کنفرانس منطقه ای سیرد

صفحه اصلی / یازدهمین کنفرانس منطقه ای سیرد

ارزیابی اقتصادی استفاده از باتری‌های ذخیره‌ساز انرژی در شبکه توزیع برق شهرستان اصفهان

نویسندگان :

مهرداد دادخواه¹ مجید پورقادری² عباس رفیعی³ مرسل صالحی⁴ حبیب اله مظاهری⁵

1- شرکت توزیع نیروی برق شهرستان اصفهان 2- شرکت توزیع نیروی برق شهرستان اصفهان 3- شرکت توزیع نیروی برق شهرستان اصفهان 4- شرکت توزیع نیروی برق شهرستان اصفهان 5- شرکت توزیع نیروی برق شهرستان اصفهان

کلمات کلیدی :

باتری،ذخیره ساز،کاهش پیک بار،ابعاداقتصادی

چکیده :

استفاده از ذخیره‌سازهای انرژی مبتنی بر باتری در شبکه‌های توزیع نیروی برق مزایای زیادی را برای شرکت‌های توزیع فراهم می‌آورد که از جمله آن می‌توان به ایجاد بستر برای کنترل فلوی توان و حرکت به سمت شبکه‌های توزیع فعال و هوشمند، کاهش پیک بار شبکه و تعویق در سرمایه‌گذاری شبکه، کاهش تلفات توان و تلفات انرژی شبکه، بهبود شرایط بهره‌برداری شبکه، جبران‌سازی توان راکتیو و افزایش کیفیت توان شبکه، افزایش قابلیت اطمینان شبکه، کاهش اثر عدم قطعیت‌های تولیدات پراکنده مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر و در نتیجه افزایش نفوذ این واحدها در شبکه اشاره کرد. علاوه بر این در سمت مشترکین نیز وجود باتری‌های ذخیره‌ساز مزایایی از جمله امکان مدیریت مصرف و کاهش هزینه‌های برق مصرفی را فراهم می‌آورد. یک موضوع مهم در بکارگیری باتری‌ها در شبکه توزیع، بررسی ابعاد اقتصادی استفاده از باتری‌ها در شبکه و سودآوری آن برای شرکت توزیع و سرمایه‌گذار خصوصی است که به عنوان هدف این مقاله مورد توجه قرار گرفته است. باتری‌ها یکی از دارایی‌های کلیدی در شبکه‌های هوشمند در حال گسترش به حساب می‌آیند و بنابر ادعای مؤسسه تحقیقات سیستم‌های قدرت (EPRI) در آینده نزدیک در همه بخش‌های سیستم قدرت حضور فعال خواهند داشت [1]. با توجه به اینکه باتری‌ها دارای تکنولوژی جدیدی هستند و هزینه سرمایه‌گذاری قابل توجهی دارند لازم است بکارگیری از آن‌ها در شبکه توزیع به صورت بهینه و با در نظر گرفتن ابعاد فنی و اقتصادی آن‌ها صورت گیرد. در کشورهای مختلف نظیر ایتالیا، ژاپن، کره جنوبی و بریتانیا پروژه‌های مرتبط با باتری به منظور ارزیابی عملکرد و حمایت در راستای افزایش نفوذ آن‌ها در شبکه انجام شده است. علاوه بر این کشورهای مختلف سیاست‌گذاری‌های متنوعی را در راستای گسترش باتری‌ها در شبکه الکتریکی خود وضع کرده‌اند [2]. بر اساس مرجع [2] استفاده از باتری‌ها در سمت مشترکین در کشور کره جنوبی سودآور ارزیابی شده است. در مرجع [3] تحلیل هزینه–فایده برای نصب باتری‌ها در شبکه توزیع اولیه و ثانویه انجام شده است و بر روی مزایای اقتصادی باتری‌ها تأکید شده است. علاوه بر این، یک مدل فنی-اقتصادی برای استفاده بهینه از باتری‌ها در شبکه توزیع در مرجع [4] گسترش داده شده و امکان‌پذیری گسترش نفوذ باتری‌های در شبکه از دیدگاه فنی و اقتصادی ارزیابی شده است. سودآوری شرکت توزیع مجهز به باتری در بازار انرژی در مرجع [5] بررسی شده است و نشان داده شده که امکان سودآوری برای شرکت توزیع در بازار انرژی وجود دارد. با توجه به لزوم بکارگیری باتری‌ها در شبکه‌های توزیع برق کشور ایران، لازم است یک تحلیل فنی-اقتصادی مؤثر به منظور بررسی ابعاد فنی و همچنین تحلیل سودآوری سرمایه‌گذاری بر روی باتری‌ها در دستور کار قرار گیرد. در این مقاله هدف بکارگیری بهینه باتری‌ها و تعیین تعرفه‌های بهینه برای خرید/فروش انرژی شارژ/دشارژ باتری‌ها در شبکه توزیع فشار متوسط و فشار ضعیف تحت مدیریت شرکت توزیع برق است به گونه‌ای که سودآوری سرمایه‌گذاری بر روی باتری‌ها تضمین شود و اهداف فنی و اقتصادی شرکت توزیع نیز محقق شود. روش پژوهش و نتایج حاصل در چارچوب ارائه شده مدل بکارگیری باتری‌ها در شبکه و تعیین تعرفه بهینه فروش توان شارژ به باتری‌ها و خرید توان دشارژ از باتری‌های نصب شده در شبکه تعیین می‌شود. در این راستا در ابتدا به منظور تعیین آرایش بهینه باتری‌ها در شبکه (شامل نوع، ظرفیت و مکان نصب باتری‌ها) شرکت توزیع با هدف کاهش تلفات و پیک‌سائی اقدام به کمینه کردن هزینه‌های خود می‌کند و همچنین با توجه به پروفیل بار شبکه در سناریوهای بهره‌برداری مختلف، برنامه بهره‌برداری بهینه از باتری‌ها (شامل زمان شارژ/دشارژ و میزان توان شارژ/دشارژ در شبانه‌روز) به دست می‌آید. سپس با تعیین آرایش بهینه باتری‌ها در شبکه و همچنین برنامه بهره‌برداری بهینه از باتری‌ها که از دیدگاه شرکت توزیع و با هدف بهبود شرایط شبکه به دست می‌آید، مدل تعیین تعرفه بهینه فروش توان شارژ به باتری‌ها و خرید توان دشارژ آن‌ها به منظور تضمین سودآوری سرمایه‌گذاری بر روی باتری‌ها ارائه می‌شود. در تحلیل اقتصادی باتری‌ها، هزینه‌های مربوط به خرید و نصب، تعمیر و نگهداری و بهره‌برداری از باتری‌ها در طول عمر باتری مورد توجه قرار می‌گیرد. همچنین شاخص‌های مختلفی نظیر، حداقل سود مورد انتظار و نسبت سود به هزینه به منظور تضمین سودآوری سرمایه‌گذاری در این بخش مورد استفاده قرار گیرد. با پیاده‌سازی مدل در بخشی از شبکه فشار متوسط و فشار ضعیف تحت نظارت شرکت توزیع برق شهرستان اصفهان، مکان بهینه، نوع و ظرفیت بهینه باتری‌ها برای نصب در شبکه به دست می‌آید. همچنین، برنامه بهینه شارژ و دشارژ باتری‌ها مشخص می‌شود. شکل 1 برنامه شارژ و دشارژ تجمیعی باتری‌ها در شبکه فشار متوسط را نشان می‌دهد. همچنین تعرفه بهینه خرید توان دشارژ باتری‌ها در سناریوهای بهره‌برداری مختلف در حالت اعمال تعرفه خانگی برای فروش توان شارژ به باتری‌ها در شکل 2 نشان داده شده است.