فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

کنترل پیش‌بین سلسله‌مراتبی هماهنگی ذخیره‌ساز و انعطاف‌پذیری بار ساختمان به‌منظور پشتیبانی از شبکه برق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران
2 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران
10.22059/ses.2026.420000.1279
چکیده
در این پژوهش، یک چارچوب مدیریت انرژی سلسله‌مراتبی دو مرحله‌ای مبتنی بر کنترل پیش‌بینی‌کننده مدل برای انجمن‌های انرژی محلی شامل ذخیره‌ساز انرژی اشتراکی ارائه شده است. مرحله اول، بهینه‌سازی هزینه هر ساختمان به‌صورت غیرمتمرکز توسط سیستم مدیریت انرژی ساختمان انجام می‌شود. مرحله دوم، هماهنگی پروفایل‌های توان بهینه‌شده با هدف بیشینه‌سازی خودکفایی و خودمصرفی کل انجمن توسط سیستم مدیریت انرژی جامعه صورت می‌گیرد. چارچوب پیشنهادی علاوه بر بهبود پایداری، قابلیت ارائه خدمات انعطاف‌پذیری انعطاف‌پذیری بار و اشتراک ظرفیت به شبکه را در زمان واقعی فراهم می‌کند. کمّی‌سازی انعطاف‌پذیری با استفاده از روش پوشش عملیاتی کاربران انجام شده است. شبیه‌سازی‌ها بر روی یک انجمن انرژی محلی با سه گونه ساختمانی (مسکونی، اداری، درمانی) برای دوره یک‌هفته تا یک‌ساله نشان می‌دهد که رویکرد سلسله‌مراتبی ضمن حفظ حریم خصوصی و کاهش چشمگیر زمان محاسباتی (مستقل از تعداد ساختمان‌ها)، عملکردی نزدیک به حالت متمرکز (با کاهش میانگین ۱٫۳۷٪ در تابع هدف) دارد. خودکفایی و خودمصرفی سالانه انجمن انرژی محلی به‌ترتیب ۰٫۵۴ و ۰٫۴۶ محاسبه شده است. این پژوهش اولین بررسی ارائه خدمات جانبی توسط ذخیره‌ساز انرژی اشتراکی به شبکه با تخصیص عادلانه سود را ارائه می‌دهد و گامی مؤثر در جهت پیاده‌سازی عملی مقیاس‌پذیر انجمن‌های انرژی پایدار محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Hierarchical Model Predictive Control for Coordinating Storage and Building Load Flexibility to Support the Power Grid

نویسندگان English

Hossein Azarinfar 1
Mohsen Khosravi 2
1 Faculty of electrical and computer engineering, university of Gonabad, Gonabad, Iran
2 Faculty of electrical and computer engineering, university of Gonabad, Gonabad, Iran
چکیده English

This paper presents a novel two-stage hierarchical energy management framework based on Model Predictive Control for Local Energy Communities equipped with a Community Energy Storage system. The first stage involves decentralized cost-minimization by individual Building Energy Management Systems for each building, considering real-time electricity prices and user preferences. The second stage, performed by the Community Energy Management System, coordinates the optimized power profiles from BEMSs to maximize the LEC's self-sufficiency and self-consumption, thereby enhancing sustainability. The framework also enables real-time provision of flexibility services, including load flexibility and CES capacity sharing, to the grid aggregator. Flexibility is quantified using an envelope-based approach, and a novel cost structure ensures that the aggregator compensates for any increased operational costs. Simulations on a three-building LEC (residential, office, healthcare) over weekly to yearly periods demonstrate that the hierarchical approach maintains near-optimal performance (average objective degradation of only 1.37% compared to a centralized benchmark) while significantly reducing computation time, which remains independent of the number of buildings. Yearly self-sufficiency and self-consumption reach 0.54 and 0.46, respectively. This work provides the first investigation of CES provision of ancillary services with fair profit allocation, offering a scalable and privacy-preserving solution for practical LEC deployment.

کلیدواژه‌ها English

Energy management
Local energy community
Community energy storage
Model predictive control
Flexibility services

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 شهریور 1405