نحوه تخصیص هزینه تبادلات توان در یك سیستم تجدید ساختار یافته

امروزه گرایش عمده در صنعت برق به سمت ایجاد یك ساختار رقابتی برای افزایش كارایی و بازده مدیریتی و فنی تكنیكی صنعت برق است

امروزه گرایش عمده در صنعت‌برق به سمت ایجاد یك ساختار رقابتی برای افزایش كارایی و بازده مدیریتی و فنی تكنیكی صنعت‌برق است. برای برقراری محیط رقابتی عادلانه و جلوگیری از انحصاری شدن بازار، خطوط انتقال به صورت دسترسی آزاد (Open Access) در اختیار تمام مبادلات بازار قرار می‌گیرد و در مقابل استفاده‌كنندگان باید هزینه استفاده از سیستم انتقال را به صاحبان و مالكان آنها بپردازند. در این مقاله عوامل عمده و اصلی تعیین‌كننده هزینه تبادلات توان در یك محیط تجدید ساختار شده مورد بررسی قرار گرفته و روشهایی برای محاسبه آنها ارایه می‌شود.

با جهت‌گیری و تمایل سیستمهای قدرت به سمت خصوصی سازی و تجدید و تغییر ساختار سیستمهای قدرت از یك سیستم یكپارچه تولید، انتقال و توزیع كه یك نهاد متولی تمام قسمتهای آن است به سمت سیستمی كه بخشهای تولید، انتقال و توزیع آنها از هم تفكیك شده و هر بخش دارای صاحبان و مالكان متعدد بوده كه برای حداكثر كردن سود خود با یكدیگر به رقابت می‌پردازند و با آزادسازی خطوط انتقال و امكان دسترسی آزاد تمام خریداران و فروشندگان توان به خطوط انتقال، نحوه تخصیص هزینه مبادلات انتقال توان در چنین سیستمی بسیار مهم است. فروشندگان توان نیاز دارند كه هزینه واقعی آزادسازی خطوط را بدانند تا براساس آن تصمیمات به صرفه و اقتصادی را برای تقویت و تشویق یك قرارداد و یا انقضاء قرارداد دیگربا در نظر گرفتن محدودیتهای سیستم اتخاذ كنند همچنین مبادله‌كنندگان توان (فروشندگان و خریداران توان) نیاز به دانستن هزینه‌های مذكور برای اتخاذ تصمیمات اقتصادی برای تقویت و توسعه شبكه هستند.

در این مقاله مولفه‌های اصلی تعیین‌كننده هزینه انتقال توان مورد نقد و بررسی قرار می‌گیرد و روشهایی برای محاسبه هر مولفه ارایه و با مثالهایی تشریح می شود.

● انواع قراردادهای انتقال توان در یك سیستم تجدید ساختار یافته

در یك سیستم تجدید ساختار یافته انواع مختلفی از قراردادهای انتقال توان می‌تواند وجود داشته باشد كه می‌توان آنها را در چهار گروه طبقه‌بندی كرد. نحوه تخصیص هزینه انتقال كاملاً‌وابسته به نوع قرارداد بوده و برای انواع مختلف تبادلات توان متفاوت هستند. چهار گروه نحوه تبادل توان در یك محیط تجدید‌ ساختار یافته عبارتند از:

۱) قراردادهای محكم Firn

در بعضی از موارد خریدار توان، می‌خواهد مطمئن باشد كه توان مورد نیاز او تحت هر شرایطی (حتی با وقوع هر نوع پیشامدی) توسط فروشنده (فروشندگان) توان (یا دلالان توان) تامین می‌شود. قرارداد تنظیمی بر اساس تامین نیازمذكور از نوع قراردادهای محكم است و واضح است كه در این نوع تبادل توان، دلال یا فروشنده توان، ظرفیت رزرو خود را نیز لحاظ می‌كند.

۲) قراردادهای غیرمحكم Nor-firm

این نوع قراردادها دو نوع هستند: قراردادهای قابل انقضاء (curtailable) و قراردادهای در دسترس (as-available). قراردادهای قابل انقضاء قراردادهایی هستند كه فروشنده توان به صلاحدید خود می‌تواند آن را انقضاء كند. قراردادهای در دسترسی، قراردادهایی كوتاه مدت و اساساً اقتصادی هستندكه در هنگامی كه ظرفیت سیستم اجازه دهد در نواحی ویژه و در زمانهای خاص امكان‌پذیر ۳) قراردادهای طولانی مدت

قراردادهای طولانی مدت در یك بازه زمانی چندین ساله منعقد می‌شوند. مدت زمان یك قرارداد طولانی مدت معمولاً به اندازه‌ای است كه برای ساخت خطوط جدید كفایت كند.

۴) قراردادهای كوتاه‌مدت

قراردادهای كوتاه مدت ممكن است در بازه زمانی از چند ساعت تا یك یا دو سال بسته شوند. بهر حال در بازه زمانی در نظر گرفته شده نیاز به تقویت خطوط شبكه نیست. قراردادهای طولانی مدت وكوتاه مدت می‌تواند از نوع Firm یا Non-Firm باشد و همچنین قراردادهای Firm یا Non-Firm ممكن است طولانی مدت یا كوتاه مدت باشند.

● مولفه‌های تعیین كننده هزینه تبادل توان

مولفه‌های اصلی تعیین‌كننده هزینه تبادل توان عبارتند از: هزینه بهره‌برداری، هزینه فرصت، هزینه تقویت شبكه، هزینه سیستم موجود. در ادامه هر یك از هزینه‌های مذكور تشریح شده و روشهایی برای محاسبه آنها ارایه می‌شود.

۱) هزینه بهره‌برداری

هنگامی كه قرارداد جدیدی در بازار برق منعقد می‌شود، لازم است برای مینیمم شدن هزینه‌های تولید كل سیستم برای قراردادهای ماقبل، تولید كل سیستم با در نظر گرفتن قرارداد جدید توزیع مجدد (redispatch) و نوبت‌بندی مجدد (rescheduling) شود. تفاوت هزینه بهره برداری سیستم با در نظر گرفتن قرارداد جدید و بدون در نظر گرفتن آن برای قراردادهای ماقبل هزینه بهره‌برداری یا هزینه سوخت قرارداد نامیده می‌شود. برای تشریح بیشتر مطلب سیستم ۴ با سه شكل (۱) را در نظر بگیرید.

پارامترهای سیستم شامل طول خطوط، حدود فلوی توان و هزینه‌های تولید ژنراتورها در جداول (۱و ۲۹ ضمیمه آورده شده است. همانطوری كه در شكل (۱) مشاهده می‌شود دو قرارداد T۱ و T۲ در سیستم مذكور منعقد شده است. قراردادها به شرح زیر هستند:

خریدار توان در باسهای شماره ۳ (۱۵۰۰MW) و باس شماره ۱ (۵۰۰MW) قرارداد T۱ را به شرح قیمت پیشنهادی در جدول (۱) ضمیمه با فروشندگان (تولید‌كنندگان) توان در باسهای ۱ و ۲ منعقد می‌كند. قراراد T۲ برای تامین بار خریدار در باس ۳ (به میزان ۱۰۰MW) است. خریدار مذكور ترجیح می‌دهد كه توان مورد نیاز خود را از تولید‌كننده در باس ۴ و ۱ خریداری كند.

فرض كنید كه قرارداد T۱ منعقد شده و حال می‌خواهیم هزینه بهره‌برداری قرارداد T۲ را محاسبه كنیم. برای این منظور در حالی كه هنوز قرارداد T۲ منعقد نشده است، پخش بار بهینه OPF (Optimum Power Flow) با هدف مینیمم كردن هزینه‌های كل تولید سیستم با توجه به قیمت پیشنهادی تولید‌كنندگان در جدول (۲) ضمیمه انجام می‌گیرد كه نتایج آن در جدول (۱) آورده شده است.

توجه كنید كه در این حالت (فقط وجود قرارداد T۱) بار كل سیستم ۲۰۰MW بوده و OPF، تولیدی به میزان ۲۰۳۹MW (۳۹MW در باس ۱ و ۲۰۰۰MW در باس ۲) را نتیجه داده است. هزینه تولید در هر باس از حاصلضرب توان محاسبه شده برای آن باس از OPF در هزینه پیشنهادی تولید‌كننده مذكور بدست آمده است. به عنوان مثال در باس شماره ۱: $۵۸۵/hr= ۱۵?۳۹

در این حالت هزینه كل تولید سیستم $۲۰۵۹۰/hr نتیجه شده است حال با وجود قرارداد T۱ قرارداد T۲ منعقد می‌شود. با وجود قرارداد T۲ نتایج حل OPF برای قرارداد T۱ در جدول (۱) آورده شده است توجه كنید كه دراین حالت به علت اینكه فلوی انتقالی از باس شماره ۲ به مراكز بار تا ۲۰۰۰MW محدود شده است و با توجه به تولید ۵۰MW در باس ۴، تولید در باس ارزانتر ۲ به باس گرانتر ۱ شیفت یافته است. توجه كنید كه برای تامین بار قرارداد هزینه تولید با توجه به OPF بصورت زیر محاسبه می‌شود:

كه تفاوت آن با حالتی كه قرارداد T۲ نباشد، $۴۷۵/hr خواهد بود. این هزینه، هزینه بهره برداری مربوط به قرارداد T۲ است كه با اضافه شدن آن به سیستم، توزیع مجدد و قیود فلوی عبوری از خطوط سیستم بر قراردادهای ماقبل تحمیل می‌شود.

مهندس اسماعیل محسنی‌كبیر

مهندس علیمحمد رنجبر

مهندس محسن پوررفیع عربانی

مهندس بابك پركار

---