Abstract
Nowadays a virtual power plant (VPP) represents an aggregation of distributed energy resources (DER) and may include controllable loads as well as storage devices [1]. This concept is considered as a promising technology to allocate energy and redirect power flow in the distribution network. In addition, its ICT infrastructure can be deployed to the transition of passive distribution network towards active network [2]. On the other hand it is possible to make use of the available ICT infrastructure which belongs to established smart grid functions to create VPPs. Furthermore, as shown in previous work [3], the VPP system can cope with operational problems caused by high penetration level of DER in the distribution network. However, while the virtual power plant concept is considered as a promising technology to manage large numbers of DER, the establishment of such a system might liberate several challenges to its developer. This work focuses on providing options for the development and operation of the VPP system considering major technical, regulatory and socio-economical challenges. These options are mainly based on studies and experiences which are obtained during the development of a VPP pilot by a distribution network operator in the Netherlands. The main objectives of this pilot are to develop and test the balancing and network services as well as energy trade provided by the VPP system. Based on the methodology and techniques of Systems Engineering a scalable, traceable and modular VPP system is achieved. This methodology is also found effective during the definition of needed `VPP pilot'-tests which are related to the requirements of the VPP stakeholders
چکیده
امروزه یک واحد تولید مجازی (VPP) مجموعه‌ای از منابع انرژی پراکنده (DER) است و ممکن است شامل بارهای قابل‌کنترل و نیز تجهیزات ذخیره‌سازی نیز باشد. این مفهوم به عنوان یک فناوری قابل‌اطمینان برای تخصیص انرژی و پخش توان در شبکه توزیع در نظر گرفته می‌شود. علاوه بر این، زیرساخت‌های ICT در این فناوری را می‌توان به‌گونه‌ای توسعه داد که یک شبکه توزیع پسیو را به یک شبکه اکتیو تبدیل کند. از سوی دیگر، می‌توان زیرساخت‌های ICT ی موجود را نیز مورد بهره‌برداری قرار داده که خود این زیرساخت‌ها، به عملکرد شبکه‌های هوشمند وابسته هستند تا VPP را ایجاد کنند. علاوه بر این، همان‌گونه که در تحقیق قبلی [3] نشان داده شد، سیستم VPP قادر است با مشکلات بهره‌برداری ناشی از نفوذ بالای سطح DER در شبکه توزیع مقابله کند.
اما، علی‌رغم اینکه مفهوم واحد تولید مجازی به عنوان یک فناوری قابل‌اطمینان برای مدیریت تعداد زیادی از DER ها در نظر گرفته می‌شود، برقراری چنین سیستمی ممکن است چالش‌های بسیاری را برای سیستم توسعه‌دهنده به وجود آورد. این تحقیق روی ارائه گزینه‌هایی برای توسعه و عملکرد سیستم VPP با در نظر گرفتن چالش‌های اصلی فنی، تنظیمی و اقتصادی-اجتماعی تمرکز دارد. این گزینه‌ها در اصل بر اساس مطالعات و تحقیقاتی است که در فرآیند توسعه یک VPP ی پایلوت توسط اپراتور شبکه توزیع در کشور هلند صورت گرفته است. اهداف اصلی این نمونه پایلوت توسعه و تست تعادل و سرویس‌های شبکه و نیز فروش انرژی تأمین شده توسط سیستم VPP می‌باشد. بر اساس روش‌شناسی و تکنیک‌های مهندسین سیستم، یک سیستم VPP ی قابل توسعه، قابل‌ردیابی و مدولار به دست می‌آید. این روش همچنین در فرآیند تعریف تست‌های نمونه پایلوت VPP که مربوط به پیش‌نیازهای مسئولین VPP است، یک روش مؤثر شناخته شده است.
1-مقدمه
به خاطر توسعه مناسب و افزایش تقاضای انرژی که به افزایش قیمت و نیز نگرانی در مورد میزان دسترسی به انرژی در آینده ختم شده است، منابع انرژی پراکنده (DER) و سایر فناوری‌های نوظهور در بیشتر کشورها توسعه‌یافته است.
در آینده تعداد زیادی از DER ها می‌بایست در سیستم قدرت جای داده شوند در حالی که قوانین و پیش‌نیازهای امنیت، قابلیت اطمینان و کیفیت توان تأمین شده یک چالش رو به افزایش است. این مسئله دلالت دارد بر این موضوع که ماهیت تناوبی DER و نیز جریان انرژی در سیستم قدرت می‌بایست به صورت اکتیو قابل‌کنترل باشد. بیشتر در شبکه‌های ولتاژ بالا، شبکه‌های توزیع به صورت پسیو کنترل می‌شوند . بیشتر واحدهای DER حتی برای اپراتورهای شبکه توزیع (DNO) قابل‌مشاهده نیستند. در این تحقیق، مفهوم واحد تولید مجازی (VPP) به‌منظور کنترل میزان نفوذ DER توسط اپراتور VPP انتخاب می‌شود در حالی که DNO وظیفه کنترل اکتیو شبکه توزیع را بر عهده دارد....