Abstract

This paper proposes a new coordination operation mode of wind farm (WF) and pumped-hydro-storage plant (PHSP) based on day-ahead wind power output forecasts. Firstly, a deterministic mixed integer programming (MIP) formulation is built considering the constraints of unit total startup and shutdown frequencies, as well as unit state exclusion between pumping and generating. Secondly, the paper presents the chance-constrained and scenario-based optimization formulations to deal with errors of wind power forecast. These two formulations target on maximizing the expected profit of joint operation of WF and PHSP. Case studies and sensitivity analyses are conducted, which demonstrate that the coordination of WF and PHSP can greatly alleviate the negative effect of wind power fluctuations on power grid and also increase remarkable profit

چکیده

این مقاله یک مد جدید  عملکرد مشترک مزرعه بادی(WF) و واحد آبی تلمبه‌ای ذخیره‌ای (PHSP) براساس پیش بینی توان خروجی باد روز پیش رو را ارایه می کند. در ابتدا فرمولبندی برنامه ریزی عدد صحیح مختلط جبری با در نظر گرفتن محدودیت برای تعداد دفعات خاموشی و راه اندازی کل واحد و حالت وقفه  بین تلمبه‌زنی و تولید، ارایه می‌شود. در مرحله دوم، مقاله فرمول بندی بهینه‌سازی های شانس محدود و مبتنی بر  سناریو برای مقابله با خطاهای  پیش بینی توان باد را ارایه می‌کند. هدف این دو فرمول بندی بیشینه کردن سود مورد انتظار از هماهنگ سازی WF و PHSP می باشد. بررسی های موردی و آنالیز حساسیت انجام شده و نشان می دهد که هماهنگی WF و PHSP می‌تواند در کم کردن اثرات منفی نوسانات توان باد روی شبکه قدرت و افزایش قابل توجه سود بسیار موثر باشد.

1-مقدمه

در سال های اخیر به دلیل مشکلات زیست محیطی و کاهش منابع انرژی ، تلاش های زیادی در سراسر جهان برای گسترش  منابع انرژی باد انجام شده است. اما تصادفی و تناوبی بودن توان باد تاثیر منفی روی امنیت و عملکرد پایدار شبکه قدرت می‌گذارد که همین مانع افزایش نفوذ انرژی باد(wpp) می‌شود.

برای داشتن توان باد با خروجی صاف، مطالعات روی هماهنگ سازی سیستم ذخیره انرژی (ESS) با مزرعه بادی (WF) تمرکز کرده‌اند. از میان ESS ها ، واحد آبی تلمبه ای ذخیره‌ای دارای فن‌آوری کامل و ظرفیت بالا با قیمت قابل قبول می‌باشند. بعضی از مقالات روی هماهنگی WF و PHSP تحقیق کرده اند. در (1) ، مزایای هماهنگ کردن واحد‌های توان حرارتی، WF ها و PHSP ها روی سیستم، در شرایط مختلف با تقاضای توان و WPP های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند. در(2) نویسندگان مدل بهینه سازی تصادفی دو مرحله‌ای را برای بیشینه کردن مزایای پیوند WF-PHSP در بازار برق اسپانیا فرمولبندی کرده اند و بررسی ها نشان دادند که مزایای عملکرد هماهنگ بسیار بالاتر از عملگرد ناهماهنگ می‌باشد. تعیین بهینه ابعاد PHSP برای هماهنگی با  WF موجود در (3) مورد بررسی قرار گرفت. مقالات (4) و (5) بهبود هایی که هماهنگ سازی PHSP و WF روی WPP ، ظرفیت انتقال توان و پایداری سیستم قدرت دارند را مطالعه می‌کند...