سمینار برق روشهای شناسایی و مقابله با پرشدگی congestion درخطوط انتقال سییستم های قدرت

سمینار برق روشهای شناسایی و مقابله با پرشدگی congestion درخطوط انتقال سییستم های قدرت

چکیده 

امروزه حرکت سیستمهای قدرت به سوی فضاهای جدید اقتصادی و مدیریتی، فصل جدیدی در بهره برداری از این سیستمها باز کرده است. یکی از این بزرگترین پیامدهای این حرکت، دسترسی آزاد به سیستمهای قدرت می باشد. دسترسی آزاد به شبکه انتقال نیاز به وجود یک رقابت سالم در بازارهای توان میباشد. لکن به دلیل امکان ایجاد پرشدگی در شبکه انتقال، دسترسی آزاد می تواند به یک مشکل عمده در این سیستمها تبدیل گردد. از طرفی انتقال توان از یک ناحیه سیستم قدرت به ناحیه دیگر به عوامل مختلفی همچون توپولوژی شبکه، محل و میزان توان اکتیو و راکتیو تولیدی و مصرفی در شبکه، منحنی قابلیت کار ژنراتورهای موجود، حدود حرارتی تجهیزات نصب شده و… بستگی دارد. در یک سیستم قدرت تجدید ساختار شده عوامل مذکور نسبت به زمان همواره در حال تغییر می باشند، این خود موجب می شود تا قابلیت انتقال توان الکتریکی از یک ناحیه به ناحیه دیگر تابعی از زمان باشد و در برخی شرایط به دلیل عدم قطعیتهای موجود در سیستم قدرت در قسمتی از شبکه های انتقال ، پرشدگی ایجاد شود. در این پروژه، پس از تعریف پرشدگی شبکه انتقال، عوامل مؤثرایجاد آن و پیامدهای آن در بهره برداری از شبکه، مورد بحث واقع شده و تقسیم بندی هایی برای روشهای مدیریت پرشدگی از دیدگاههای متفاوت مطرح شده است. 

مقدمه 

تجدید ساختار در برق یکی از مسائل جدید در سالهای اخیر می باشد، که به منظور ایجاد رقابت و کاهش قیمت برق، افزایش بازدهی شبکه قدرت، بهبود سرویس دهی و کیفیت برق، ومانند آن در سیستم قدرت مطرح می شود به واسطه قید و بندهای فیزیکی در انتقال توان، بازار برق در بسیاری از موارد از یک سیستم رقابتی کامل، فاصله می گیرد. 

از مهمترین قید و بندها، ایجاد پرشدگی در سیستم انتقال است، که به واسطه آن فضای رقابت محدود می گردد. پس از اجرای بازار انرژی در سیستمهای تجدید ساختار شده، و تعیین سهم تولید هر یک از تولید کنندگان حالاتی پیش می آید که برخی از قیود شبکه نظیر حد توان عبوری از خطوط انتقال شینها نقض می گردند، چنین حالتی تحت عنوان پرشدگی شناخته می شود. اعمال راهکارهای مناسب برای رفع پرشدگی که مدیریت پرشدگی نامیده می شود. 

فصل اول: مقدمه و کلیات 

1-1- کلیات 

تجدید ساختار در برق یکی از مسائل جدید در سالهای اخیر می باشد، که به منظور ایجاد رقابت و کاهش قیمت برق، افزایش بازدهی شبکه قدرت، بهبود سرویس دهی و کیفیت برق، ومانند آن در سیستم قدرت مطرح می شود به واسطه قید و بندهای فیزیکی در انتقال توان، بازار برق در بسیاری از موارد از یک سیستم رقابتی کامل، فاصله می گیرد. 

از مهمترین قید و بندها، ایجاد پرشدگی در سیستم انتقال است، که به واسطه آن فضای رقابت محدود می گردد. پس از اجرای بازار انرژی در سیستمهای تجدید ساختار شده، و تعیین سهم تولید هر یک از تولید کنندگان حالاتی پیش می آید که برخی از قیود شبکه نظیر حد توان عبوری از خطوط انتقال شینها نقض می گردند، چنین حالتی تحت عنوان پرشدگی شناخته می شود. اعمال راهکارهای مناسب برای رفع پرشدگی که مدیریت پرشدگی نامیده می شود، از وظایف اصلی اپراتور مستقل سیستم (ISO) می باشد. 

وقتی صحبت از خصوصی سازی می شود هدف اصلی ایجاد یک محیط رقابتی جهت کاهش هزینه ها و قیمتها و بهبود کیفیت کالاها و  خدمات می باشد. برای فراهم آوردن چنین محیطی می بایست بستر مناسبی برای رقابت فراهم شود از آن جمله ایجاد شرایطی مساوی و منصفانه برای رقابت فراهم شود. در سیستمهای قدرت یکی از موارد حساس، بسترسازی جهت ایجاد شرایط مساوی و منصفانه برای رقابت می باشد. در سیستم های قدرت یکی از موارد حساس بستر سازی جهت ایجاد شریط مساوی، دسترسی یکسان اعضای بازار به سیستم انتقال می باشد.

مسلماً راه حل ایده آل برای رفع مشکل، توسعه بخش تولید و انتقال و پوشش دادن تقاضای توان به طورکامل می باشد ولی واضح است این راه به دلایل مختلف و مشخص فنی و اقتصادی امکان پذیر نمی باشد، لذا برنامه ریزان سیستم، ناچار به دنبال روشهای دیگر می باشند. لذا پرداختن به روشهای کاهش پرشدگی و پیشگیری از پرشدگی، روش هایی است که با تجدید ساختار سیستمهای قدرت شکل جدی تری به خود گرفتند. 

وظیفه ISO در بازار برق تضمین این است که مبادلات توان که طبق قراردادهای مابین تولید کنندگان و مصرف کنندگان منعقد می شود با سطح مناسبی از امنیت و قابلیت اطمینان انجام بپذیرد. اما در یک سیستم واقعی با توجه به حجم بالای مبادلات توان، خطوط انتقال ممکن است دچار پرشدگی شوند. در سیستمهای مختلف در کشورهای مختلف از روشهای خاصی جهت رفع پرشدگی استفاده می شود. از لحظ کلی روشهای مورد استفاده به دو دسته فنی واقتصادی تقسیم می شوند. 

روشهای فنی عموماً بر مبنای یک برنامه ریزی دوباره تولید بهینه با قیود امنیت و انتقال، بهره برداری از تپ ترانسفورماتورها، خروج خطوط پرشده، قطع بار و بهره برداری از ادوات FACTS استوارند. 

روشهای اقتصادی عموماً شامل پروسه های قیمت گذاری و تعرفه گذاری و جداسازی بازار و اقداماتی از این دست می باشند. به عنوان معرفی و آشنایی بیشتر با روشهای کاربردی مدیریت پرشدگی در فصول بعد روشهای بهره برداری از سیستم انتقال در سیستمهای تجدید ساختار یافته به اختصار شرح داده خواهد شد. بررسی روشهای دیگری از مدیریت پرشدگی در دو ساختار بازار دو جانبه و سیستم مبتنی به بازار اشتراکی نیز در مرجع [١] مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. دو روش مورد برررسی قرار گرفته اند. روش اول بر اساس یک چارچوب نرخ گذاری گره ای استوار است که راه حل پیشنهادی جهت بازارهای تسهیلات اشتراکی به حساب می آید. در این روش هزینه های سیستم انتقال ناشی از قیود انتقال برآورد می شود و نقش هر شین در این هزینه ها به عنوان هزینه گره ای محاسبه می شود و اعمال می گردد. روش دیگر که روش پیشنهادی در بازارهای دو جانبه است، روش تخصیص هزینه می باشد. در روش اول هزینه پرشدگی به صورت هزینه های حاشیه ای در هر شین تقسیم می شوند و در روش دوم یک راه حل کلی با تابع هدف کمینه کردن هزینه مد نظر قرار می گیرد که این هزینه پرشدگی توسط مالک سیستم انتقال تعیین می شود. این مسأله خود می تواند مشکل ساز شود چون ممکن است در مورد محدودیتهای سیستم انتقال مشوق های منفی ایجاد شود. 

در بازارهای دو جانبه از آنجایی که ISO نمی تواند هیچ دخالتی در برنامه ریزی تولید ژنراتورها داشته باشد مجبور است نیاز برنامه ریزی تولید خود را از طریق بازار ٣ تعادلی بر آورده سازد. 

وقتی تولید کننده و مصرف کننده انرژی الکتریکی تمایل به تولید و مصرف در حدی دارند که موجب آن شود که سیستم انتقال در مرز یا فراتر از یک یا تعدادی از قیود انتقال عمل کند گفته می شود، سیستم پرشده(متراکم) شده است. مدیریت پرشدگی کنترل سیستم انتقال و در نتیجه قیود انتقال سیستم است. پرشدگی واژه ای است در ارتباط با مقررات زدایی که از اقتصاد وارد سیستم قدرت شده است. اگرچه مفهوم پرشدگی در سیستمهای قدرت قبل از مقررات زدایی پیدا شد. در بحثهای مربوطه به امنیت، حالت پایدار مورد بحث واقع می شود و هدف اصلی، کنترل خروجی ژنراتورها به ترتیبی است که سیستم درکمترین هزینه، امن بماند. در دوره پیش از تجدید ساختار سازی، اغلب تبادل انرژی بین شرکتهای برق مجاور بود. معاملات و تبادلات انجام نمی گرفت مگر اینکه هر شرکت موافقت خود را با توجه به بهترین گزینه اش از لحاظ اقتصادی و امنیت اعلام می کرد. فقط زمانی که معامله، روی امنیت یک شرکت واسطه تأثیر داشت شرایطی تحت عنوان چرخه سه- بخشی ۴ مطرح می شد که امروزه تحت عنوان پرشدگی شناخته می شود .در شرق ایالت متحده این امر موجب ایجاد یک توافق کلی در مسیرهای موازی شد. 

این توافق اساساً یک روش تقریبی برای محاسبه تأثیر یک معامله روی بخش سوم ایجاد می کرد و برای زمانیکه بخش سوم بتواند یک معامله را به خاطر قیود امنیتش محدود کند یک مجموعه قوانین وضع کرد. در سیستم قدرت تجدید ساختار یافته، چالش مدیریت پرشدگی برای بهره بردار سیستم انتقال موجب وضع یک سری قوانین شده است که کنترل مناسب روی مصرف کننده و تولید کننده (بارها و ژنراتورها) را جهت حفظ سطح قابل قبولی از امنیت و قابلیت اطمینان هم در کوتاه مدت (بهره بردار بهنگام) و هم در بلند مدت (ساخت بخش تولید و انتقال) در حالیکه بهره وری بازار حداکثر باشد، ایجاد می کند. 

قوانین باید محکم باشند زیرا نهادهایی ممکن است به دلیل بدست آوردن قدرت بازار و افزایش سود برای خودشان به دنبال بهره برداری و در دست گرفتن مسأله پرشدگی باشند. این قوانین همچنین باید در تأثیری که روی مشتریان می گذارند منصفانه باشند و همچنین باید به طور واضح مشخص کنند که برای شرکت کنندگان چرا یک مسأله و پیآمد خاصی رخ می دهد. شکل مدیریت پرشدگی وابسته به شکل بازار انرژی است و نمی تواند از ملاحظات بازار جدا شود.