به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « demand response » در نشریات گروه « برق »

تکرار جستجوی کلیدواژه « demand response » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »
  • هدف مدیریت انرژی سمت عرضه (SSEM) بهبود کارایی در عملیات و برنامه ریزی استراتژیک است. هم هزینه تولید برق و هم میزان انتشار گازهای گلخانه ای از آن تولید در SSEM به حداقل می رسد. برای دستیابی به مصالحه، لازم است یک مسیله بهینه سازی با این دو هدف رقیب فرموله شود. حل مشکلات مربوط به قابلیت اطمینان شبکه ناشی از پیک تقاضا در سیستم برق یکی دیگر از اهداف SSEM است. هدف نهایی این مطالعه کاهش مصرف انرژی در ساعات اوج مصرف و همچنین کاهش تلفات برق، هزینه های تولید و آلودگی ناشی از نیروگاه ها است. در این مقاله تمام اهداف سیستم شبکه هوشمند با استفاده از زمان بندی بهینه ژنراتور و تکنیک پاسخ تقاضای بهبودیافته برآورده شده و به طور بهینه مورد توجه قرار گرفته اند. برای تدوین این مشکل، سیستم استاندارد IEEE 30 باس به عنوان قایق آزمایشی در نظر گرفته می شود. سیستم پیشنهادی از روش جستجوی فاخته و جدیدترین نوع آن، جستجوی تطبیقی فاخته، برای حل یک مسیله بهینه سازی غیرخطی تصادفی استفاده می کند. رویکرد جستجوی تطبیقی فاخته، هنگامی که با استراتژی مدیریت سمت تقاضای پیشنهادی ترکیب می شود، هزینه های سوخت را تا 7.84 درصد، انتشار گازهای گلخانه ای را تا 16.35 درصد، تلفات برق را تا 10.31 درصد، و تقاضای ساعت پیک را تا 15.6 درصد کاهش می دهد.
    کلید واژگان: پاسخ به تقاضا, قیمت گذاری دینامیک, سیستم مدیریت انرژی, مدیریت بار اوج}
    G.R. Goyal *, S. Vadhera
    Supply-side energy management (SSEM) aims to improve efficiency in operations and strategic planning. Both the cost of generating electricity and the amount of emissions from that generation are minimized in SSEM. It is required to formulate an optimization problem with these two competing goals in order to come up with a compromise. Resolving problems with network reliability caused by peak demand on the electricity system is another goal of SSEM. The ultimate goal of this study is to reduce energy use during peak hours while also cutting down on power losses, generation costs, and pollution from power plants. In this paper all goals of the smart grid system are satisfied and addressed optimally through the use of optimal generator scheduling and an improved demand response technique. To formulate this problem standard IEEE 30-bus system is considered as test boat. The suggested system employs the Cuckoo search method and its most recent variant, adaptive Cuckoo search, to solve a stochastic non-linear optimization problem. The adaptive Cuckoo search approach, when combined with the proposed demand side management strategy, reduces fuel costs by 7.84%, emission dispatch by 16.35%, power losses by 10.31%, and peak hour demand by 15.6%.
    Keywords: demand response, Dynamic pricing, Energy management system, Peak load management}
  • Mahsa Salari *, Mehdi Jafari Shahbazzadeh, Mahdiyeh Eslami
    Electric Vehicles (EVs) have penetrated the modern distribution system in the last decade. On the other hand, Renewable Energies (RE) play a serious task in such Micro-Grids (MG). A typical MG consists of several Distributed Energy Resources (DER) including Distributed Generations (DGs) and Demand Response (DR) as well as EV charge/discharge stations. In this paper, optimal charging and discharging strategies based on DR programs are applied to Electric Vehicle charging stations equipped with renewable energies. To avoid profit loss due to renewable uncertainties, Peer-to-peer (P2P) energy bartering between EV charging stations as prosumers are suggested in this paper. Hence the management system for the charge and discharge of EVs and station batteries, as well as the Energy Management System (EMS) are developed in this paper. To this end firstly developed EMS applied to the individual station. Secondly, the P2P power transaction was added to the model in order to smoothen volatile uncertain load and renewables. The proposed model is a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) and has been solved by GAMS/CPLEX. Numerical studies have shown that aggregator deployment is more beneficiary for Virtual Power Plant (VPP).
    Keywords: Demand Energy Resources, Renewable Energy, Uncertainty, Demand Response, Energy Management System, Peer To Peer}
  • Lingappa Jaklair *, Guduri Yesuratnam, Pannala Sarma
    This paper deals with the problems related to power stability issues in the isolated wind-solar based renewable energy system. The stability issues in such system are produced mainly due to unbalanced loading, distortion of load current and intermittent nature of renewable energy sources. To overcome these problems, A voltage source converter (VSC) is used in proposed literature. The VSC is driven using a time domain-based signal decomposition algorithm consisting a 3-phase dual reduced order generalized integrators frequency Locked loop (DROGI-FLL). The 3 phase DROGI FLL has the inherent abilities of noise rejection and error tracking, which improves the system stability and maintains the voltage and frequency of the system constant under transient conditions. The transient conditions are simulated by varying the loading condition, solar irradiance and wind speed in the system. Apart from stability issues this system also deals with the issues related to reactive composition, natural current compensation and operation of SPV system at maximum power point (MPP). A perturb and observe (P&O) maximum power point tracking (MPPT) is employed for the working of solar photovoltaic systems (SPV) system at MPP and to maximize the utilization of renewable energy. The neutral current compensation is achieved by using a star-double delta transformer.  This entire system is developed and tested in the MATLAB/SIMULINK environment.
    Keywords: voltage source converter, Power Quality, DROGI-FLL, Time domain-based signal decomposition, Wind-solar energy system, Load balance, Demand Response}
  • Tahere Daemi*, Shahram Pourfarzin, Hamidreza Akbari

    The planning and operation of microgrids have become very important challenges in the electricity industry due to the expansion of distributed generation (DG) resources and the development of demand response programs (DRPs). Microgrids generally include renewable DG resources whose generation is random. This leads to uncertainty in system planning. This study discusses microgrid operation management considering DRPs and implementation of conservation voltage reduction (CVR) in the future operation horizon. For this purpose, a stochastic operation planning model for the next day is designed, which is associated with the implementation of DRPs, CVR, and the presence of DG resources to optimize the performance of a smart microgrid to increase reliability and reduce costs. In this study, DRPs are implemented using time-of-use (TOU) and incentive-based programs. Incentive-based programs are used to deal with uncertainty in the commitment of renewable resources, and TOU programs are used to deal with the fluctuation of generation of renewable resources by establishing a relationship between uncertainty and the fluctuation of generation of these resources. Besides, CVR is applied and voltage-dependent load modeling is performed considering innovation in addition to the format of DRPs to further reduce peak loads. The uncertainty of DG resources is modeled using the information-gap decision theory (IGDT) method. This optimization is carried out on a sample microgrid using genetic algorithm (GA). According to the results, the implementation of uncertainty-based DRPs leads to cost reduction and improvement of microgrid reliability.

    Keywords: Demand Response, Uncertainty, CVR, IGDT}
  • میثم فیلی*، محمدتقی عاملی
    معامله نظیر به نظیر (P2P) انرژی الکتریکی فناوری نوظهوری برای ادغام بهینه منابع تولید پراکنده (DERs) انرژی با سیستم قدرت می باشد. مکانیزم P2P امکان معامله همتا به همتا انرژی الکتریکی را به صورت محلی به مشترکان می دهد. DERs می توانند به صورت فعال در بازار روز بعد و بازار لحظه ای با اهداف گوناگون مشارکت نمایند. در این مقاله روش دو مرحله ای جهت بهره برداری همزمان از دو حامل انرژی برق و گاز طبیعی با در نظر گرفتن قابلیت پاسخ گویی بار (DR) و مکانیزم معامله P2P انرژی الکتریکی توسعه یافته است. در مرحله اول، روشی مبتنی بر بهینه سازی غیر خطی (MINLP) جهت برنامه ریزی همزمان دو حامل انرژی برق و گاز طبیعی با در نظر گرفتن پخش بار (AC) و قیود هیدرولیک شبکه گاز استفاده شده است. در ادامه، در مرحله دوم با استفاده از مکانیزم معامله P2P، مشترکان انرژی الکتریکی را مابین خود به صورت محلی معامله می کنند. همچنین، جهت افزایش سود ساکنان شبکه مورد مطالعه و شبیه سازی رفتار معامله گر انسان، در این مقاله از فرضیه معامله گر (ZIP) استفاده شده است. جهت اعتبار سنجی روش پیشنهادی در این مقاله، مدل مفروض بر روی شبکه توزیع 33 باسه استاندارد IEEE و شبکه گاز تنظیم شده با 33 گره پیاده شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله موجب کاهش هزینه بهره برداری از شبکه مورد مطالعه و بهبود شاخص های فنی شبکه برق و گاز می گردد.
    کلید واژگان: گاز طبیعی, برنامه ریزی غیر خطی, معامله نظیر به نظیر انرژی, پخش بار متناوب, پاسخ گویی بار, منابع تولید پراکنده}
    Meysam Feili *, Mameli Mameli
    P2P energy trading is a new technology for increasing the integration of DERs with the power system. This technology enables customers to locally trade energy with each other. The DERs can actively participate in the day ahead and real-time balancing markets. This paper proposes a new two-level framework for the integrated operation of the power and natural gas systems through P2P energy trading considering the demand response capability. In the first level, the optimal operation schedules of the customer are determined through the MINLP optimization problem considering the AC power flow and natural gas steady-state model. In the following (level two), the customers trade energy with each other through the P2P framework. In order to increase the customers' profits and simulate the human trader behaviors, we employed the ZIP trader assumption in the proposed framework. In order to evaluate the introduced framework, it is implemented on the standard IEEE 33 bus test system and 33-node modified gas network. The results of the numerical study revealed that the proposed method can dramatically reduce the total operation cost
    Keywords: Natural Gas, minlp, P2P energy trading, AC power flow, Demand response, DERs}
  • Mohammad Esmaeil Nazari *, Marzieh Roodsarabi, Ehsan Modaressi Ghazvini, Ahmad Moddaresi Ghazvini
    In the electricity market, generation company attempts to maximize their profit in a bidding strategy approach. As the transactions of power and spinning reserve are done in a transmission network, consideration of transmission constraints and spinning reserve uncertainties becomes necessary. In the bidding strategy problem, there are various demand uncertainties. Usually, electricity markets consider a fixed spinning reserve with fixed request probability to ensure that demand is met. However, the actual spinning reserve is stochastic in quantity and requests hours that should be modeled and simulated. Another demand uncertainty is demand response programs include various stochastic types. One of the most famous demand response programs is electric vehicle parking with stochastic charging/discharging amounts and hours. The objection of this study is solving the bidding strategy problem considering transmission constraints, spinning reserve uncertainty, and electric vehicle parking as a demand response program based on a heuristic approach. An actual spinning reserve model using normal distribution is proposed and three case studies are presented. In the first case, improvement in profit of the generation company by 4.15-47.95% and 20.84-31.30% under single and double-sided auctions are reached, respectively. Where transmission constraints and spinning reserve uncertainty are considered, the optimal bidding strategy problem is solved in the energy and spinning reserve market for three-generation companies in the IEEE 6-bus network where transmission constraints are satisfied at all scenarios of spinning reserve requests. When electric vehicle parking is considered, it is shown that demand response programs have direct effects of bidding parameters such as market clearing price, generation companies power awarded and profits.
    Keywords: Bidding Strategy, Demand Response, Heuristic Optimization, Spinning Reserve Uncertainty, Transmission Constraints}
  • محمود اکبری، محمد تبریزیان*، حمیدرضا شاهمیرزاد

    یکی از دستاوردهای تجدیدساختار صنعت برق، ایجاد فضای رقابتی در بخش تولید برق بوده که در آن مجموعه ای از واحدهای تولید مقیاس کوچک به همراه بارها و شبکه تحت پوشش که توسط یک نهاد معین اداره می شود و به نیروگاه مجازی موسوم است، می تواند در بازار عمده فروشی انرژی و ذخیره چرخان حضور فعال داشته باشد. در این مقاله، چارچوب جدیدی برای برنامه ریزی راهبرد بهینه مشارکت نیروگاه های مجازی در بازارهای انرژی و ذخیره ارایه می شود و در آن قیمت های برق بازار عمده فروشی، خرده فروشی، ذخیره مورد نیاز و دوره زمانی از جمله پارامترهای مهم هستند. جهت حل مسیله بهینه سازی حاصله، از الگوریتم وراثت (ژنتیک) استفاده شده است. عدم قطعیت های حاکم بر قیمت عمده فروشی و پیش بینی نیاز مصرف در منطقه تحت پوشش نیروگاه مجازی در نظر گرفته شده و برای مدل سازی آنها به ترتیب از توابع توزیع احتمال نرمال لگاریتمی و نرمال استفاده شده و جهت تحقق پارامترهای غیرقطعی از روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است. نتایج شبیه سازی این مقاله که توسط نرم افزار متلب صورت گرفته است، نشان می دهد که روش پیشنهادی ابزار توانمند و مناسبی جهت تدوین راهبرد بهینه پیشنهاددهی تولید نیروگاه مجازی در بازار برق با در نظر گرفتن عدم قطعیت های واحدهای بادی و خورشیدی و همچنین تعامل مناسب با مصرف کنندگان با ملاحظه پاسخگویی بار است.

    کلید واژگان: بازار برق, پیشنهاددهی, نیروگاه مجازی, پاسخگویی بار, عدم قطعیت}
    Mahmoud Akbari, Mohamad Tabrizian*, Hamidreza Shahmirzad

    One of the achievements of the restructuring of the electricity industry is the creation of a competitive environment in the electricity generation sector, in which a set of small-scale generation units with loads and a covered network, which managed by a specific institution and is called a virtual power plant, can Have an active presence in the wholesale market of energy and rotating storage. This study presents a new framework for planning the optimal bidding strategy for the participation of virtual power plants in the energy and reserve markets, in which wholesale electricity prices, retail market, required storage, and period are the main parameters. A genetic algorithm is used to solve the resulting optimization problem. Uncertainties governing wholesale prices and forecasting consumption needs in the area covered by the virtual power plant are considered. The logarithmic and normal probability distribution functions were used, respectively. The method of Monte Carlo simulation is used to considering uncertain parameters. The simulation results of this paper show that the proposed method is a powerful and appropriate tool to develop an optimal strategy for virtual power plant bidding in the electricity market, taking into account uncertainties and its proper interaction with consumers with consideration of demand response.

    Keywords: Electricity Market, Bidding, Virtual Power Plant, Demand Response, Uncertainty}
  • شیرین مومن، جواد نیکوکار*، مجید گندمکار

    در سیستم های تولید سنتی، حدود 25 درصد از انرژی تولیدی صرف غلبه برتلفات شبکه می شود و وجود منابع انرژی توزیع شده مانند منابع فتوولتاییک، توربین بادی و مزارع بادی، سلول سوختی و تولید همزمان برق و حرارت می توانند مصرف سوخت، آلودگی و تلفات خطوط انتقال را کاهش داده و بهره وری شبکه ها را افزایش دهند. در این مقاله، با در نظر گرفتن محدودیت های توزیع توان توسط الگوریتم جهش قورباغه بهبودیافته، یک چارچوب مدیریت انرژی منظم در ریزشبکه ارایه می شود که در آن سهم دقیق تولید یا مصرف انرژی برای واحدهای مختلف تعیین می گردد. طرح پیشنهادی برای انتخاب بهترین آرایش منابع در ریزشبکه مورد استفاده قرار می گیرد که خروجی آن تعیین تعداد و محل بهینه منابع در شینه های مختلف است. سپس، اپراتور مستقل سیستم با درنظرگرفتن محدودیت های پخش بار، مقدار تبادل و مصرف انرژی را تعیین می کند. از بویلر و CHP نیز برای حفظ تعادل بین تولید انرژی حرارتی توسط منابع تولید انرژی و مشترکین حرارتی استفاده می شود. علاوه بر این، از برنامه های پاسخگویی بار با هدف هموار سازی منحنی بار و کاهش هزینه های بهره برداری در این مسیله بهینه سازی بهره گرفته شده است. روش پیشنهادی با استفاده از نرم افزار MATLAB بر روی سیستم استاندارد 69 شینه و 118 شینه IEEE پیاده سازی و شبیه سازی شده که مقایسه نتایج حاصله با چند الگوریتم دیگر، صحت و برتری روش پیشنهادی را از منظر کاهش هزینه های بهره برداری، کاهش آلودگی و بهبود قابلیت اطمینان نشان می دهد.

    کلید واژگان: پاسخگویی بار, بازار انرژی, بهینه سازی, منابع انرژی توزیع شده, الگوریتم جهش قورباغه}
    Shirin Momen, Javad Nikoukar *, Majid Gandomkar

    In traditional generation systems, about 25% of energy is wasted, and the presence of distributed energy resources (DER) such as photovoltaic, wind turbines, fuel cell, and the combined heat and power can reduce fuel consumption, pollution, and transmission losses. In this paper, a complete energy management framework in a microgrid is proposed by considering the constraints using Improved Shuffled Frog Leaping Algorithm, in which the exact share of energy production for different units is determined. The proposed scheme is used to select the best arrangement of DERs in the microgrid, the output of which is to determine the number and optimal location of DERs in several bus-bars. Then, the independent system operator determines the quantity of energy exchange and consumption by considering load distribution constraints. Boilers and CHPs have also been used to maintain the balance between the production of thermal power by energy sources and thermal demands. In addition, the Demand Response Program has been used with the aim of smoothing the load curve and of reducing the operating costs. Finally, the proposed method has been implemented and simulated using MATLAB software on a two standards 69-and- 118-bus IEEE system. The comparison of the results with other algorithms showed the accuracy and superiority of the proposed method from the point of view of reducing operating costs.

    Keywords: Demand Response, Energy market, optimization, Distributed Energy Resources, Improved Shuffled Frog Leaping Algorithm}
  • M. Kabirifar, M. Fotuhi-Firuzabad *, A. Safdarian
    This paper establishes a centralized model to activate residential demand response in order to improve distribution network reliability. The model aims at minimizing the damage cost imposed by load curtailments following occurrence of unexpected events. In this model, distribution system operator (DSO) and responsive customers have already signed a contract authorizing the DSO alters the operation of responsive appliances whenever system reliability is jeopardized. The model addresses consumers’ preferences and guarantees that the operation of appliances is displaced within the bounds defined by the owners. Once an unexpected event occurs, the DSO commits responsive appliances to avoid likely violations in the network operational limits and costly load curtailments. The proposed model is mathematically formulated in the form of mixed integer linear programming (MILP) and its capability is depicted via applying to a real-world distribution network with some residential consumers. The comparison of service reliability indices after and before utilizing demand response potentials illustrates the effectiveness of the model.
    Keywords: Centralized model, Demand response, distribution system operator, Reliability, responsive appliances}
  • امروزه، سیستم قدرت متمرکز در حال تغییر به یک سیستم توزیع شده است و سیستم های مدیریت انرژی مختلفی برای عملکرد کارآمد نصب می شوند. مدیریت سمت بار یک جنبه حیاتی از مدیریت انرژی شبکه قدرت است. از آنجایی که تقاضای مسکونی با سرعت بالایی در حال رشد است، مشتریان داخلی نقش مهمی در اجرای موفقیت آمیز برنامه های پاسخ به تقاضا (DR) دارند. این مقاله یک مشتری واحد را در نظر می گیرد که یک سیستم مدیریت انرژی خانه (HEMS) برای وسایل مبتنی بر ویژگی های ترموستاتیک و غیر ترموستاتیک، پانل های فتوولتاییک، یک وسیله نقلیه الکتریکی و یک سیستم ذخیره انرژی باتری دارد. تاثیر استراتژی های مختلف DR مورد بحث قرار گرفته است. یک مدل مبتنی بر برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط از یک HEMS برای به حداقل رساندن هزینه مصرف برق با استفاده از یک برنامه DR مبتنی بر قیمت زمان واقعی با استفاده از محدودیت های واردات توان پویا مدوله و حل شده است. یک برنامه DR مبتنی بر انگیزه برای کاهش تقاضای انرژی و حفظ تعادل انرژی در ساعات اوج مصرف در نظر گرفته شده است و برنامه های DR محدودکننده واردات توان دینامیکی مبتنی بر قیمت گذاری اوج برای شکل دهی بار گنجانده شده است. تاثیر شکل دهی بار بر نسبت پیک به متوسط ​​نیز در سناریوهای مختلف مورد بحث قرار می گیرد. در نهایت، قیمت کل برق با در نظر گرفتن سایر موارد آزمایشی بر اساس گنجاندن/رد برنامه های DR ذکر شده محاسبه و تحلیل می شود.
    کلید واژگان: پاسخ تقاضا, مدیریت انرژی مسکونی, خانه هوشمند, وسیله نقلیه الکتریکی, سیستم انرژی های تجدید پذیر}
    V.D. Juyal *, S. Kakran
    Nowadays, the centralized power system is changing to a distributed system, and various energy management systems are being installed for efficient functioning. Load side management is a vital aspect of the energy management of the power network. As residential demand is growing at a high rate, domestic customers play a crucial role in the successful implementation of demand response (DR) programs. This paper considers a single customer having a home energy management system (HEMS) for thermostatic and non-thermostatic characteristics-based appliances, photovoltaic panels, an electric vehicle, and a battery energy storage system. The effect of various DR strategies has been discussed. A mixed-integer linear programming-based model of a HEMS is modulated and solved to minimize the electricity consumption cost by employing a real-time price-based DR program using dynamic power import limits. An incentive-based DR program is considered for reducing the energy demand and maintaining the energy balance during peak hours, and peak pricing-based dynamic power import limiting DR programs are included for load shaping. The effect of load shaping on the peak to average ratio is also discussed in different scenarios. Finally, the total electricity price is calculated and analyzed by considering other test cases based on the inclusion/rejection of the mentioned DR programs.
    Keywords: demand response, residential energy management, smart household, Electric Vehicle, renewable energy system}
  • محمدعلی باهری فرد، رسول کاظم زاده*، احمد صادقی یزدانخواه، موسی مرزبند

    امروزه با توسعه زیرساخت های شبکه الکتریکی و پدید آمدن مفاهیمی چون پاسخگویی تقاضا و استفاده از خودروهای الکتریکی در اهدافی غیر از حمل و نقل، شناختن الگوهای رفتاری مشخصات فنی شبکه به منظور مدیریت بهینه سیستم های الکتریکی بسیار اهمیت یافته است.یکی از پارامترهای حیاتی در مدیریت سیستم برق، عدم تعادل شبکه توزیع است. راه های مختلفی برای بهبود و کنترل عدم تعادل شبکه وجود دارد. یکی از این راه ها تشخیص رفتار پروفایل های عدم تعادل باس در شبکه با استفاده از تجزیه و تحلیل داده ها است. در گذشته ، تجزیه و تحلیل داده های برای محیط های بزرگی مانند ایالات و کشورها انجام می شد. با این حال پس از ظهور مفهوم شبکه های هوشمند ، مطالعه رفتاری و شناخت این الگوها در محیط های کوچک و مقیاس پایین، نقش اساسی و مهمی در مدیریت عمیق این شبکه ها پیدا کرده است. یکی از روش های مناسب در تشخیص الگوهای رفتاری استفاده از داده کاوی است. در این مقاله از مفاهیم خوشه بندی سلسله مراتبی و میانگین-k برای تشخیص الگوی رفتاری شاخص عدم تعادل در یک شبکه توزیع نامتعادل استفاده میشود. سپس با تعیین خوشه هدف و با استفاده از پاسخگویی تقاضا به بهبود شاخص عدم تعادل پرداخته میشود. این روش باعث کاهش تعداد باسهای شرکت کننده در برنامه های پاسخگویی تقاضا میشود. در ادامه با استفاده از مفهوم طبقه بندی، یک درخت تصمیم در راستای کاهش زمان میترینگ ساخته میشود.

    کلید واژگان: طبقه بندی, خوشه بندی, شبکه توزیع نامتعادل, داده کاوی, خودروی الکتریکی}
    M.A. Baherifard, R. Kazemzadeh *, A.S. Yazdankhah, M. Marzband

    With the development of electrical network infrastructure and the emergence of concepts such as demand response and using electric vehicles for purposes other than transportation, knowing the behavioral patterns of network technical specifications to manage electrical systems has become very important optimally. One of the critical parameters in the electrical system management is the distribution network imbalance. There are several ways to improve and control network imbalances. One of these ways is to detect the behavior of bus imbalance profiles in the network using data analysis. In the past, data analysis was performed for large environments such as states and countries. However, after the emergence of smart grids, behavioral study and recognition of these patterns in small-scale environments has found a fundamental and essential role in the deep management of these networks. One of the appropriate methods in identifying behavioral patterns is data mining. This paper uses the concepts of hierarchical and k-means clustering methods to identify the behavioral pattern of the imbalance index in an unbalanced distribution network. For this purpose, first, in an unbalanced network without the electric vehicle parking, the imbalance profile for all busses is estimated. Then, by applying the penetration coefficient of 25% and 75% for electric vehicles in the network, charging\discharging effects on the imbalance profile is determined. Then, by determining the target cluster and using demand response, the imbalance index is improved. This method reduces the number of busses competing in demand response programs. Next, using the concept of classification, a decision tree is constructed to minimize metering time.

    Keywords: Classification, Data Mining, decision tree, demand response, hierarchical clustering, k-means, Electric Vehicle, ‎unbalanced distribution network.‎}
  • رامین نیرومندفام*، امیر نیرومندفام

    امروزه ارایه دهندگان سرویس انرژی الکتریکی ناگزیر هستند در کنار شاخص‎های اقتصادی، شاخص های اجتماعی و دیدگاه مصرف کنندگان را نیز مدنظر قرار دهند. در این مقاله با مطالعه تابع رضایت مصرف کنندگان به عنوان شاخص اجتماعی، مدل بار نوینی مبتنی بر دیدگاه غیرخطی مصرف کنندگان توسعه داده شده است. ضریب رفتار فردی پارامتر اصلی تابع رضایت و درنتیجه مدل بار پیشنهادی می باشد که برای محاسبه این نیاز به فعالیت های میدانی و آماری است. به عنوان راه کار جایگزین، در این مقاله از کشش تقاضا که یک پارامتر شناخته شده در صنعت برق است برای محاسبه ضریب رفتار استفاده شده است. همچنین برنامه ی پاسخگویی تشویق-محور نوینی مبتنی بر مدل بار پیشنهادی توسعه داده می شود. در برنامه پاسخگویی طراحی شده، نرخ تشویقی برای مشارکت مصرف کنندگان به صورت بهینه بر اساس دیدگاه فردی آن ها مشخص شود. نتایج عددی می دهند که برای مطالعه تابع مصرف انرژی الکتریکی نیاز است تا علاوه بر افزایش قیمت برق، نرخ تورم و افزایش درآمد مصرف کنندگان نیز موردبررسی قرار گیرند. همچنین نشان داده شد که برای شبکه مورد مطالعه، اجرای برنامه ی پاسخگویی بار بر روی مصرف کنندگان خانگی کمترین هزینه را دارد. حال آنکه برای دست یابی به بیشترین رفاه، مناسب تر است این برنامه ها بر روی مصارف عمومی انجام شود.

    کلید واژگان: رفتار غیرخطی, مدل بار غیرخطی, کشش تقاضا, پاسخگویی بار}
    Ramin Niromandfam*, Amir Niromandfam

    Today, electricity service providers have to consider economic index as well as social indicators and consumer perspectives. In this paper, by studying the consumer satisfaction function, a new load model based on nonlinear consumer perspective has been developed. The main variable in the proposed model is the coefficient of individual consumer behavior, which requires field and statistical activities to estimate. As an alternative solution in this paper, the relationship between demand elasticity and individual behavior coefficients has been mathematically developed to estimate these coefficients through demand elasticity information. Also, a new demand response program based on individual behavior and satisfaction function has been developed to determine the incentive rate for consumer participation in an optimal way based on their individual perspective. In the numerical results section, the data of Iran's electricity network has been selected for study. Numerical results showed that in order to study the annual consumption change, in addition to increasing prices, inflation rates and increasing consumer incomes also need to be examined. It was also shown that for the Iranian electricity grid, the demand response program implementation for the household consumers has the lowest cost. However, in order to achieve maximum welfare, it is more appropriate these programs have been applied to the public customers.

    Keywords: Non-linear behavior, non-linear load model, elasticity, demand response}
  • Amir Mortazi, Seyedamin Saeed *, Hamidreza Akbari
    The production of electrical energy from renewable sources has become an efficient solution to deal with the lack of fossil fuels, and prevent the emission of greenhouse gases and global warming. Due to the existence of different loads in terms of feeding priority, consumers can help the microgrid control center in optimizing the use of the microgrid and supplying energy to critical loads by providing the amount of load that can be interrupted or moved at different prices. Consumer pricing can reduce operating costs, especially when market prices are high. At the same time, with this method, consumers can economize on unimportant loads. In this paper, the effect of consumer pricing on the use of microgrids is analyzed considering the types of consumers and load priorities. The demand response program is achieved with the objective function of maximizing social welfare. on the other hand, the operation is principally concerned with flattening the load curve as much as possible. The flatter the load curve, the better the capacity installed in the network , and as a result, it postpones the development of generation and transmission. In this regard, an attempt is made to operate the microgrid in the presence of demand response, so that while increasing social welfare, the load curve is flat at an acceptable level. With these goals, the problem is formulated as a multi-objective objective function based on nonlinear programming GAMS optimization software used to solve the problem, and ε constraint will be used for multi-objective optimization.
    Keywords: Optimization, Operation Scheduling, Demand Response, Probabilistic Uncertainty, Social Spider Algorithm}
  • اسماعیل محبوبی مقدم*، احمد نیکوبخت، محسن زارع

    برنامه های پاسخگویی بار نقشی کلیدی در بهبود عملکرد سیستم های برق موجود ایفا می کنند. لذا، قابلیت های گوناگون و موانع چنین برنامه هایی می بایست مورد ارزیابی قرار گیرد. در این مقاله، یک مدل تصمیم گیری موثر برای تامین کنندگان سرویس انرژی با هدف چگونگی حضور در بازار روز بعد، و اختصاص توان در شبکه توزیع پایین دست ارایه شده است. به منظور در نظر گرفتن اثرات متقابل پاسخگویی بار و قیمت های برق، یک چارچوب تکراری دو مرحله ای پیشنهاد گردیده است. در این چارچوب، در یک مرحله، بازار برق شبکه بالادست تسویه گردیده تا مقادیر قیمت های حاشیه ای محلی تعیین گردد، و سپس مسیله پاسخگویی بار با هدف کاهش هزینه کل تامین انرژی در شبکه توزیع اجرا می گردد و این روند ادامه می یابد. مدل سازی بارهای منعطف با در نظر گرفتن انواع مختلف وسایل خانگی پاسخگو در یک شبکه توزیع انجام می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که استفاده از چارچوب پیشنهادی منجر به پاسخ های بهینه تر و نیز قابل اعتمادتری گردیده، و مزایای قابل توجهی برای تامین کنندگان سرویس انرژی فرآهم می آورد.

    کلید واژگان: پاسخگویی بار, تامین کنندگان سرویس انرژی, بازار روز بعد, شبکه توزیع هوشمند, شبکه انتقال}
    Esmaeil Mahboubi Moghaddam*, Ahmad Nikoobakht, Mohsen Zare

    The concept of demand response (DR) continues to evolve, and its various capabilities are being investigated to enhance the efficiency of nowadays electric power industries. To this end, the barriers that limit DR capabilities should be resolved. This paper provides a new efficient decision model for energy service providers in smart distribution networks to make the maximum use of DR potential as the most cost-effective solution. The correct and proper application of the DR problem provides special capabilities for these entities and can lead to more profit. On the other hand, participating in the upstream market and demand allocation in the downstream network are two main tasks of energy providers. These two tasks affect each other, and simultaneous attention to them is needed for more efficiency. Generally, conservative participation in the upstream market is the main problem of these entities due to the uncertainty of load forecasting, especially considering that the DR problem will aggravate this uncertainty. In these conditions, the interactions between the load curve and price changes should also be considered. To better understand, suppose that an energy provider wants to reduce its energy purchase cost by applying DR. This entity initially forecasts its load consumption and participates in the electricity market. After market clearing, the values of locational marginal price (LMP) are determined for the next 24 hours. Now, applying DR and moving the load consumption to the less expensive hours will reduce the final purchase cost. However, moving the load consumption leads to changes in the LMP values in the substation bus of the distribution network. It is due to the dependencies between the load consumption and the prices. Disregarding these dependencies will limit DR capabilities. Therefore, a new two-step sequential framework is proposed in this paper to enhance the performance of the energy providers in the smart distribution network. The main problem is the optimization of the power purchase cost for the downstream network using DR. The subsidiary problem includes electricity market modeling. The load curve is determined in the main problem, and the amounts of the energy price under different conditions are determined in the subsidiary problem recursively. This framework guides the energy provider to analyze how market clearing affects DR and vice versa. To model load flexibility, a residential distribution network with different types of responsive appliances is utilized, and the model is studied using two case studies. The results demonstrate that applying the proposed framework leads to more reliable and optimal results and has significant benefits for the strategic performance of energy service providers.

    Keywords: Demand response, Energy service provider, Day-ahead market, Smart distribution network, Transmission network}
  • فاطمه شیبانی، مژگان ملاحسنی پور، هنگامه کشاورز

    در بستر سیستم‌های قدرت هوشمند، تعیین پتانسیل منابع پاسخگویی تقاضا به علت اثرگذاری بر تمامی سیاست‌های تصمیم‌گیری حوزه انرژی حایز اهمیت است. در مقاله حاضر، پتانسیل منابع پاسخگویی تقاضا در حضور تجهیزات سرمایشی و گرمایشی، با استفاده از روش الگوریتم طبقه‌بندی k-means به عنوان یک روش داده‌کاوی، تعیین می‌شود. ابتدا داده‌های انرژی مصرفی در ساعات پیک دوره‌های گرم (بهار و تابستان) و دوره‌های سرد (پاییز و زمستان)، با توجه به تغییرات قیمت و دما، با استفاده از الگوریتم k-means در خوشه‌های مختلفی گروه‌بندی می‌شوند. خوشه‌هایی با امکان حضور وسایل سرمایشی و گرمایشی، انتخاب می‌شوند. سپس نمودار بازه اطمینان داده‌های انرژی مصرفی در خوشه‌های منتخب با توجه به تغییرات قیمت انرژی ترسیم می‌گردد. با توجه به فاصله کمینه و بیشینه در میانگین داده‌های موجود در آستانه بالا و آستانه متوسط نمودار بازه اطمینان، پتانسیل نامی منابع پاسخگویی تقاضا (بار انعطاف‌پذیر) به دست می‌آید. اطلاعات انرژی مصرفی، دما و قیمت انرژی شبکه برق BOSTON در یک افق زمانی شش‌ساله به منظور ارزیابی مدل پیشنهادی استفاده می‌شود.

    کلید واژگان: انرژی مصرفی, پاسخگویی بار, داده کاوی, شبکه هوشمند, قیمت, تغییرات دمایی}
    fatemeh sheibani, M. Mollahassani-pour

    Under the smart power systems, determining the amount of Demand Response Resources(DRRs) potential is considered as a crucial issue due to affecting in all energy policy decisions. In this paper, the potential of DRRs in presence of cooling and heating equipment are identified using k-means clustering algorithm as a data mining technique. In this regard, the energy consumption dataset are categorized in different clusters by k-means algorithm based upon variations of energy price and ambient temperature during peak hours of hot (Spring and Summer) and cold (Autumn and Winter) periods. Then, the clusters with the possibility of cooling and heating equipment’s commitment are selected. After that, the confidence interval diagram of energy consumption in elected clusters is provided based upon energy price variations. The nominal potential of DRRs, i.e. flexible load, will be obtained regarding the maximum and minimum differences between the average of energy consumption in upper and middle thresholds of the confidence interval diagram. The energy consumption, ambient temperature and energy price related to BOSTON electricity network over a six-year horizon time is utilized to evaluate the proposed model.

    Keywords: Energy consumption, demand response, data mining, smart grid, energy price, temperature variations}
  • محمد میرزایی، سیامک محمدی

    کاربردهای تحمل‌پذیر عدم دقت مانند پردازش تصویر و یادگیری ماشین به دلیل محدودیت‌های حس انسان یا ماهیت کاربرد، قابلیت تحمل عدم دقت را دارند. استفاده از محاسبات تقریبی در این کاربردها می‌تواند به کاهش قابل توجهی در توان، تاخیر و مساحت منجر شود. در این مقاله دو تمام‌جمع‌کننده تقریبی و یک جمع‌کننده تقریبی با خطای کم ارایه شده و اثرات تغییرپذیری قالب به قالب ولتاژ آستانه روی این مدارها مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای ارزیابی خطا و تغییرپذیری، از این تمام‌جمع‌کننده‌های تقریبی در ساختار جمع‌کننده با انتشار نقلی و الگوریتم‌های پردازش تصویر sharpening و smoothing استفاده شده است. از نظر سه پارامتر حاصل‌ضرب- توان- تاخیر، دقت و مساحت برای ورودی‌های با توزیع یکنواخت، تمام‌جمع‌کننده پیشنهادی 1 و از نظر حداکثر نسبت سیگنال به نویز برای کاربردهای واقعی، تمام‌جمع‌کننده پیشنهادی 2 و جمع‌کننده پیشنهادی، بهترین عملکرد را دارند.

    کلید واژگان: تغییرپذیری, تمام جمع کننده تقریبی, جمع کننده تقریبی, کاربردهای تحمل پذیر عدم دقت, محاسبات تقریبی}
    Mohammad Mirzaei

    In imprecision-tolerant applications such as image processing and machine learning, imprecision can be tolerated because of the nature of the application itself or the limitation of human senses. By using the approximate computation in these applications, significant power, delay, or area reductions can be achieved. In this paper, two approximate full adders and an approximate adder, with low error are proposed. The effects of die-to-die (D2D) process variation on the threshold voltage of approximate circuits have been evaluated. For evaluating the accuracy and the variability, these approximate full adders have been used and analyzed in the ripple carry adder structure, image Sharpening and image Smoothing algorithms. In terms of power-delay-product (PDP), accuracy, and area for uniformly distributed inputs, the proposed approximate full adder 1, exhibits the best performance, and the proposed approximate full adder 2 and the proposed approximate adder, show the best peak-signal-to-noise ratio (PSNR) for real images.

    Keywords: Process variation, approximate full adder, approximate adder, imprecision-tolerant applications, approximate computing, demand response}
  • محسن صرامی، مجید معظمی، غضنفر شاهقلیان

    یکپارچه‌سازی منابع تجدیدپذیر به منظور تامین بار محلی باعث به وجود آمدن مفهومی به نام ریزشبکه شده است. با ورود گسترده ریزشبکه‌ها، مدیریت انرژی و بهره‌برداری از سیستم‌ و منابع در شرایط بازار برق از وظایف مهم مدیریت بهره‌برداری ریزشبکه است. در این مقاله مسیله بهره‌برداری ریزشبکه با در نظر گرفتن مسایل اقتصادی، فنی و همچنین با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های مربوط به بار مصرفی، سرعت باد و تابش خورشید در شرایط بازار برق مدل‌سازی شده است. یکی از مباحث مهم در شرایط بازار برق بحث مشارکت واحدها در شرایط قیمت واقعی است. بر این اساس چهارچوبی به منظور بهره‌برداری بهینه و مصرف انرژی بارهای کنترل‌پذیر در شرایط بهره‌برداری یکپارچه از منابع انرژی توزیع‌شده دارای عدم قطعیت، از دیدگاه مصرف‌کننده ارایه می‌شود. مسیله بهینه‌سازی مورد نظر به صورت یک مسیله برنامه‌ریزی خطی تصادفی دومرحله‌ای، با هدف کمینه‌سازی هزینه بهره‌برداری ریزشبکه و هزینه مورد انتظار پرداختی مصرف‌کننده و با در نظر گرفتن نیاز مصرف‌کننده به برخی از بارهای کنترل‌پذیر خود در بازه‌های زمانی مورد نظر او و محدودیت‌های بارها و نیز محدودیت‌های اعمال‌شده از جانب شرکت برق مدل می‌شود که با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام سالپ حل می‌گردد. برای مدل‌سازی بازار برق خرده‌فروشی، تعرفه‌های RTP و IBR مورد استفاده قرار می‌گیرد تا هم نوسانات قیمت عمده‌فروشی بهتر منعکس شود و هم از هم‌زمانی مصرف جلوگیری گردد. در این روش قیمت به جای مشخصبودن در کل دوره برنامه‌ریزی، تنها در تعداد محدودی از ساعات آینده، از جانب خرده‌فروش به مصرف‌کننده اعلام می‌شود. در این شرایط هر گونه زمان‌بندی بارهای کنترل‌پذیر نیازمند پیش‌بینی قیمت است و این در حالی است که پیش‌بینی قیمت، عدم قطعیت‌هایی را به همراه خواهد داشت. این عدم قطعیت با تولید سناریوهایی برای متغیر تصادفی قیمت آینده با استفاده از روش مونت‌کارلو، مدل‌سازی می‌شود. روش پیشنهادی با استفاده از نرم‌افزار MATLAB شبیه‌سازی و توانایی آن نشان داده شده است.

    کلید واژگان: الگوریتم سالپ, انرژی های تجدیدپذیر, بازار برق, بهره برداری بهینه, ریزشبکه, ذخیره سازی انرژی}
    Mohsen Sarami

    Integrating renewable resources to provide local load has created a concept called microgrid. With the widespread introduction of microgrids, energy management and system utilization and resources in the electricity market are important tasks of microgrid management. In this paper, the problem of microgrid utilization is modeled taking into account economic, technical and uncertainties related to power consumption, wind speed and solar radiation in electricity market conditions. One of the most important issues in the electricity market is the discussion of the participation of units in real price conditions. In this paper, a framework for the exploitation of electricity and the consumption of controllable loads through integrated utilization of distributed energy sources of uncertainty is presented from a consumer perspective. The optimization problem is a two-step stochastic linear programming that minimized the cost of microgrid operation and expected cost of consumers considering the consumer’s requirement for controllable loads in the desire time interval and distribution company constraints that solved by using Salp swarm optimization algorithm. RBT and IBR tariffs are employed for modeling retail power market for better reflection of wholesale price volatility and avoid of the concurrent use of consumers. In this method price announced to the consumers by retailers only is limited specific later hours instead of the entire operation period. In this condition any timing of controllable loads need to price forecasting, while this forecasting have some uncertainties. These uncertainties are modeled using Monte Carlo method for stochastic price variable scenario generation. MATLAB software is employed for simulation and verification of the proposed method.

    Keywords: Optimal operation, microgrid, renewable energies, energy storage, Salp swarm algorithm, power market, demand response}
  • Amirali Shahkoomahalli, Amangaldi Koochaki *, Heidarali Shayanfar
    The spread of the smart grid has led to the widespread penetration of small-scale distributed ‎energy resources. Distributed generations (DGs) include conventional small-scale power plants and ‎renewable energies with no pollutant emission. This paper presents two-stage stochastic planning ‎for the participation of a virtual power plant (VPP) in energy and reserve markets in the presence ‎of demand response (DR) programs. The proposed VPP consists of various power generation sources, including wind turbines, ‎photovoltaics (PV),combined heat and power (CHP) units, microturbines, and boilers; power ‎storage sources, including battery storage systems (BSS) and thermal buffer tank (BT); and also ‎energy consumers, including electric vehicles (EV) and end consumers‎.The designed VPP enables participation in these markets by ‎aggregating DERs. Probability distribution functions are applied to generate scenarios based on ‎the existing uncertainties in renewable energy generation, energy price, and consumer demand. ‎The number of possible scenarios is reduced using a scenario reduction technique. Two-stage ‎stochastic planning is proposed to manage the designed VPP. The results suggest that participation ‎in DR programs leads to a considerable increase in optimal operational profit of the VPP. ‎
    Keywords: Demand Response, Virtual power plant, distributed generations, Renewable energies}
  • علی فروتنی، محمد رستگار*

    افزایش مصرف انرژی الکتریکی، مسئله ای است که همواره به عنوان یکی از چالش های تامین کنندگان برق مطرح بوده است. به دنبال افزایش مصرف، برنامه های پاسخ گویی بار که سعی در مدیریت مصرف انرژی با اهدافی نظیرکاهش هزینه ها و افزایش قابلیت اطمینان دارند، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند. از طرفی هوشمندسازی مصرف کنندگان، امکان بهره گیری هرچه بیشتر از هوش مصنوعی جهت مدیریت انرژی را میسر ساخته است. این مقاله، روشی برای مدیریت مصرف انرژی خانگی با هدف کمینه کردن قبض برق و نارضایتی مشترک ارایه می دهد. با تفکیک بارهای خانه به سه دسته بار های غیرقابل کنترل، قابل جابه جایی و قابل کنترل، یادگیری تقویتی چند عاملی با الگوریتم Q-Learning راهکاری است که در این مقاله برای اتخاذ تصمیمات بهینه در رابطه با هر یک از وسایل خانه در نظر گرفته شده است. به دلیل ماهیت الگوریتم Q-Learning، روش پیشنهادی در این مقاله برخلاف روش های برنامه ریزی عدد صحیح امکان افزودن وسایل بیشتری از خانه و حل مسئله های پیچیده تری را داراست. پیاده سازی روش پیشنهادی این مقاله در بخش مطالعه عددی منجر به کاهش قبض برق مشترک تا 8/24 درصد گردید. همچنین، نتایج حاصل از اعمال روش ارایه شده حاکی از صحت عملکرد آن می باشد.

    کلید واژگان: مدیریت مصرف انرژی, یادگیری تقویتی, هوش مصنوعی, پاسخ گویی}
    Ali Forootani, Mohammad Rastegar*
    Introduction

    In developed societies, residential customers use high-level appliances. The progress in the smart grids and the internet of things have eased the way for home energy management to schedule controllable appliances. Looking to demand increment, demand response strategies aiming at energy management, to achieve goals such as demand reduction and improving reliability, has received attention. A deep review of the existing literature shows the notable efforts put into optimizing the home energy management problem through classic and meta-heuristic optimization algorithms such as game theory, genetic algorithm, and PSO. But, it is worth saying that these algorithms are not pragmatic due to the inherent nature of the home energy management problem. To be more precise, as the environment of the problem changes continuously, these algorithms fail to solve the problem. Hence, some essential assumptions such as considering fixed scenarios are presumed in previous works to enable the conventional algorithm to solve the problem. This is while machine learning addresses this issue by extracting the main features from input data and constructing a general description of the environment. Implementation of machine learning-based algorithms to a home energy management problem requires smart appliances. Hence, in the case of having a smart home, taking the advantage of artificial intelligence for energy management would be feasible and useful. It should be noted that electricity cost reduction can make the demand response program inviting, where customer satisfaction is taken into consideration. Accordingly, customer satisfaction should be considered in the problem formulation. Regarding the mentioned issues, lately, with the remarkable progress in machine learning, novel algorithms evolved for solving optimal decision-making problems such as demand response. Machine learning can be categorized into three main categories, namely supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning (RL). Among them, reinforcement learning has shown notable performance in decision-making problems. Q-Learning is a model-free RL algorithm that solves nonlinear problems through estimating and maximizing the cumulative reward, triggered by decided actions. The fundamental idea of this algorithm is to identify the best action in each situation. This paper aims to provide a day-ahead demand response program for a smart home. It is done by specifying the quantity of the energy consumption of each appliance, aiming to reduce the electricity cost and user dissatisfaction. In this respect, it is presumed that the smart home is equipped with smart appliances. Moreover, smart meters are installed on appliances to monitor the statuses and receive the command signals from the devices at each hour. These appliances can be divided into three categories, non-responsive, time-shiftable, and controllable loads. Dishwasher and washing machine as time-shiftable loads, EV, air conditioner, and lighting system as controllable loads, and TV and refrigerator as non-responsive loads are taken into account. All in all, we recommend an advanced home energy management system proposing the following contributions: i) Proposing a day-ahead multi-agent Q-Learning method to minimize the electricity cost. ii) Proposing a satisfaction-based framework, which employs a precise model of the customer dissatisfaction functions (i.e., thermal comfort, battery degradation, and desirable operation period). 

    Materials and methods

    In this paper, a multi-agent Q-Learning approach is used to solve the home energy management for a smart home. Q-learning is a popular model-free algorithm among reinforcement learning algorithms, due to the fact that its convergence is proven, and it is feasible to implement, as well. In order to deploy Q-Learning on a home energy management system, first of all, smart home should be formed as a Markov decision process. A Markov decision process consists of four fundamental parameters namely, state, action, reward, and transition probability matrix. Afterward, an agent is trained through experiencing a specific state, taking an action, transition to a new state, and calculating the cumulative reward. By doing so, after visiting a considerable number of states and taking diverse decisions, it will learn gradually to select the optimum action whatever the state is.Another fundamental aspect of this paper is the proposed approach to take customer satisfaction into account. In this paper, a non-linear thermal comfort model, non-linear desirable operation period model, and linear battery degradation model are deployed to consider the customer dissatisfaction, precisely. It should be noted that all simulations have been implemented by python 3.6 programming language without making use of any commercial solver. 

    Result

    Various case studies have been designed to verify the effectiveness of the proposed method. Scenario 1 is designed to simulate the behavior of a smart home associated with a random manner of energy usage. Scenario 2 is designed to verify the effectiveness of the proposed home energy management system, where Q-Learning is conducted. In this case, battery degradation is overlooked. Scenario 3 is similar to the previous one, where battery degradation is also taken into consideration. Comparing the obtained results indicates that the proposed algorithm has successfully reduced the electricity bill by 31.3% and 24.8% in scenarios 2 and 3, respectively. It is worth saying that customer satisfaction is not violated in mentioned scenarios. Furthermore, in order to evaluate the effect of thermal comfort on the electricity bill, another case study is deployed, where the thermal comfort coefficient is decreased to smaller magnitudes. As expected, the less thermal comfort coefficient, the less electricity bill. The reason behind this is that having a lower thermal comfort coefficient leads to less importance of temperature control compared to the electricity bill.

    Conclusion

    This paper proposed a method for home energy management, regarding minimizing the electricity bill and user discomfort. In this paper, a multi-agent reinforcement learning via Q-Learning is used to make optimal decisions for home appliances, which are categorized into non-shiftable loads, time-shiftable loads, and controllable loads. Comparing to classic optimization methods, the proposed approach in this paper is capable of modeling more appliances and solving complex problems, due to the inherent nature of the Q-Learning algorithm. Implementing the proposed method in the numerical study section led to a 24.8% electricity bill reduction. The numerical results prove the effectiveness of the proposed approach.

    Keywords: Energy management, Reinforcement learning, Artificial intelligence, Demand response}
  • مهدی نیکزاد، ابوذر صمیمی*

    در این مقاله، یک مدل برنامه ریزی تصادفی دو مرحله ای مبتنی بر بهینه سازی چند هدفه به منظور بهره برداری بهینه ریزشبکه هوشمند با هدف کمینه سازی هزینه بهره برداری و آلاینده های زیست محیطی با حضور منابع تجدیدپذیر و پاسخگویی بار پیشنهاد شده است. در مدل پیشنهادی، خطای پیش بینی توان منابع تجدیدپذیر به وسیله توابع چگالی احتمال مدلسازی شده و برنامه های پاسخ بار، جهت پوشش عدم قطعیت توان منابع تجدیدپذیر استفاده شده است. در مدل مساله فرض می شود که بهره بردار ریزشبکه برای مدیریت بهینه شبکه، در دو حوزه بهره برداری در وضعیت پایه و حوزه مربوط به سناریوهای مختلف برای تولید منابع تجدیدپذیر، تصمیم گیری می کند. وضعیت پایه ی ریز شبکه، اشاره به حالتی است که توان منابع تجدید پذیر برابر با مقادیر پیش بینی شده در نظر گرفته شوند. برای حل مساله، از روش بهینه سازی چندهدفه ازدحام ذرات (MOPSO)[i] و برای استخراج خروجی از فضای پرتو، از روش TOPSIS استفاده شده است. مدل پیشنهادی بر روی یک ریزشبکه هوشمند نمونه پیاده سازی شده و نتایج عددی نشان دهنده کارایی مدیریت سمت تقاضا در کاهش هزینه ها، آلایندگی و پوشش عدم قطعیت ناشی از توان تولیدی منابع بادی و خورشیدی می باشد.

    کلید واژگان: ریز شبکه هوشمند, منابع تجدید پذیر, عدم قطعیت, پاسخ بار, برنامه ریزی انرژی و رزرو, برنامه ریزی تصادفی}
    Mehdi Nikzad, Abouzar Samimi*

    In this paper, a two-stage stochastic programming model based on a multi-objective optimization has been proposed for optimal operation of smart micro-grid (MG) aiming at minimizing operational costs and environmental emissions in presence of renewable resources and demand response. In the presented model, the forecasting error of the renewable resources productions is modeled by probability density functions and demand response has been implemented to cover the uncertainty of the renewable resources. Here, it is assumed that the MG operator decides on two stages for optimum management of its network; first stage is the operation in the base state and the second one is pertaining to the domains of different scenarios for generation of renewable resources. The base state of the micro-grid refers to the situation in which the active power productions of renewables are equal to the predicted values. To solve the problem, Multi-Objective Particle Swarm Optimization method has been used and TOPSIS technique has been applied to extract the output from the Pareto Frontier. The proposed approach is applied to a typical MG and the numerical results show the efficiency of demand side management in reducing costs and environmental emissions as well as covering the uncertainty resulting from renewables.

    Keywords: Smart Micro-Grid, Renewable Resources, Uncertainty, Demand Response, Energy, Reserve Scheduling, Stochastic Programming}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال