شکل ۲-۲۱- نتایج بدست آمده با مدل قیمت گذاری پویا ………………………………………………………………………………. ۳۰
شکل ۳-۱- نمایی از یک شبکه هوشمند ………………………………………………………………………………………………………. ۴۳
شکل ۳-۲- ساختار سلسله مراتبی شبکه های برق سنتی ………………………………………………………………………………… ۴۴
شکل ۳-۳- ساختار غیر متمرکز شبکه های توزیع هوشمند نیرو ………………………………………………………………………. ۴۴
شکل ۳-۴- ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﺆﺛﺮ در ﺷﮑﻞﮔﯿﺮی ﻣﻔﻬﻮم ﺷﺒﮑﻪ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪ …………………………………………………………………………. ۴۸
شکل ۳-۵- ﻣﺴﯿﺮ اﻧﺘﻘﺎل ﺗﻮان و اﻃﻼﻋﺎت را در ﻣﺤﯿﻂ ﺑﻬﺮهﺑﺮداری ﺳﻨﺘﯽ ……………………………………………………………. ۴۹
شکل ۳-۶- ﻣﺴﯿﺮ اﻧﺘﻘﺎل ﺗﻮان و اﻃﻼﻋﺎت را در ﻣﺤﯿﻂ ﺑﻬﺮهﺑﺮداری هوشمند ………………………………………………………… ۵۰
شکل ۳-۷- روﻧﺪ ﺳﺮﻣﺎﯾﻪﮔﺬاری در زﻣﯿﻨﻪ ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎی اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ……………………………………………………………………… ۵۱
شکل ۳-۸- ﻣﺰاﯾﺎی ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎی AMR و AMI ……………………………………………………………………………………………. 52
شکل ۴- ۱ مدل سیستم پیشنهادی …………………………………………………………………………………………………………………. ۶۱
شکل ۴-۲- فلوچارت مدل پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………………………. ۶۹
شکل ۵-۱ - انرژی مصرفی مشترکین …………………………………………………………………………………………………………….. ۷۳
شکل ۵-۲- هزینه روزانه انرژی مشترکین ………………………………………………………………………………………………………. ۷۳
شکل۵-۳- میزان انرژی مصرفی بر حسب زمان …………………………………………………………………………………………….. ۷۴
شکل ۵-۴- هزینه کل مشترکین …………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۵
شکل ۵-۵ - رسم نقطه به نقطه جدول ۵-۱ …………………………………………………………………………………………………… ۷۶
چکیده
در این پایان نامه یک طرف تقاضا جدید پیشنهاد شده است که هر مصرف کننده مجهز به باتری و سلول خوردشیدی و ماشین برقی (PHEV ) می باشند . برای کاهش هزینه مصرف کنندگان از مدیریت سمت تقاضا DSM استفاده شده است که با توجه به متفاوت بودن هزینه انرژی در ساعات مختلف روز مشترکین از طریق سلول خوردشیدی در طول روز انرژی را در باتری ذخیره کرده و همچنین در طول ساعات کم مصرف ماشین برقی خود را شارژ می کنند و به دلیل اینکه از ماشین برقی یک ساعات بیشتر استفاده نمی شود مصرف کنندگان می توانند به صورت همزمان از انرژی ذخیره شده در باتری و PHEV خود استفاده کنند . نکته مهم که باید به آن توجه نمود این است که استفاده بدون برنامه از ماشین هیبریدی می تواند نتیجه عکس دهد و به افزایش پیک بار کمک کند تا کاهش آن ، بنابراین به دنبال روش کنترلی هستیم تا بتوان با بهره گرفتن از آن زمان مناسب شارژ و دشارژ ماشین را تعیین کرده تا کاربران بتوانند در ساعات غیر پیک ماشین خود را شارژ کرده و در ساعات پیک از انرژی ذخیره شده در ماشین و باتری سلول خورشیدی خود استفاده نمایند . در این روش پیشنهادی از تئوری بازی ها و بازی رقابتی بهره بردیم که بر اساس این بازی هر کاربر به دنبال استفاده از بهترین روش یا بهترین زمان برای شارژ و دشارژ ماشین خود میباشد و اگر نتواند روش مناسبی را انتخاب کند بر اساس قوانین بازی جریمه خواهد شد . همان طور که از نتایج شبیه سازی دیده میشود این طرح میتواند منجر به کاهش هزینه ، کاهش استفاده از سوخت فسیلی و همچنین کاهش پیک بار شود .

واژه‌های کلیدی: کاهش هزینه ، تئوری بازی، شبکه هوشمند ، بازی رقابتی، سلول خورشیدی وPHEV
فصل اول
مقدمه

مقدمه :
مدیریت طرف تقاضا (DSM) ^۱ یکی از پیشنهادات برای کنترل مصرف انرژی مشترکین در شبکه های هوشمند می باشد . در عمل، به منظور برآورده کردن تقاضای انرژی کاربران ، ظرفیت شبکه باید برای تامین انرژی لازم کاربران در زمان اوج مصرف طراحی شود که برای رسیدن به این منظور نیاز به نصب و راه اندازی نسل جدید تجهیزات است که هم هزینه بر و هم زمان براست . برای غلبه بر این مشکل، استفاده از DSM و الگوریتم تئوری بازی پیشنهاد میشود که با الگویی خاص به کنترل انرژی مصرفی پرداخته و در نهایت منجر به کاهش هزینه و کاهش پیک بار می شود .همچنین با توجه به قیمت بالای سوخت های فسیلی و تولید گازهای گلخانه ای و نیاز بشر به محیطی سالم ، پاک و کم آلاینده میتوان از وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (PHEVs) ^۲ در کنار انرژی تجدید پذیر استفاده نمود . که این امر در کاهش استفاده از سوخت های فسلی در خودرو ها و کاهش انتشار گاز های گالخانه ای از جمله CO2 موثر می باشد. با توجه به نیاز روز افزون بشر به انرژی و تکنولوژی رفته رفته تقاضا برای انرژی افزایش خواهد یافت که میتوان با بهره گرفتن از منابع جایگزین این نیاز به سوخت های فسیلی را تا حدودی متعادل نمود . اکثر ماشین های هیبریدی برای طی مسافتی حدود یک مایل به یک باتری با ظریفیت ۰٫۲ – ۰٫۳ کیلو وات نیاز دارند ]۱[ . این موضوع در زمان شارژ ماشین هیبریدی به یک موضوع مهم در سیستم توزیع تبدیل میشود زیرا که دراین زمان یک بار جدید به شبکه اضافه شده است]۲[. بنابراین، اگر روند شارژ برای تعداد زیادی از PHEVs هماهنگ نباشد میتواند اضافه بار را در زمان اوج مصرف افزایش دهد بنابراین برا کنترل این مسئله به یک مدیریت در سمت مصرف کننده نیاز داریم تا بتوان پیک بار را کاهش دهیم ]۳-۶[. معمولا از ماشین هیبریدی در یک ساعت از شبانه روز استفاده می شود و ماشین در بقیه ساعات در گاراژ بدون استفاده می باشد]۷[ .
۱- Demand Side Management
۲-Plug-in hybrid Electric Vehicle
این امر این فرصت را فراهم میکند تا از ماشین برقی بتوان به عنوان یک باتری استفاده نمود و انرژی آنرا در اختیار ساختمان قرار داد]۸[. بنابراین، با بهره گرفتن از روش مدیریتی مناسب و تعیین زمان شارژ و دشارژ مناسب ماشین میتوان پیک بار را کاهش داد ]۹[ و با توجه با بهره گرفتن از سلول خورشیدی میتوان هزینه کاربران را کاهش داد. که این امر یکی از اهداف اساسی مدیریت سمت تقاضا می باشد]۱۱و۱۲[. علاوه بر این، تخیله ماشین توسط ساختمان را می توان ایستگاه شارژ ساختمان نامید (V2B ) ]13[. در این طرح، از تئوری بازی و بازی رقابتی استفاده شده است که بر اساس این بازی هر کاربر به دنبال برد خود می باشد و برای رسیدن به این برد سعی بر انتخاب بهترین بازی را دارد ]۱۴[ .

بیان مسئله :
کنترل تقاضای برق به یکی از مهم ترین چالش برای شبکه های برق تبدیل شده است]۱و۲[. در کنار نگرانی های زیست محیطی افزایش تقاضا برای مصرف برق و به دنبال آن افزایش در انتشار گازهای گلخانه ای CO2 وجود دارد چالش افزوده برای جلوگیری از پیک تقاضا می باشد .یک شبکه هوشمند تلفیقی از فن آوری های انرژی الکتریکی ارتباطات شبکه، که از طریق سنسورها و ابزار اندازه گیری هوشمند قرار داده شده بین ارائه دهنده برق و کاربران نهایی به هم مرتبط هستند با این حال،باید عوامل مختلفی را در شبکه هوشمند مد نظر قرار داد ، مانند تغییر بار و سطح تراکم، تولید برق، تغییر در خواسته های مشتری، قیمت های مختلف قدرت و …. همچنین با مجهز بودن هر کابر به خودرو هیبریدی ( PHEV ) در زمان شارژ و دشارژ آن یک بار جدید به سیستم اضافه خواهد شد این عوامل متغیر منجر به تصمیم گیری و مشکلات مختلف می شود که در این پایان نامه به بررسی یکی از این مشکلات که کاهش هزینه است به کمک الگوریتم تئوری بازی ( Game Theory ) پرداخته شده است .

ضرورت و اهمیت تحقیق :
اهمیت تحقیق :
در این طرح به دنبال کاهش هزینه مشترکین یا مصرف کنندگان در شبکه هوشمند برق هستیم. به دلیل اینکه انرژی برق زیر بنا چرخه زندگی ( فعالیت های صنعتی ، پزشکی ، روشنایی و … ) می باشد و خواسته یا ناخواسته هر فردی بدون اینکه توجه خاصی به نحوه تولید آن داشته باشد از این انرژی استفاده می کند اما بشدت توجه کلیه مصرف کنندگان به هزینه هایی است که با ازای این استفاده باید پرداخت کنند . به همین دلیل برای کاهش این دغدغه ( هزینه انرژی ) طرح های مختلفی در کشورمان ایران و سایر کشور های جهان صورت گرفته اما این طرح ها نتوانسته اند کمک چندانی به کاهش هزینه داشته باشند . پس این نیاز احساس می شود که در قبال استفاده از انرژی برق هزینه کمی پرداخته شود و این امر میسر نمی شود مگر استفاده از انرژی پاک و ارزان تولید شده از منابع تجدید پذیر که علاوه بر ارزان بودن انرژی جذب شده از آن آلودگی زیست محیطی نیز به همراه ندارد . با توجه به دلایل ذکر شده در می یابیم داشتن یک انرژی ارزان و پاک از اهمیت بالایی برخوردار است به همین دلیل با بهره گرفتن از سلول خورشیدی در کنار انرژی حاصله از سوختهای فسیلی به این مهم پاسخ داده شده است .
ضرورت انجام تحقیق
هر تحقیق از دو ضرورت نشات می گیرد یکی در بعد زمان و دیگر در بعد مکان . از نظر زمانی میتوان گفت که باتوجه به مصرف روز افزون از انرژی ( انرژی حاصله از سوخت های فسیلی ) و تجدید ناپذیر بودن این انرژی ها باید انتظار به اتمام رسیدن این منابع را داشت . از نظر مکانی نیز باید گفت همه کشور ها دارای منابع فسیلی نیستند و باید انرژی خود را از سایر کشورهای دارای این منابع تامین کنند که این وابستگی منجر به افزایش هزینه انرژی آن کشور ها خواهد شد . بنابراین استفاده از انرژی های تجدید پذیر هم اهمیت و هم ضرورت بسیاری در کاهش هزینه مصرف کنندگان دارد خواه این مصرف کنندگان دارای منابع فسیلی باشند خواه نباشند.

بیان عملکرد فصل های آینده
در فصل دوم به بررسی مفاهیم مهم طرح ، فصل سوم به مطالعه و بررسی پیشینه تحقیق ، فصل چهارم به مدلسازی طرح و نحوه اجرای آن ، فصل پنجم به مطالعات عددی حاصل از پیاده سازی طرح و در نهایت در فصل ششم به نتیجه گیری و پیشنهاد برای طرح های آتی پرداخته شده است .
فصل دوم
پیشینه‌ تحقیق
۲- ۱- مقدمه
صنعت برق با چالشهای گوناگونی مواجه است که چالش ها بیشتر معطوف به آینده سیستم قدرت می باشد که در زمینه شبکه هوشمند و شبکه های هوشمند آینده و مدیریت سمت تقاضا و کاهش پیک بار ، خود را بروز می کند . در زمینه مدیریت تقاضا شبکه های هوشمند فعالیت های مختلفی صورت گرفته که برخی از این فعالیت ها ( فعالیت های اخیر ) بر گرفته شده از مقالات می باشد : ( بدلیل فعالیت های تقریبا مشابه در زمینه مدیرت سمت تقاضا از ذکر همه مقالات مورد مطالعه خود داری شده است )
۲-۲-۱- قیمت گذاری و بدست آوردن سود حد اکثر با بهره گرفتن از باتری های موجود در PHEV
در این روش که در سال ۲۰۱۴ توسط زائو و همکارنش ارائه شده است . هدف افزایش سود مصرف کنندگان با بهره گرفتن از انرژی موجود در باتری ماشین برقی است که برای این منظور از مدل خطی ^۱QoS به صورت زیر بهره برده شده است]۴۵[.
شکل ۲-۱- نمودار QoS ]45[
۱- Quality Of Service
شرح سیستم :
در یک بازار برقی متشکل از PHEV که نحوه مصرف و خرید انرژی باتوجه به شکل ۲-۱ می باشد . تعداد مشترکین ، انرژی موجود برای شارژ محدود و تابع هزینه مصرف کنندگان می باشد . بنابر این تابع هدف به صورت زیر می باشد :