Iranian Electric Industry Journal of Quality and Productivity

fa ارائه یک ساختار چند منطقه مبتنی بر رویکرد چند هدفه اقتصادی و آسیب پذیری با در نظر گرفتن انرژی های نو و ذخیره ساز Presenting a multi-regional structure based on a multi-objective economic and vulnerability approach, taking into account new energies and storage. برق و کامپیوتر پژوهشي Research آسیب‌پذیری شبکه‌های قدرت حتی با وجود استفاده روزافزون از منابع انرژی های نو به صورت ریزشبکه برای افزایش تاب‌آوری با رویکرد کاهش هزینه انرژی همچنان مورد توجه کافی قرار نگرفته است. این چالش به‌ویژه زمانی برجسته‌تر می‌شود که ریزشبکه‌ها به‌طور مستقل از یکدیگر عمل می‌کنند. رویکردهای کنونی در مدیریت تبادلات انرژی میان ریزشبکه‌ها و شبکه اصلی بالادستی ناکارآمد بوده و این مسئله توانایی شبکه را در کاهش آسیب‌پذیری و بهینه‌سازی اقتصادی عملکرد محدود می‌سازد. همچنین، ریزشبکه‌ها با مشکلاتی همچون دشواری در ادغام با شبکه اصلی و نظارت لحظه‌ای مواجه هستند که منجر به افزایش خطر بی‌ثباتی و ناکارآمدی در سیستم می‌شود. برای مقابله با این چالش‌ها، این مقاله راه‌حلی نوین ارائه می‌کند که با روش چند هدفه بهبود هماهنگی و نظارت بلادرنگ، راهکاری برای کاهش آسیب‌پذیری و هزینه در ساختار چندمنطقه‌ای ارائه می‌دهد. در این ساختار، سه منطقه مستقل وجود دارد که هر منطقه شامل یک ریزشبکه متشکل از منابع انرژی‌های تجدیدپذیر مانند سلول‌های سوختی، باد، خورشید و جزر و مد است. این ریزشبکه‌ها با شبکه بالادستی تعامل دارند و هدف آن‌ها کاهش آسیب‌پذیری کل شبکه و همچنین کاهش هزینه در هر منطقه از طریق تبادلات انرژی مؤثر است. برای مدیریت این تبادلات انرژی در یک ساختار چندمنطقه‌ای، ضمن حفظ استقلال هر منطقه، از روش توزیع شده پرایمال-دوآل ضرب‌کننده‌ها (PDMM) استفاده شده است. این روش مدیریت انرژی غیرمتمرکز، نیاز به کنترل مرکزی را برطرف کرده و عملکرد بهینه هر منطقه را تضمین می‌کند. معماری ارائه‌شده در این مطالعه، با تسهیل پیاده‌سازی  PDMM، استحکام، مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان سیستم را ارتقا می‌دهد. چارچوب پیشنهادی این امکان را فراهم می‌آورد که تبادلات انرژی میان مناطق به‌صورت هماهنگ و بلادرنگ انجام شده و آسیب‌پذیری شبکه کاهش یابد. یافته‌های پژوهش نشان می‌دهد که این روش، آسیب‌پذیری شبکه را به میزان قابل‌توجهی کاهش داده و منجر به بهبود تاب‌آوری سیستم می‌شود. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که روش پیشنهادی، آسیب‌پذیری شبکه را از مقدار 21.242 به 20.379 کاهش داده و تاب‌آوری سیستم را بهبود می‌بخشد. <div style="text-align: justify;">The vulnerability of power grids has not received sufficient attention, even despite the increasing use of new energy sources in the form of microgrids to increase resilience with the approach of reducing energy costs. With the increasing complexity of the structure of power grids and the increasing integration of renewable energy sources in the form of microgrids, the stability and resilience of these systems against functional disruptions and cyber attacks has become a significant challenge. Although the use of microgrids and new energy sources such as solar and wind energy can help reduce dependence on centralized sources and increase the operational flexibility of the grid, recent studies show that in conditions of simultaneous occurrence of disturbances (such as the exit of a power plant and a transmission line or busbar), the current grid structure is still exposed to serious vulnerabilities. This challenge is particularly pronounced when microgrids operate independently of each other. Current approaches to managing energy exchanges between microgrids and the upstream main grid are inefficient, limiting the grid's ability to reduce vulnerability and economically optimize performance. Also, microgrids face problems such as difficulty in integrating with the main grid and real-time monitoring, which leads to an increased risk of instability and inefficiency in the system. To address these challenges, this paper presents a novel solution that provides a solution to reduce vulnerability and cost in a multi-region structure with a multi-objective approach to improve coordination and real-time monitoring. In this structure, there are three independent regions, each containing a microgrid composed of renewable energy sources such as fuel cells, wind, solar, and tidal. These microgrids interact with the upstream grid and aim to reduce the vulnerability of the entire grid as well as reduce costs in each region through efficient energy exchanges. To manage these energy exchanges in a multi-region structure, while maintaining the independence of each region, the distributed primal-dual multiplier (PDMM) method is used. This decentralized energy management method eliminates the need for central control and ensures optimal performance of each region. The architecture presented in this study facilitates the implementation of PDMM, improving the robustness, scalability, and reliability of the system. The proposed framework enables energy exchanges between regions to be carried out in a coordinated and real-time manner and reduces network vulnerability. The research findings show that this method significantly reduces network vulnerability and leads to improved system resilience. The findings of this research show that the proposed method reduces network vulnerability from 21.242 to 20.379 and improves system resilience.</div> ساختار چند منطقه ای, چند هدفه, انرژی های تجدید پذیر, ذخیره ساز انرژی و آسیب پذیری Multi-regional, multi-objective structure, renewable energies, energy storage and vulnerability 44 65 http://ieijqp.ir/browse.php?a_code=A-10-1628-1&slc_lang=fa&sid=1 Hasan Yaghubi Shahri حسن یعقوبی شهری hassan.yaghubi@yahoo.com 5474147896 10031947532846007354 No دانشگاه ازاد اسلامی واحد گناباد، گناباد، ایران Seyed Ali Hosseini سیدعلی حسینی alihosseini.iau@gmail.com 5404147896 10031947532846007355 Yes دانشگاه ازاد اسلامی واحد گناباد، گناباد، ایران Javad Pourhossein جواد پورحسین Javad.Pourhossein@iau.ac.ir 5474547796 10031947532846007356 No دانشگاه ازاد اسلامی واحد گناباد، گناباد، ایران