آکادمی و موسسه علمی پژوهشی ابن سینا

مقدمه فصل 5 در انجام پایان نامه برق قدرت حاضر

در دیدگاه سنتی بهره‌برداری از سیستم قدرت، انتقال و تجهیزات آن در شرایط عادی سیستم به صورت ثابت و غیر قابل تغییر در نظر گرفته می‌شود. در این دیدگاه، ورود و خروج خطوط، فقط با هدف رفع مشکلات شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. مطالعات بسیاری بر روی کلیدزنی انتقال و کاربردهای آن در دیدگاه سنتی بهره‌برداری از سیستم قدرت انجام پذیرفته است که در بیشتر آن‌ها، کلیدزنی انتقال به عنوان روشی برای رفع اضافه بار خطوط و مشکلات ولتاژی به کار رفته است. در تمامی این تحقیقات، کلیدزنی انتقال فقط به دلیل مسائل فنی بهره‌برداری مانند قابلیت اطمینان و امنیت شبکه انجام می‌پذیرد. 
در دیدگاه مدرن بهره‌برداری از سیستم قدرت، کلیدزنی انتقال به عنوان ابزاری برای کاهش هزینه‌های بهره‌برداری شبکه معرفی شده است. از آن‌جا که کلیدزنی بهینه انتقال، آرایش شبکه را تغییر می‌دهد، لذا اثرات آن بر موضوعاتی مانند قابلیت اطمینان شبکه، امنیت، دامنه ولتاژ و تلفات در تحقیقات پیشین بررسی شده است. یکی از موضوعاتی که تا به حال به آن پرداخته نشده است، اثرات کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار در شبکه است. در انجام پایان نامه ارشد برق قدرت حاضر به بررسی اثرات کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار بازیگران پرداخته شده است. 
در فصل اول از این پایان‌نامه بحث کلیدزنی در دیدگاه سنتی و مدرن بهره‌برداری از سیستم قدرت معرفی و مروری بر تحقیقات انجام شده در این زمینه صورت گرفته است. سپس اثرات سیستم ساختار سیستم انتقال بر قدرت بازار مورد بحث قرار گرفته است و شاخص‌های ارزیابی قدرت بازار در شبکه معرفی و بررسی شده است. اگر در یک شبکه، قدرت بازار وجود داشته باشد، رقابت در آن شبکه از شرایط رقابت کامل به رقابت ناقص تغییر پیدا می‌کند. پس در ادامه، رفتار بازار برق در شرایط رقابت ناقص بررسی و مسائل بهینه‌سازی برای مدل‌سازی رفتار بازیگران در شرایط رقابت ناقص در بازار معرفی شده است. 
پس از معرفی قدرت بازار و مشخص شدن تأثیر ساختار شبکه انتقال بر آن، در فصل دوم از پایان‌نامه، مسأله مرز رقابت که بازه تغییرات HHI (شاخص ارزیابی مقدار تمرکز مالکیت در سطح سیستم) را با توجه به قیود بهره‌برداری شبکه به کمک حل دو مسأله بهینه‌سازی حداقل و حداکثرسازی HHI، محاسبه می‌کند؛ برای در نظرگرفتن کلیدزنی انتقال توسعه داده شده است. از طرفی HHI بر اساس تعریف، تابعی درجه دو از توان تولیدی مالکین واحدهای تولیدی است. بنابراین مسأله توسعه یافته مرز رقابت یک مسأله MIQCP است که در صورت محدب بودن مسأله بهینه‌سازی، از نظر تئوری، در صورت وجود زمان کافی برای حل مسأله می‌توان به جواب بهینه سراسری دست یافت. مسأله بیشینه‌سازی HHI، محدب نیست و حل آن به زمان زیادی نیاز دارد. برای رهایی از زمان‌بر بودن محاسبات و اطمینان از دستیابی به جواب بهینه سراسری، تابع هدف به صورت تکه‌ای خطی تقریب زده شده است. با این کار مسأله توسعه یافته مرز رقابت، به فرم MILP در آمده و بر روی شبکه‌های تست، اعمال و نتایج حاصل از آن ارائه شده است. 
پس از مشخص شدن اثرات کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار، در انجام پایان نامه برق قدرت در فصل سوم مدلی با فرض وجود قدرت بازار برای بازیگران، برای کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال با هدف حداقل‌سازی هزینه‌های بهره‌برداری کل دوره، به عنوان ابزاری برای بهره‌بردار سیستم، ارائه شده است. این مدل به صورت یک مسأله بهینه‌سازی سه سطحی مدل شده است. در سطح اول، تصمیم به خروج یک خط در ابتدای دوره با هدف حداقل‌سازی هزینه‌های بهره‌برداری کل دوره، اتخاذ می‌شود. در سطح دوم از مسأله، بازیگران بازار با هدف حداکثرکردن سود خود به پیشنهاد قیمت می‌پردازند. در این مسأله برای ساده‌تر شدن مدل، فرض شده است که بازیگران در هر روز فقط یک‌بار به پیشنهاد قیمت می‌پردازند. بهره‌بردار بازار نیز یک‌بار در هر روز تسویه بازار را انجام می‌دهد که در سطح سوم مدل شده است. سطح دوم و سوم مسأله، برای هر روز و هر بازیگر به صورت یک مسأله MPEC قابل مدل‌سازی است. مسأله تسویه بازار یک مسأله محدب و خطی است. بنابراین به کمک قضیه دوگانی قوی، مسأله سطح  دوم و سوم قابلیت تبدیل به یک مسأله MPEC تک سطحی را دارند. 
برای به دست آوردن تعادل در هر روز در بازار، باید MPEC تمام بازیگران در هر روز از دوره با یکدیگر حل شوند. حل همزمان MPEC بازیگران در هر روز به صورت یک مدل EPEC قابل بیان است. مدل‌های  EPEC به دست آمده برای هر روز، به کمک اعمال شرایط KKT، با قیود معادل جایگزین شده و به مسأله سطح اول اضافه می‌شود. بنابراین مسأله سه سطحی مورد نظر، به یک مسأله تک سطحی تبدیل می‌شود. به کمک تکنیک‌های خطی‌سازی، در نهایت مسأله تک سطحی حاصل به صورت یک مسأله MILP بیان شده است. این مدل نیز بر روی شبکه تست اعمال و نتایج ارائه شده است. 

نتیجه‌گیری

در انجام پایان نامه برق قدرت حاضر در ابتدا به بررسی اثرات کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که کلیدزنی انتقال می‌تواند بر روی حداقل و حداکثر HHI اثر گذار باشد و بازه تغییرات HHI را افزایش دهد. در این میان، اثرگذاری کلیدزنی انتقال در سطوح بار بالا بیشتر است. همچنین میزان اثرگذاری کلیدزنی انتقال بر روی حداکثر HHI بیشتر از تأثیرات آن بر روی حداقل HHI است که نشان دهنده حساس‌ بودن امر کلیدزنی در سیستم قدرت خواهد بود. از طرفی، نشان داده شد که با افزایش میزان تمرکز در بازار، کلیدزنی انتقال تأثیر کمتری بر روی حداقل HHI خواهد داشت؛ ولی هم‌چنان بر روی حداکثر HHI اثر گذار بوده و آن را افزایش می‌دهد. این نتایج نشان دهنده نقش کلیدزنی انتقال در افزایش قدرت بازار است بنابراین اگر کلیدزنی در سیستم قدرت بدون توجه به قدرت بازار و ساختارهای مالکیت استفاده شود، می‌تواند میزان قدرت بازار در شبکه را افزایش دهد. 
      پس از مشخص شدن تأثیر کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار و امکان فراهم آمدن قدرت بازار بیشتر با توجه کلیدزنی انجام شده، در ادامه پایان‌نامه، مدلی برای کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال برای کاهش هزینه‌های بهره‌برداری شبکه با در نظرگرفتن قدرت بازار بازیگران ارائه شده است. 
به طور کلی در یک بازار تحت رقابت ناقص، هزینه‌های بهره‌برداری سیستم بالاتر از میزان رقابت کامل است و قیمت‌های پیشنهادی ژنراتورها نیز مقدار بیشتری را دارا می‌باشند. اما نشان داده شد که کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال، باعث کاهش قیمت پیشنهادی ژنراتورها و نزدیک‌تر کردن پیشنهاد آن‌ها به هزینه نهایی خود می‌شود. به این ترتیب، هزینه کل بهره‌برداری و توانایی اعمال قدرت بازار توسط بازیگران بازار کاهش پیدا می‌کند. کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال، با خروج خط (خطوط) سعی در کاهش قیمت در شین‌های شبکه دارد و خطی (خطوطی) را خارج می‌کند که پس از خروج آن، پخش توان به گونه‌ای انجام شود که کمترین قدرت بازار را نصیب بازیگران کند و هزینه‌های بهره‌برداری شبکه را نیز به حداقل برساند. پس از انجام کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال، آرایش شبکه به گونه‌ای تغییر می‌کند که ژنراتورهای ارزان‌تر که در آرایش تولید، بدون در نظرگرفتن کلیدزنی، تولید آن‌ها محدود می‌شود، در آرایش جدید توانایی تولید معادل تمام ظرفیت خود را در بازار داشته باشند.

پیشنهادات جهت انجام پایان نامه ارشد و رساله دکتری برق قدرت آتی

برای ادامه این تحقیق و جهت انجام پایان نامه ارشد و رساله دکتری برق قدرت آتی موضوعات زیر پیشنهاد می‌شود:
•    در فصل دوم از این تحقیق، به منظور بررسی اثر کلیدزنی بر قدرت بازار، برای سادگی، قیود شبکه انتقال به کمک معادلات پخش توان DC مدل شده است. بنابراین یکی از موضوعاتی که می‌تواند موضوع تحقیقات بعدی باشد، مدل‌سازی مسأله مرز رقابت به کمک معادلات پخش توان AC و بررسی اثرات کلیدزنی انتقال روی قدرت بازار است.
•    در بررسی اثر کلیدزنی بر قدرت بازار، در فصل دوم از این پایان‌نامه، از رویکرد تحلیلی در بررسی پیشینی قدرت بازار استفاده شده است. مطالعه پیشینی مبتنی بر شبیه‌سازی‌های عامل محور برای بررسی و تحلیل قدرت بازار، از موضوعاتی است که انجام آن در ادامه این تحقیق، پیشنهاد می‌شود.
•    در فصل سوم از این تحقیق، برای حل مسأله MESOTS، از روش‌ پارامتری‌کردن، استفاده شده است و یکی از متغیرهای مسأله، پارامتر فرض شده است. یکی از موضوعات تحقیقاتی آینده به صورت تعیین میزان بهینه این پارامتر برای تعادل‌های معنی‌دار پیشنهاد می‌شود.
•    مطالعه نقطه تعادل در بازار برق با در نظرگرفتن کلیدزنی انتقال در تسویه بازار که تا کنون مدل‌سازی و حل نشده است. برای این منظور لازم است که متغیر باینری در نظرگرفته شده برای وضعیت خط، به عنوان متغیر تصمیم مسأله تسویه بازار در نظرگرفته شود. این موضوع، مسأله تسویه بازار را از حالت محدب (حتی با فرض استفاده از معادلات پخش توان DC) خارج می‌کند. بنابراین روش‌های حل مطرح در حل مسائل بهینه‌سازی چندسطحی عموماً بر اساس تبدیل مسأله به فرم یک‌سطحی مورد استفاده قرار می‌گیرند، کارآیی نخواهند داشت و نیاز به توسعه آن‌ها وجود دارد. بنابراین یک موضوع تحقیقاتی که می‌تواند در آینده در ادامه تحقیق حاضر مطرح شود و به عنوان انجام پایان نامه ارشد و رساله دکتری برق قدرت مد نظر قرار گیرد، مطالعه نقطه تعادل بازار برق  با در نظرگرفتن کلیدزنی انتقال به عنوان متغیر تصمیم مسأله تسویه بازار است.  
•    در مدل‌های در نظر گرفته شده در این پایان‌نامه برای تسویه بازار و قیود بهره‌برداری شبکه، قابلیت اطمینان شبکه در نظر گرفته نشده است. لذا می‌توان مدل را برای در نظرگرفتن قابلیت اطمینان شبکه توسعه داد. این موضوع می‌تواند به عنوان موضوع تحقیقاتی در آینده مطالعه شود.

در صورت داشتن هرگونه سوال در ارتباط با آموزش نحوه انجام پایان نامه ارشد و رساله دکتری برق قدرت با ما در ارتباط باشید.