مدل سازی در مهندسی

مدل سازی در مهندسی

مدل‌ دو‌مرحله‌ای سلسله مراتبی برای هماهنگی مشارکت ریسک‌گریز تولیدکنندگان انرژی تجدیدپذیر با در نظر گرفتن قراردادهای بیمه در بازارهای محلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی برق دانشگاه بیرجند- بیرجند- ایران
2 گروه برق دانشگاه بیرجند- بیرجند- ایران
3 گروه برق قدرت- دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه بیرجند
4 Research and Innovation Division, Nowocert, Dublin, Ireland
10.22075/jme.2026.40349.2965
چکیده
در این مقاله، یک مدل بهینه‌سازی غیرمتمرکز دو‌مرحله‌ای ارائه می‌دهد که امکان مشارکت راهبردی و ریسک‌گریز تولیدکنندگان انرژی تجدیدپذیر را فراهم کرده و در عین حال، محرمانگی داده‌ها را حفظ و هزینه‌های متعادل‌سازی سیستم را به حداقل می‌رساند. در مرحله نخست، هر تولیدکننده‌ی تجدیدپذیر به‌صورت مستقل، برنامه مشارکت بهینه خود در بازار روز آینده را تعیین می‌کند و برای مدیریت ریسک‌های ناشی از عدم‌قطعیت تولید، از فرمول‌بندی مبتنی بر ارزش در معرض خطر شرطی (CVaR) استفاده می‌کند. در مرحله دوم، بهره‌بردار شبکه توزیع (DSO) بازار روز آینده را با هدف بیشینه‌سازی رفاه اجتماعی و با لحاظ قیود امنیتی شبکه مبتنی بر مدلDistFlow تسویه می‌کند؛ سپس بازار متعادل‌سازی روزجاری را برای جبران انحرافات واقعی اجرا می‌نماید. در این بازار روزجاری، نوسانات تصادفی تولید و تقاضا موجب فعال‌سازی منابع انعطاف‌پذیر توزیع‌شده مانند ذخیره‌سازهای انرژی، بارهای انعطاف‌پذیر، و خدمات خودرو به شبکه (V2G) برای حفظ تعادل شبکه می‌شود. علاوه ‌بر این، در مدل پیشنهادی یک سازوکار مالی مبتنی بر بیمه طراحی شده است تا بخشی از جرایم عدم تعادل تولیدکنندگان انرژی تجدیدپذیر را پوشش ‌دهد. نتایج مطالعات موردی روی شبکه ۶۹ باسه IEEE اصلاح‌شده، نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی می‌تواند جرایم عدم تعادل تولیدکنندگان تجدیدپذیر را تا 37/54 درصدکاهش و سود خالص آنها را 35/25 درصد افزایش دهد. بعلاوه، به‌کارگیری چارچوب پیشنهادی می‌تواند در بهترین سناریوی بهره‌برداری منجر به کاهش هزینه متعادل‌سازی روزجاری اپراتور شبکه توزیع (DSO) تا حدود 19.53 درصد گردد، در حالی که میانگین کاهش هزینه متعادل‌سازی در کل سناریوهای مورد بررسی 8.62 درصد است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Modeling Two-Stage Hierarchical Coordination for Risk-Aware Renewable Providers with Insurance Contracts in Local Markets

نویسندگان English

Esmaiel Sokhandan 1
Hamidreza Najafi 2
Mostafa Vahedipour-Dahraie 3
Miadreza Shafikhah 4
1 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
3 University of Birjand,, Birjan,, Iran,
4 Research and Innovation Division, Nowocert, Dublin, Ireland
چکیده English

This paper proposes a decentralized two-stage optimization model that enables strategic and risk-averse participation of renewable generation companies (RGCs) while ensuring data privacy and minimizing system balancing costs. In the first stage, each RGC independently determines its optimal participation schedule in the day-ahead market, utilizing a Conditional Value-at-Risk (CVaR) formulation to manage risks arising from generation uncertainty. In the second stage, the distribution system operator (DSO) clears the day-ahead market to maximize social welfare under DistFlow-based network security constraints, followed by the execution of an intraday balancing market to compensate for real-time deviations. In this intraday market, stochastic fluctuations in generation and demand trigger the activation of distributed flexibility resources including energy storage systems, flexible loads, and vehicle-to-grid (V2G) services to maintain network balance. Additionally, the proposed model incorporates an insurance-based financial mechanism designed to cover a portion of the RGCs' imbalance penalties. Case studies on a modified IEEE 69-bus network demonstrate that the proposed framework can reduce RGC imbalance penalties by up to 54.37% and increase their net profits by 25.35%. Furthermore, the application of the proposed framework can lead to a reduction in the DSO’s intraday balancing costs by up to 19.53% in certain operating scenarios, while the average cost reduction across all studied scenarios is estimated to exceed 8.62%. These results indicate that the proposed framework integrates risk management, decentralized coordination, and demand-side flexibility into a unified structure, providing an efficient platform for the integration of distributed renewable resources.

کلیدواژه‌ها English

Energy Market
Demand-Side Flexibility
Renewable Generation Resources
Vehicle-to-Grid Services
Decentralized Optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 29 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 03 فروردین 1405
  • تاریخ پذیرش 10 شهریور 1405