Abstract
This paper focuses on using DR (Demand Response) as a means to provide reserve in order to cover uncertainty in wind power forecasting in SG (Smart Grid) environment. The proposed stochastic model schedules energy and reserves provided by both of generating units and responsive loads in power systems with high penetration of wind power. This model is formulated as a two-stage stochastic programming, where first-stage is associated with electricity market, its rules and constraints and the second-stage is related to actual operation of the power system and its physical limitations in each scenario. The discrete retail customer responses to incentive-based DR programs are aggregated by DRPs (Demand Response Providers) and are submitted as a load change price and amount offer package to ISO (Independent System Operator). Also, price-based DR program behavior and random nature of wind power are modeled by price elasticity concept of the demand and normal probability distribution function, respectively. In the proposed model, DRPs can participate in energy market as well as reserve market and submit their offers to the wholesale electricity market. This approach is implemented on a modified IEEE 30-bus test system over a daily time horizon. The simulation results are analyzed in six different case studies. The cost, emission and multiobjective functions are optimized in both without and with DR cases. The multiobjective generation scheduling model is solved using augmented epsilon constraint method and the best solution can be chosen by Entropy and TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) methods. The results indicate demand side participation in energy and reserve scheduling reduces the total operation costs and emissions
چکیده
این مقاله بر استفاده از DR (پاسخ دیماند) به عنوان ابزاری برای ارائه ی رزرو تمرکز دارد تا عدم قطعیت در پیش بینی توان بادی در محیط SG (شبکه ی هوشمند) را پوشش دهد. مدل تصادفی پیشنهادی به زمانبندی انرژی و رزروهای ارائه شده هم توسط واحدهای تولیدی و هم بارهای واکنشی در سیستم های قدرت با نفوذ بالای توان بادی میپردازد. این مدل بصورت برنامه ریزی تصادفی دو مرحله ای فرمول بندی میشود که در آن مرحلهی اول به بازار برق، قوانین و قیود آن مرتبط بوده و مرحلهی دوم به عملیات واقعی سیستم قدرت و محدودیت های فیزیکی در هر سناریو مربوط میشود. پاسخهای گسسته ی مشتری خرده به برنامه های DR مبتنی بر تشویق توسط DPRها (ارائه دهندگان پاسخ دیماند) جمع میشود و بصورت قیمت متغیر بار و بسته ی پیشنهادی به ISO (اپراتور سیستم مستقل) ارسال میشود. همچنین، رفتار برنامه ی DR مبتنی بر قیمت و ماهیت تصادفی توان بادی به ترتیب توسط مفهوم الاستیسیته قیمت دیماند و تابع توزیع احتمال نرمال مدلسازی میشوند. در مدل پیشنهادی، DPRها میتوانند در بازار برق و همچنین بازار رزرو شرکت کرده و پیشنهادات خود را به بازار برق عمده فروشی ارسال کنند. این رویکرد بر روی سیستم آزمایش 30 باسهی IEEE تغییر یافته در افق زمانی روزانه پیاده سازی شد. نتایج شبیه سازی در شش مورد مطالعاتی مختلف آنالیز شده است. هزینه، انتشار و توابع چندهدفه در هر دو مورد بدون و با DR بهینه سازی میشوند. مدل زمانبندی تولید چندهدفه با استفاده از روش محدود اپسیلون افزایشی حل میشود و بهترین پاسخ را میتوان با روشهای آنتروپی و تاپسیس (روش ترجیح مرتبه توسط شباهت به پاسخ ایده آل) انتخاب کرد. نتایج حاکی از مشارکت سمت دیماند در انرژی بوده و زمانبندی رزرو هزینه های عملیاتی و انتشار کل را کاهش میدهد.