهای پاسخ سریع، آنلاین نگه‌داشتن واحدهای بیشتر و رعایت ظرفیت آزاد نیروگاهی می­توان از وقوع آن جلوگیری کرد.
متن کامل [PDF 943 kb]   (233 دریافت)    
نوع مقاله: پژوهشي | موضوع مقاله: قدرت
دریافت: 1401/3/19 | پذیرش: 1401/11/1 | انتشار: 1402/5/15

فهرست منابع
1. [1] R. Ghaffarpour, Y. Hashemi, and H. Alami, "Security-constrained Unit Commitment and Proposing the Probabilistic Model of Plants Inaccessibility in Emergency," (in eng), Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Research vol. 14, no. 3, pp. 11-27, 2017. [Online]. Available: http://jiaeee.com/article-1-446-en.html.
2. [2] Z. Wu et al., "State-of-the-art review on frequency response of wind power plants in power systems," Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 6, no. 1, pp. 1-16, 2018. [DOI:10.1007/s40565-017-0315-y]
3. [3] A. Safari and H. Shahsavari, "Frequency-constrained unit commitment problem with considering dynamic ramp rate limits in the presence of wind power generation," Neural Computing and Applications, vol. 31, no. 9, pp. 5241-5254, 2019. [DOI:10.1007/s00521-018-3363-y]
4. [4] D. L. H. Aik, "A general-order system frequency response model incorporating load shedding: analytic modeling and applications," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 21, no. 2, pp. 709-717, 2006. [DOI:10.1109/TPWRS.2006.873123]
5. [5] K. Shi, H. Ye, W. Song, and G. Zhou, "Virtual inertia control strategy in microgrid based on virtual synchronous generator technology," IEEE Access, vol. 6, pp. 27949-27957, 2018. [DOI:10.1109/ACCESS.2018.2839737]
6. [6] T. Kerdphol, F. S. Rahman, M. Watanabe, Y. Mitani, D. Turschner, and H.-P. Beck, "Enhanced virtual inertia control based on derivative technique to emulate simultaneous inertia and damping properties for microgrid frequency regulation," IEEE Access, vol. 7, pp. 14422-14433, 2019. [DOI:10.1109/ACCESS.2019.2892747]
7. [7] T. Xu, W. Jang, and T. Overbye, "Commitment of fast-responding storage devices to mimic inertia for the enhancement of primary frequency response," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 2, pp. 1219-1230, 2017. [DOI:10.1109/TPWRS.2017.2735990]
8. [8] M. Tuo and X. Li, "Security-constrained unit commitment considering locational frequency stability in low-inertia power grids," IEEE Transactions on Power Systems, 2022. [DOI:10.1109/NAPS56150.2022.10012162]
9. [9] S. S. Oskouee, S. Kamali, and T. Amraee, "Primary frequency support in unit commitment using a multi-area frequency model with flywheel energy storage," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 36, no. 6, pp. 5105-5119, 2021. [DOI:10.1109/TPWRS.2021.3074634]
10. [10] D. Rebollal, M. Chinchilla, D. Santos-Martín, and J. M. Guerrero, "Endogenous approach of a frequency-constrained unit commitment in islanded microgrid systems," Energies, vol. 14, no. 19, p. 6290, 2021. [DOI:10.3390/en14196290]
11. [11] D. T. Lagos and N. D. Hatziargyriou, "Data-driven frequency dynamic unit commitment for island systems with high RES penetration," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 36, no. 5, pp. 4699-4711, 2021. [DOI:10.1109/TPWRS.2021.3060891]
12. [12] Y. Zhang et al., "Encoding frequency constraints in preventive unit commitment using deep learning with region-of-interest active sampling," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 37, no. 3, pp. 1942-1955, 2021. [DOI:10.1109/TPWRS.2021.3110881]
13. [13] C. Ferrandon-Cervantes, B. Kazemtabrizi, and M. C. Troffaes, "Inclusion of frequency stability constraints in unit commitment using separable programming," Electric Power Systems Research, vol. 203, p. 107669, 2022. [DOI:10.1016/j.epsr.2021.107669]
14. [14] Y. Yuan, Y. Zhang, J. Wang, Z. Liu, and Z. Chen, "Enhanced Frequency-Constrained Unit Commitment Considering Variable-Droop Frequency Control from Converter-based Generator," IEEE Transactions on Power Systems, 2022. [DOI:10.1109/TPWRS.2022.3170935]
15. [15] T. Ding, Z. Zeng, M. Qu, J. P. Catalão, and M. Shahidehpour, "Two-stage chance-constrained stochastic thermal unit commitment for optimal provision of virtual inertia in wind-storage systems," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 36, no. 4, pp. 3520-3530, 2021. [DOI:10.1109/TPWRS.2021.3051523]
16. [16] T.-A. Nguyen-Huu, V. T. Nguyen, K. Hur, and J. W. Shim, "Coordinated control of a hybrid energy storage system for improving the capability of frequency regulation and state-of-charge management," Energies, vol. 13, no. 23, p. 6304, 2020. [DOI:10.3390/en13236304]
17. [17] X. Zhou, "Hybrid energy storage systems for power system frequency control," Master of Science, Nanyang Technological University, Singapore, 2018.
18. [18] U. Akram, R. Shah, and N. Mithulananthan, "Hybrid energy storage system for frequency regulation in microgrids with source and load uncertainties," IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 13, no. 22, pp. 5048-5057, 2019. [DOI:10.1049/iet-gtd.2018.7064]
19. [19] J. Li et al., "A novel use of the hybrid energy storage system for primary frequency control in a microgrid," Energy Procedia, vol. 103, pp. 82-87, 2016. [DOI:10.1016/j.egypro.2016.11.253]
20. [20] Q. Yan, Q. Bo, Y. Jingjie, M. Yunfei, and G. Bingqing, "Frequency control strategy of hybrid energy storage system for microgrid based on frequency hysteretic loop," Energy Procedia, vol. 103, pp. 328-332, 2016. [DOI:10.1016/j.egypro.2016.11.294]
21. [21] J. Lofberg, "YALMIP: A toolbox for modeling and optimization in MATLAB," in 2004 IEEE international conference on robotics and automation (IEEE Cat. No. 04CH37508), 2004: IEEE, pp. 284-289.
22. [22] M. ApS, "Mosek optimization toolbox for MatLab," User's Guide and Reference Manual, Version, vol. 4, 2019.
23. [23] R. D. Zimmerman, C. E. Murillo-Sánchez, and R. J. Thomas, "MATPOWER: Steady-state operations, planning, and analysis tools for power systems research and education," IEEE Transactions on power systems, vol. 26, no. 1, pp. 12-19, 2010. [DOI:10.1109/TPWRS.2010.2051168]
24. [24] N. Blair et al., "System advisor model, sam 2014.1. 14: General description," National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO (United States), 2014.
25. [25] Z. Zhang, E. Du, F. Teng, N. Zhang, and C. Kang, "Modeling frequency dynamics in unit commitment with a high share of renewable energy," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 35, no. 6, pp. 4383-4395, 2020. [DOI:10.1109/TPWRS.2020.2996821]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

Designed & Developed by : Yektaweb