ارائه مدلی تحلیلی جهت تعیین اثرات پارامترهای توربین بادی و مشخصه احتمالی سرعت باد بر میانگین قیمت گره ای بازار برق

با نفوذ رو به افزایش نیروگاه‏های بادی در سیستم‏های قدرت، ضرورت آنالیز اثرات تولید تصادفی آن‏ها در قیمت‏های بازار برق احساس می‏شود. تحقیقات انجام شده در این زمینه، غالباً با ابزار شبیه‏سازی انجام شده و مدل‏سازی تحلیلی ریاضی به ندرت دیده می‏شود. هدف این مقاله، ارائه روشی تحلیلی برای ارزیابی اثرات پارامترهای مولد بادی بر قیمت‏های گرهی بازار برق، بر پایه اصول علم احتمال می‏باشد. برای رسیدن به این هدف، از تجزیه قیمت گرهی در یک بازار مقید به قیود انتقال استفاده می‏گردد. در این راستا، با استفاده از توزیع رایلی برای سرعت باد، تابعیت غیر خطی توان مولد بادی نسبت به سرعت باد و اصول ریاضی احتمالات، توزیع احتمال توان یک مولد بادی بصورت تحلیلی تعیین شده است. سپس، متوسط توان بادی با یک حل دقیق و مفصل ریاضی، در یک فرم بسته و بصورت تابعی از مشخصات احتمالی سرعت باد و مشخصات توربین بادی بدست می‏آید. در نهایت، برای متوسط قیمت در هر باس یک رابطه تحلیلی دقیق تعیین می‏شود. روش پیشنهادی، بر روی شبکه 24 باسه استاندارد ieee آزمایش شده است. مقایسه نتایج روش تحلیلی پیشنهادی با نتایج شبیه‏سازی و آنالیز حساسیت انجام شده، دقت و کارایی مدل پیشنهادی را بخوبی نشان می‏دهد.

An Analytical Model to Evaluate the Effects of Wind Turbine Parameters and the Probabilistic Characteristic of Wind Speed on the Average LMP of the Power Market

With the increase of wind penetration in the power systems, analysis of the probabilistic production on the market prices becomes more essential. Researches in this field are often focused on the simulation tools and analytical modeling is rarely used. The aim of this paper is to provide an analytical method for assessing the effects of wind power plants on the Locational Marginal Price (LMP) based on some strong mathematical foundation. In order to achieve this goal, we utilize the LMP decomposition in the transmissionconstrained electricity market. In this regard, using Rayleigh distribution for wind speed, nonlinear relationship between the wind power output and the wind speed and mathematical principles of probability, the probability density function of the wind power is determined analytically. Then, the average wind power with a precise mathematical formulation is obtained in a closed form and as a function of the wind turbine parameters and the probabilistic characteristic of wind speed. Finally, for the average LMP of each bus, an exact analytical relationship is determined. The proposed method is tested on the IEEE 24 bus system. The results show the efficiency of the proposed model.