Security constrained optimal redispatch management in balancing markets
Dengeleme piyasalarında güvenlik kısıtlı optimal elektrik üretim talimatı yönetimi
- Tez No: 824443
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ NEZİH GÜVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji ve Güç Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Her iletim sistemi işletmecisinin temel fonksiyonu, sistemin kararlı ve güvenilir işletimi için gerekli olan yan hizmetleri gerçek zamanlı dengeleme piyasasından temin etmektedir. Dengeleme piyasasında işletmeci aktif güç üretimini kontrol eder ve iletim sisteminde gerçekleşen bir veya birden fazla ekipmandaki aşırı yüklenme veya N-1 durumunda güvenlik kriterlerinin ihlalini, yani sistem kısıtlarını yönetir. Kısıt yönetimi genellikle işletmecilerin tecrübelerine dayalı olarak üretimin yeniden dağıtımı ile sağlanır. Bununla birlikte işletmecinin yönetmeliklere göre yan hizmetleri ekonomik, şeffaf ve ayrım gözetmeden tedarik etme yükümlülüğü bulunmaktadır. Bu tez sistem işletmecisi için ekonomi ve güvenlik açısından kısıt durumunu ortadan kaldırmak amacıyla en uygun üretim talimatını belirleyen algoritmanın geliştirilmesini hedeflemektedir. Önerilen algoritma enerji üreticilerinin dengeleme piyasalarındaki teklif stratejilerini, generatörlerin fiziksel limitlerini ve iletim kısıtlarını dikkate alır. Birden fazla üretim birimi için tek maliyeti formülasyonunu uygulayabilerek farklı sistem bağlantı noktalarında generatörlere sahip santrallerin ve toplayıcıların sanal santrallerinin modellenmesini destekler. Kısıt talimatı belirleme işlemi düzeltici ve önleyici aksiyonları hesaplayabilecek bir optimal güç akış problemi olarak tanımlanmıştır. Sağlam ve hızlı bir uygulama elde etmek amacıyla üretim değişikliklerinin öncesi ve sonrasındaki şebeke koşullarının yakınlıklarını kullanarak şebeke durumuna bağlı linearizasyon tekniği uygulanmıştır. Klasik DC OPF formülasyonlarının aksine reaktif güç akışlarının ve gerilim büyüklüklerinin optimizasyonda dikkate alınması sağlanmıştır. Sonuçların doğruluğunu artıran ve aksiyon sayınını minimumda tutmayı sağlayan stratejiler geliştirilmiştir. Önerilen algoritma standart test şebekelerinde ve gerçek büyük ölçekli bir elektrik şebekesi ile test edilmiştir. Güvenlik kısıtlarını içeren optimizasyon probleminin çözümünde Benders Decomposition tekniği uygulanmıştır, bu sayede 1M'dan fazla değişkene sahip büyük optimizasyon problemlerinin bir dakikanın altında çözümü sağlanabilmiştir. Geliştirilen uygulama büyük bir elektrik iletim sisteminde gerçek zamanlı işletmede kullanılacak bir karar destek sistemi olarak kullanıma sunulmuştur ve uygulamada geçen bir yıllık süre zarfından işletmede gerçekleştirilen talimat maliyetinin daha altında çözümlerin alınabildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
A core function of each Transmission System Operator (TSO) is the procurement of ancillary services in real-time balancing markets, necessary for a stable and reliable operation of the system. In a balancing market, TSO controls the active power generation and manages congestions in the transmission network in the sense of single or multiple elements over-loadings or violations of the N-1 security criterion. Congestion management is achieved by rescheduling generation using mainly operators' experiences. However, TSO has legal obligations to procure ancillary services in accordance to economic, transparent, non-discriminatory procedures. This thesis aims to develop an algorithm for TSO to decide the optimum redispatch in the sense of economy and security to eliminate transmission bottlenecks. The suggested algorithm considers the bidding strategies of power producers in balancing markets, physical constraints of generators, and transmission constraints. Single cost formulation for multiple generation units can be applied to the problem so that power plants whose generators locate at different voltage levels and virtual power plants of aggregators can be modeled. The problem is formulated as an optimal power flow to calculate both corrective and preventive actions. To obtain a robust application, state-dependent linearization techniques are applied to network constraints thanks to the nature of the close states of pre- and post-operating points of redispatch actions. Unlike the classical DC OPF formulation, reactive power flows and voltage magnitudes are considered in the optimization. Accuracy-enhancing approaches and strategies to minimize the number of control actions have been developed. The proposed algorithm is tested with standard test cases and a real large-scale electricity network. Benders Decomposition technique is utilized for solving security-constrained formulation; thus, large-scale optimization problems (such as those with more than 1M variables) can be solved in less than a minute. The developed application is deployed as a decision support system for a large-scale transmission network in real-time operation for a year, and it has been observed to produce more economical redispatches.
Benzer Tezler
- Güç sistemlerinde tıkanıklık durumlarında bara fiyatlarının güvenlik kısıtlı optimal güç akışı yöntemi ile incelenmesi
Locational marginal price analysis in case of congestion of power system using security constraint optimal power flow
ÖZGE GÜREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ÇAĞLAR
- Rüzgâr enerjisi kaynakları içeren güç sistemleri için güvenlik kısıtlı optimal güç akışı çözümü
Security constrained optimal power flow solution for power systems including wind energy generation
ALİŞAN AYVAZ
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- High-performance optimization methods for emerging power systems
Başlık çevirisi yok
TUNCAY ALTUN
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of Texas at ArlingtonElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DAVOUDİ
PROF. DR. RAMTIN MADANI
- The impact of photovoltaic power plant penetration level on security constrained unit commitment and an approach for reducing curtailment of pv energy
Fotovoltaik elektrik santral yaygınlığının güvenlik kısıtlı ünite devreye alma üzerindeki etkisi ve fotovoltaik enerji sınırlandırılmasını azaltmak için bir yaklaşım
ÖZGÜR KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAKİ ZAFER ÜNVER
- Optimal parameter encoding strategies for estimation theoretic secure communications
Kestirim kuramsal güvenli haberleşme için optimal parametre kodlama stratejileri
ÇAĞRI GÖKEN
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN GEZİCİ