Optimal Renewable Resources Mix for Distribution System Energy Loss Minimization

ABSTRACT

It is widely accepted that renewable energy sources are the key to a sustainable energy supply infrastructure since they are both inexhaustible and nonpolluting. A number of renewable energy technologies are now commercially available, the most notable being wind power, photovoltaic, solar thermal systems, biomass, and various forms of hydraulic power. In this paper, a methodology has been proposed for optimally allocating different types of renewable distributed generation (DG) units in the distribution system so as to minimize annual energy loss .The methodology is based on generating a probabilistic generation-load model that combines all possible operating conditions of the renewable DG units with their probabilities, hence accommodating this model in a deterministic planning problem. The planning problem is formulated as mixed integer nonlinear programming (MINLP), with an objective function for minimizing the system’s annual energy losses. The constraints include the voltage limits, the feeders’ capacity, the maximum penetration limit, and the discrete size of the available DG units. This proposed technique has been applied to a typical rural distribution system with different scenarios, including all possible combinations of the renewable DG units. The results show that a significant reduction in annual energy losses is achieved for all the proposed scenarios.

INTRODUCTION

ELECTRICAL power systems are evolving from today’s centralized bulk systems, with generation plants connected to the transmission network, to more decentralized systems, with smaller generating units connected directly to distribution networks close to demand consumption. This type of generating unit is known as distributed generation (DG). Environmental consciousness and sustainable development based on long-term diversification of energy sources are key drivers of these changes, which have contributed to the promotion of renewable energy sources. Technologies that can supply renewable power to consumers at reasonable prices without degrading the security and reliability of the distribution system have vast potential. If this goal of effectively incorporating renewable power into the electricity supply is to be achieved, the special technical and economic challenges that the intermittent nature of renewable power generation introduces must be met.

چکیده

به طور گسترده ای پذیرفته شده است که منابع انرژی تجدید پذیر کلیدی برای زیرساخت های تامین انرژی پایدار هستند، زیرا آنها هم بی پایان و هم غیر قابل تمیز هستند. تعدادی از فن آوری های انرژی های تجدید پذیر در حال حاضر در دسترس هستند، مهمترین آنها از قدرت باد، فتوولتائیک، سیستم های حرارتی خورشیدی، زیست توده و انواع مختلف قدرت هیدرولیک است. در این مقاله یک روش شناسی برای بهینه سازی تخصیص انواع مختلفی از واحدهای تولید مجدد تولید (DG) در سیستم توزیع پیشنهاد شده است تا حداقل میزان تلفات انرژی سالانه را به حداقل برساند. این روش مبتنی بر تولید یک مدل بارگذاری نسبی احتمالی است که تمام احتمالات را ترکیب می کند شرایط کار واحدهای DG تجدید پذیر با احتمالات آنها، از این رو، این مدل را در یک مسئله برنامه ریزی قطعی قرار می دهد. مشکل برنامه ریزی به عنوان برنامه ریزی غيرخطی عدد صحیح مخلوط (MINLP)، با یک تابع هدف برای به حداقل رساندن تلفات انرژی سالانه سیستم، فرموله شده است. محدودیت ها شامل محدودیت های ولتاژ، ظرفیت فیدر، حداکثر حد نفوذ و اندازه گسسته واحدهای DG در دسترس می باشد. این تکنیک پیشنهادی به یک سیستم توزیع روستایی معمولی با سناریوهای مختلف، از جمله تمام ترکیبات احتمالی واحدهای DG تجدید شده، اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که کاهش قابل توجهی در تلفات انرژی سالانه برای تمامی سناریوهای پیشنهادی حاصل شده است.

مقدمه

سیستم های برق الکتریکی از سیستم های فله ای متمرکز امروزه با نیروگاه های تولیدی متصل به شبکه انتقال، به سیستم های غیرمتمرکز متمرکز می شوند و واحد های کوچک تولیدی به طور مستقیم به شبکه های توزیع نزدیک به مصرف تقاضا متصل می شوند. این نوع واحد تولید به عنوان تولید توزیع (DG) شناخته می شود. آگاهی محیط زیست و توسعه پایدار مبتنی بر تنوع درازمدت منابع انرژی، محرک اصلی این تغییرات است که به ارتقاء منابع انرژی تجدید پذیر کمک کرده است. فن آوری هایی که می توانند انرژی تجدید پذیر را به مصرف کنندگان در قیمت های مناسب عرضه کنند بدون اینکه امنیت و قابلیت اطمینان سیستم توزیع را تحت الشعاع قرار دهند دارای پتانسیل بالایی هستند. اگر این هدف به طور موثر استفاده از انرژی های تجدید پذیر در تامین برق دستیابی به آن باشد، چالش های فنی و اقتصادی ویژه ای که طبیعت متناوب تولید برق تجدید پذیر معرفی می شود، باید رعایت شود.

Year: 2007

Publisher : IEEE

By : Y. M. Atwa, E. F. El-Saadany, M. M. A. Salama, and R. Seethapathy