فهرست مطالب

نشریه انرژی ایران
سال بیست و پنجم شماره 4 (پیاپی 97، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/03
  • تعداد عناوین: 5
|
  • محمود زاده باقری*، رحیم ایلدرابادی صفحات 1-20

    طرح های مدیریت انرژی خانگی [1] (HEM) مشتریان مسکونی را متقاعد می سازند که در برنامه های پاسخ به تقاضا براساس قیمت [2] (DR) مشارکت فعال داشته باشند. در این روش های HEM قیمت محور، زمان بندی کنترل کننده برای مصرف انرژی دستگاه های خانگی در واکنش به سیگنال قیمت برق، اولویت های متعددی را در میان مشتریان به دنبال دارد. باوجوداینکه روش های مختلفی اخیرا برای استفاده از HEM پیشنهادشده، اولویت گذاری عملکرد دستگاه های قابل کنترل از منظر مشتری در HEM قیمت محور مشخص نشده است، و این موضوع نقطه ی تمرکز مقاله حاضر است. در این مقاله , بدین منظور ارزش کاهش بار [3] (VOLL) هر دستگاه به گونه ای تعریف می شود که اولویت اجرایی آن دستگاه را از منظر مشتری مطرح کند. با در نظر گرفتن VOLL دستگاه ها، تعرفه های برق و محدودیت های اجرایی وسایل، مسیله ی بهینه سازی برای کاهش انرژی مصرفی و قیمت های قابلیت اطمینان پیشنهادشده است. نتیجه ی HEM پیشنهادی زمان بندی بهینه ی تقاضا برای برق خانگی است. مطالعات عددی نشانگر کارایی روش HEM پیشنهادی در یک خانه ی هوشمند با در نظر گرفتن قیمت گذاری های متفاوت براساس زمان متغیر است.

    کلیدواژگان: مدیریت بهینه، حساسیت مصرف، سیستم های فتوولتاییک، روش HEM
  • حسین فرخزاد رستمی، محمود سمیعی مقدم*، مهدی رادمهر، رضا ابراهیمی صفحات 21-34

    در این مطالعه یک مدل جدید برای حل مسیله برنامه ریزی توسعه انتقال و باتری با در نظر گرفتن سیستم های یکپارچه برق و گاز پیشنهاد شده است. مدل ارایه شده یک مدل برنامه ریزی تصادفی دو سطحی می باشد، که مدل سازی برنامه ریزی توسعه انتقال و باتری در یک سطح و مدل سازی شبکه گاز در سطح دیگر انجام شده است. در اینجا تاثیر نفوذ بالای منابع تجدیدپذیر به همراه پیشامد احتمالی خروج خطوط شبکه برق و گاز نیز در مسیله برنامه ریزی توسعه شبکه گنجانده شده است. مدل پیشنهادی یک مدل برنامه ریزی تصادفی خطی عدد صحیح مختلط در هر دو سطح می باشد که حل چالش برانگیز آن با استفاده از روش شرایط KKT به کمک حل کننده قدرتمند Gurobi پیشنهاد شده است. دو شبکه آزمایشی 6 و 24 باس برای شبکه برق جفت شده با سیستم های 5 و 10 گرهی شبکه گاز برای تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شده است، که نتایج نشان دهنده کارآمدی مدل پیشنهادی می باشد...

    کلیدواژگان: برنامه ریزی توسعه تولید..، برنامه ریزی توسعه باتری..، سیستم یکپارچه انرژی برق و گاز
  • محمودرضا حقی فام*، میلاد حسین پور صفحات 34-54

    بازارهای برق حافظ حریم خصوصی با اطمینان بخشی به مشترکین در زمینه ی حفاظت از داده های حساس آن ها، نقشی محوری در ترغیب مشترکین برای مشارکت در بازارهای برق محلی ایفا می کنند. هم چنین، این بازارها امکان انتشار آماری خروجی های بازار و به اشتراک گذاری آن ها را نیز فراهم می کنند، که منجر به انتفاع جامعه خواهد شد. این مقاله با استفاده از مفهوم حریم خصوصی تفاضلی، طراحی یک بازار برق برای شبکه های انرژی محلی که به شکلی قابل اثبات حفاظت از حریم خصوصی شرکت کنندگان در بازار را تضمین کند، پیگیری می کند. مدل پیشنهادی ضمن دستیابی به یک پاسخ بهینه ی تقریبی و حفاظت از حریم خصوصی شرکت کنندگان در بازار، منفعت داده ها را نیز برای انتشارهای آماری حفظ می کند. ماهیت تصادفی مورد نیاز حریم خصوصی تفاضلی نیز با استفاده از نویزهای تصادفی با توزیع احتمال گاوسی در هر تکرار از الگوریتم گرادیان افزایشی، در فرایند بهینه سازی مساله تسویه بازار، تعبیه می شود. در بخش مطالعات عددی، تاثیر پارامتر حفاظت از حریم خصوصی تفاضلی را بر توزیع های احتمال خروجی های مساله تسویه بازار و سود بازیگران بررسی می کنیم. هم چنین، مصالحه ی ذاتی میان حفاظت از حریم خصوصی و رفاه اجتماعی در مساله تسویه بازار نیز تحت سیاست های مختلف حفاظت از حریم خصوصی مورد توجه قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: حریم خصوصی تفاضلی، بازارهای برق محلی، طراحی مکانیسم، شبکه های هوشمند
  • سعید ودادی کلانتر*، امیرعلی سیف الدین صفحات 55-80

    افزایش پیک شبکه برق در فصل تابستان منجر به قطعی برق در صنایع و بخش مسکونی می شود که بارزترین مصداق آن قطعی برق در تابستان 1397 بود. به دلیل هزینه بالای توسعه ظرفیت نیروگاهی (500 دلار برای هر کیلووات)، مدیریت سمت تقاضا مهم ترین راهبرد کاهش پیک شبکه برق است. در این پژوهش تاثیر پارامترهای رفتاری در کاهش پیک شبکه برق به کمک مدل سازی پایین به بالا مشخص شده است. شبیه سازی رفتاری در این پژوهش به کمک داده های خام طرح گذران وقت مرکز آمار ایران و به صورت عامل پایه انجام گرفته است. در این طرح از 4228 خانوار شهری نظرسنجی صورت پذیرفته و کیفیت رفتاری افراد در هر گام زمانی 15 دقیقه در طول شبانه روز با 2 رویکر قطعی و تصادفی مشخص گردیده است. در رویکرد تصادفی از روش زنجیره مارکوف استفاده شده است. نتایج پژوهش حاضر حاکی از این است که با انعطاف مصرف برق سرمایشی ناشی از حضور افراد در خانه و دمای آسایش مدنظر، می توان بین 70 تا 134 مگاوات پیک شبکه برق را کاهش داد (معادل 65 میلیون دلار ایجاد ظرفیت نیروگاهی جدید) که تقریبا برابر با 10 درصد پیک سرمایشی شبکه برق شهر تهران است. با تسری این کاهش 10 درصدی به کل کشور،  حدود 6 هزار مگاوات (معادل 3 میلیارد دلار ایجاد ظرفیت نیروگاهی جدید) پیک شبکه کشور کاهش یافته و بحران خاموشی به راحتی قابل کنترل است.

    کلیدواژگان: مدل سازی رفتاری، مدل سازی پائین به بالا، رویکرد تصادفی، پیک شبکه برق، بحران خاموشی
  • امید امینی، رامین امانی، سامان قادری* صفحات 81-103

    امنیت انرژی یکی مهم ترین مباحث جامعه بشری است که بر بسیاری از تنش ها و روابط بین کشورهای مختلف تاثیرگذار است. باتوجه به گستردگی مفهوم امنیت انرژی و اثرات متقابلی که در حوزه های اقتصادی، سیاسی، اجتماعی و محیط زیستی دارد، به نگرانی مهم دولت​ها و اندیشمندان این حوزه تبدیل شده است. شاخص ریسک امنیت انرژی با تقسیم بندی عوامل موثر بر امنیت انرژی در حوزه های ژیوپلیتیک، اقتصادی، سیاسی و محیط زیستی، با سنجش 29 مولفه تعیین کننده، میزان ریسک امنیت یک کشور را بررسی می کند. هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی تاثیر مصرف انرژی های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر بر ریسک امنیت انرژی در ایران طی دوره زمانی 1359 تا 1400 و با استفاده از روش خودرگرسیون برداری (SVAR) است. نتایج به دست آمده نشان می دهد مصرف انرژی‏های تجدیدپذیر تاثیر منفی و کاهشی و مصرف انرژی های تجدیدناپذیر تاثیر مثبت و افزایشی بر ریسک امنیت انرژی در ایران دارد. همچنین متغیرهای ارزش افزوده بخش صنعت و اندازه دولت دارای تاثیر مثبت و افزایشی بر ریسک امنیت انرژی در ایران هستند. از طرف دیگر، نتایج این پژوهش نشان می دهد که یکی از دلایل افزایش روند صعودی شاخص ریسک انرژ برای ایران، مصرف فزاینده انرژی های تجدیدناپذیر است. به دنبال آن میزان آلایندگی‏های محیط زیستی نیز روبه افزایش بوده است؛ بنابراین برای جلوگیری از این امر می‏بایست سیاست‏هایی در جهت کاهش مصرف این نوع انرژی ها و جایگزین نمودن با سایر انرژی ها از جمله انرژی های تجدید شونده صورت پذیرد.

    کلیدواژگان: ریسک امنیت انرژی، انرژی تجدیدپذیر، انرژی تجدیدناپذیر، ایران
|
  • Mahmoud Zadehbagheri*, Rahim Ildarabadi Pages 1-20

    Home Energy Management (HEM) programs convince residential customers to actively participate in price-based demand response (DR) programs. In these price-oriented HEM methods, controller timing for energy consumption of home appliances in response to the electricity price signal has multiple priorities among customers. Although various methods have recently been proposed for the use of HEM, prioritizing the performance of controllable devices from the customer's perspective in price-oriented HEM has not been determined, and this issue is the focus of this paper. For this purpose, the value of lost load (VOLL) of each device is defined in such a way that it raises the implementation priority of that device from the customer's point of view. Considering the VOLL of the devices, electricity tariffs and implementation restrictions of the devices, the optimization problem is proposed to reduce the energy consumption and reliability prices. The result of the proposed HEM is the optimal timing of demand for household electricity. Numerical studies show the effectiveness of the proposed HEM method in a smart home considering different pricing based on variable time.

    Keywords: Optimal Management, Consumption Sensitivity, Photovoltaic (PV) Systems, HEM Method
  • Hosein Farokhzad-Rostami, Mahmoud Samiei Moghaddam*, Mehdi Radmehr, Reza Ebrahimi Pages 21-34

    In this study, a new model is proposed to solve the problem of transmission and battery expansion planning considering integrated electricity and gas systems. The presented model is a bi-level stochastic planning model, where transmission and battery expansion planning modeling is done on one level, and gas network modeling is done on the other level. Here, the impact of the high penetration of renewable resources along with the possible event of electricity and gas network lines being out is also included in the problem of network expansion planning. The proposed model is a mixed integer linear programming model in both levels, the challenging solution of which is proposed using the KKT condition method with the help of the powerful Gurobi solver. Two experimental networks of 6 and 24 buses for the electricity network coupled with 5 and 10-node systems of the gas network are considered for analysis, and the results show the efficiency of the proposed model...

    Keywords: gas energy system, Generation expansion planning, battery expansion planning, integrated electricity
  • MahmoudReza Haghifam*, Milad Hoseinpour Pages 34-54

    Privacy-preserving electricity markets have a key role in steering customers towards participation in local electricity markets by guarantying to protect their sensitive information. Moreover, these markets make it possible to statically release and share the market outputs for social good. This paper aims to design a market for local energy communities by implementing Differential Privacy (DP) that provably guarantees the privacy of market participants. Besides achieving a near-optimal solution and preserving the privacy of market participants, the proposed model maintains the utility of the market data for statistical releases. The required randomization for satisfying DP is embedded as Gaussian noise in each iteration of the gradient ascent algorithm underlying the optimization process of the market-clearing problem. In numerical studies, we investigate the impacts of the privacy loss parameter on the output distribution of the market-clearing quantities and payoffs of the market participants. In addition, we demonstrate the inherent trade-off between privacy protection and social welfare in the market under different privacy regimes.

    Keywords: Differential privacy, Local electricity markets, Mechanism design, Smart grids
  • Saeed Vedadi Kalantar*, Amir Ali Saifoddin Pages 55-80

    Increasing the peak of electricity network in summer leads to power outages in industries and residential sectors, the most obvious example of which was power outages in the summer of 2018. Due to the high cost of power plant capacity development ($ 500 per kilowatt), demand-side management is the most important strategy to reduce the grid peak. In this study, the effect of behavioral parameters in reducing the peak of the power grid with the help of bottom-up modeling has been identified. Behavioral simulation in this study has been performed with the help of time use data of the Statistics Center of Iran. In this plan, 4228 urban households have been surveyed and the quality of people's behavior in each time step of 15 minutes during the day and night has been determined with 2 deterministic and stochastic approaches. In the stochastic approach, the Markov chain method is used. In this study, scenarios based on household comfort temperature have been developed. The results of the present study indicate that with the flexibility of cooling electricity consumption due to the presence of people in the house and the desired comfort temperature, it is possible to reduce the peak of the electricity network between 70 and 134 MW (equivalent to $ 65 million to build new power plant capacity). It is equal to 10% of the cooling peak of Tehran electricity network. With the spread of this 10% reduction to the whole country, about 6,000 MW (equivalent to $ 3 billion to create a new power plant capacity) the country's peak network has been reduced and the blackout crisis can be easily controlled.

    Keywords: Behavioral modeling, Bottom-up modeling, Stochastic approach, Power grid peak, Power outage crisis
  • Omid Amini, Ramin Amani, Saman Ghaderi * Pages 81-103

    Energy security is one of human society's most important topics, affecting many tensions and relations between different countries. Considering the breadth of the concept of energy security and its mutual effects in the economic, political, social and environmental fields, it has become an essential concern of governments and thinkers. The energy security risk index examines a country’s level of security risk e factors affecting energy security in geopolitical, economic, political and environmental fields by measuring 29 determining components. The main goal of the current research is to investigate the impact of renewable and non-renewable energy consumption on the energy security risk in Iran from 1980 to 2020 using the structural vector autoregression (SVAR) method. The obtained results show that the consumption of renewable energy has a negative and decreasing effect, and the consumption of non-renewable energy has a positive and increasing impact on Iran’s energy security risk. Also, the added value variables of the industry sector and government size have a positive and increasing effect on the energy security risk in Iran. On the other hand, the results of this research show that one of the reasons for the increasing trend of the energy risk index for Iran is the rising consumption of non-renewable energies. Following that, the amount of environmental pollution has also been increasing; Therefore, to prevent this, policies should be implemented to reduce the consumption of this type of energy and to replace it with other energy, including renewable energy.

    Keywords: Energy Security risk, Renewable Energy, Non-Renewable Energy, Iran