مشارکت هاب‌های انرژی تجدیدپذیر دارای ذخیره‌سازهای هیدروژنی، حرارتی و هوای فشرده در بازار انرژی مبنی بر سیستم مدیریت انرژی

این مقاله به مشارکت هاب‌های انرژی تجدیدپذیر مجهز به مزارع بادی و واحدهای بیوگاز، و ذخیره‌سازهای هیدروژنی، حرارتی و هوای فشرده در بازار انرژی مبنی بر مدل تسویه قیمت بازار می‌پردازد. هاب‌ها هم‌زمان در دو شبکه الکتریکی و حرارتی حضور دارند. واحد بیوگاز مجهز به فناوری ترکیبی برق و حرارت است، به طوری که آن هم‌زمان در تولید انرژی الکتریکی و حرارتی نقش دارد. طرح پیشنهادی در قالب بهینه‌سازی دوسطحی است. سطح بالای آن بیشینه‌سازی سود مورد انتظار هاب با در نظر گرفتن قیود بهره‌برداری منابع و ذخیره‌سازهای مذکور را فرمول‌بندی می‌کند. در سطح پایین فرمول‌بندی استراتژی تسویه قیمت بازار لحاظ شده که آن کمینه‌سازی هزینه مورد انتظار واحدهای تولید الکتریکی و حرارتی مقید به معادلات پخش توان بهینه شبکه‌های الکتریکی و حرارتی را در نظر می‌گیرد. در ادامه روش کراش کان تاکر یک فرمول‌بندی تک‌سطحی برای طرح پیشنهادی به دست می‌آورد. بهینه‌سازی تصادفی برای مدل‌سازی عدم‌قطعیت‌های بار و منابع تجدیدپذیر استفاده می‌شود. در نهایت نتایج عددی به‌دست ‌آمده بیانگر قابلیت طرح پیشنهادی در ارتقای وضعیت اقتصادی و بهره‌برداری شبکه‌های انرژی نسبت به مطالعات پخش بار بهینه (شبکه بدون هاب) در کنار استخراج زمان­بندی بهینه انرژی هاب‌ها متناسب با ارتقای وضعیت اقتصادی آنها است. به طوری که ذخیره‌سازهای هیدروژنی، هوای فشرده و حرارتی منجر به ارتقای 11/2 درصد وضعیت اقتصادی هاب تجدیدپذیر می‌شوند. مدیریت بهینه انرژی هاب‌های تجدیدپذیر مبنی بر ذخیره‌ساز باعث ارتقای 27 درصد وضعیت اقتصادی یا بهره‌برداری شبکه‌های انرژی نسبت به مطالعات پخش بار بهینه شده است.

participation of renewable energy hubs including hydrogen, thermal and compressed air storages in the energy market based on energy management system

this paper concerns the participation of renewable energy hubs equipped with wind farms, bio-waste units, and hydrogen, thermal, and compressed air storage systems in the energy market based on the market clearing price model. hubs are simultaneously present in both electrical and thermal networks. the bio-waste unit is equipped with combined heat and power technology, so it produces electrical and thermal energy. the proposed design is in the form of bi-level optimization. its upper level formulates the maximization of the hub's expected profit considering the operational constraints of the mentioned resources and storage devices. the market clearing price strategy is included at the lower formulation level, considering minimizing the expected operation cost of electricity and thermal power generation units subject to the optimal power flow equations of electrical and thermal networks. the karush-kuhn-tucker method obtains a single-level formulation for the design. the stochastic optimization is used to model uncertainties of load and renewable resources. finally, the obtained numerical results indicate the proposed design's ability to improve the operation and economic status of energy networks compared with optimal power flow studies (the hub-less network), along with optimal power scheduling of hubs in accordance with improving their economic status. so, hydrogen, compressed air, and heat storage devices lead to an 11.2% enhancement in the economic status of the renewable hub. optimal energy management of renewable hubs based on the storage system has led to a 27% enhancement in energy network operation status compared to optimal power flow studies.