مشكلة التوزيع الاقتصادي: ما هي؟ (الأمان و IEE-Business)

ما هو التوزيع الاقتصادي؟

التوزيع الاقتصادي (المعروف أيضًا بالتوزيع الاقتصادي للحمل أو ترتيب الأفضلية) هو عملية عبر الإنترنت تقوم بتخصيص الإنتاج بين المولدات المتاحة لاستيفاء الطلب على الحمل، مما يساعد في تقليل تكلفة الإنتاج الإجمالية.

يحدد التوزيع الاقتصادي طرقًا فعالة وموثوقة لتشغيل مرافق الإنتاج، مع مراعاة القيود التشغيلية على أنظمة الإنتاج والنقل، لخدمة المستهلكين.

يحدد التوزيع الاقتصادي الإخراج الأمثل لمجموعة من مرافق إنتاج الكهرباء. ويساهم في تلبية حمل النظام بأقل تكلفة ممكنة، مع مراعاة القيود على النقل والتشغيل.

يجب استخدام المولدات ذات التكاليف الهامشية الأدنى أولاً لتوفير الحمل بشكل اقتصادي. يجب تحديد التكلفة الهامشية للنظام بواسطة التكلفة الهامشية للمولد الأخير تحت الحمل. هذا هو سعر إضافة ميجاواط ساعة واحدة من الطاقة إلى الشبكة.

تقلل هذه الطريقة من جدولة الإنتاج، المعروفة بالتوزيع الاقتصادي، من سعر إنتاج الكهرباء. تم تصميم نهج التوزيع الاقتصادي التقليدي لتحكم وحدات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري.

يتم حل مشكلة التوزيع الاقتصادي باستخدام برامج كمبيوتر متخصصة. يجب أن تستوفي هذه البرامج القيود التشغيلية والنظامية للموارد المتاحة وقدرات النقل المرتبطة بها.

في التوزيع الاقتصادي، تتغير القوة الفعلية والرد فعلية للمولد ضمن حدود محددة مسبقًا وتلبي متطلبات الحمل باستخدام أقل كمية من الوقود. لذلك، يسمح ربط نظام الطاقة بتوصيل عدد من محطات الطاقة بالتوازي لخدمة حمل النظام. يصبح ضروريًا تشغيل وحدات المحطة بشكل أكثر فعالية في نظام الشبكة.

نظام الطاقة الكهربائية يتوسع بسرعة. يسمح ربط أنظمة الطاقة بتوصيل عدة محطات للطاقة بالتوازي لتلبية حمل النظام. في نظام الشبكة، يصبح من الضروري تشغيل وحدات المحطة بشكل أكثر فعالية. هذه هي التكاليف التي تتكبدها محطة الطاقة لإنتاج ميجاواط ساعة واحدة.

يختلف ترتيب الأفضلية عن التكاليف الثابتة لتقنية إنتاج الطاقة. يتم استدعاء محطات الطاقة التي تنتج الكهرباء باستمرار وبتكلفة منخفضة جدًا أولًا لتزويد الطاقة، وفقًا لترتيب الأفضلية. ثم، يتم إضافة محطات الطاقة ذات التكاليف الهامشية الأعلى حتى يتم تلبية الطلب.

توزيع اقتصادي مقيد بالأمان (SCED)

توزيع اقتصادي مقيد بالأمان (SCED) هو مشكلة تدفق طاقة مثلى مبسطة. يتم استخدامه على نطاق واسع في صناعة الطاقة. يعتبر تدفق الطاقة المثلى من أهم مشاكل التحسين في قطاع الطاقة.

يهدف تدفق الطاقة المثلى إلى تحديد الكمية المثلى من الكهرباء التي يجب أن توفرها مولدات الشبكة لتلبية طلب معين. يتم تحديد الأمثلية بمقدار التكلفة التي يتكبدها كل مولد لإنتاج هذه الطاقة.

هناك عدة طرق رئيسية لحل مشكلة SCED، مثل البرمجة الخطية (LP)، وبرمجة تدفق الشبكة (NFP)، والبرمجة التربيعية (QP)، وبرمجة تدفق الشبكة غير الخطية المحدبة (NLCNFP)، وخوارزمية الجينات (GA).

تأثير ترتيب الأفضلية (MOE)

أدى توسع مصادر الطاقة المتجددة، والتي تتميز بتكلفة إنتاج أقل، إلى خفض أسعار الكهرباءolesale. يعرف العملية التي يتم من خلالها تحديد السعر السوق بأنه "تأثير ترتيب الأفضلية."

يشير تأثير ترتيب الأفضلية في سوق الطاقة فقط إلى انخفاض أسعار الكهرباء في البورصة بسبب زيادة العرض من الطاقات المتجددة. يتم تحديد سعر الطاقة بواسطة "ترتيب الأفضلية."

هو الترتيب الذي تزود فيه محطات الطاقة بالطاقة للسوق، حيث تحدد المحطة التي حصلت على أفضل صفقة في البداية المستوى الأدنى للتكاليف التشغيلية.

يتم تحديد السعر النهائي والحجم النهائي بنقطة تقاطع عرض الكهرباء والطلب عليها. سيتم دفع هذا السعر النهائي لكافة المشاركين في السوق الذين يعملون مولدات للشبكة. كما سيقوم الجميع الذين يشترون الكهرباء في السوق الجملة بدفع نفس السعر.

لقد تغير تسلسل ترتيب الأفضلية نتيجة لانخفاض مستمر في تكلفة إنتاج الكهرباء، خاصة في تطور الطاقات المتجددة، مما أدى إلى تراجع محطات الطاقة التقليدية. مع زيادة إدخال الطاقات المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح والكتلة الحيوية، أصبح التأثير واضحًا للغاية.

خلال فترات الحمل الذروة، تدخل محطات الطاقة الشمسية والرياح ذات التكاليف الهامشية القريبة من الصفر إلى السوق وتضغط على محطات الطاقة التقليدية نحو نهاية ترتيب الأفضلية.

يُطلق على هذا الظاهرة في قطاع الطاقة تأثير ترتيب الأفضلية (MOE) للطاقات المتجددة. تقتصر مهمة محطات الطاقة التقليدية على توفير الحمل المتبقِّي أو الطلب الكهربائي المتبقِّي الذي لا يمكن للطاقات المتجددة تلبيته.

المراجع

1. B. H. Chowdhury and S. Rahman, “مراجعة التقدم الحديث في التوزيع الاقتصادي,” في IEEE Transactions on Power Systems, vol. 5, no. 4, pp. 1248-1259, نوفمبر 1990, doi: 10.1109/59.99376.

2. Chen, C., Qu, L., Tseng, M., Li, L., Chen, C., & Lim, M. K. (2022). تقليل تكلفة الوقود وتعزيز معدل استغلال الموارد في مشكلة توزيع الحمل الاقتصادي للطاقة. Journal of Cleaner Production, 364, 132709. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132709.

3. R. A. Jabr, A. H. Coonick and B. J. Cory, “خوارزمية البرمجة الخطية المتجانسة لمشكلة التوزيع الاقتصادي المقيدة بالأمان,” في IEEE Transactions on Power Systems, vol. 15, no. 3, pp. 930-936, أغسطس 2000, doi: 10.1109/59.871715.

   بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للتبادل، إذا كان هناك انتهاك للحقوق الملكية يرجى الاتصال لحذف.