کیفیت توان تحویل شده به مصرف کنندگان

1-    مقدمه
در سال های اخیر کیفیت توان تحویل شده به مصرف کنندگان توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در ریز شبکه ها که شامل بارها، تولید حاصل از منابع متداول و تجدید پذیر و ادوات ذخیره انرژی (ES) هستند، وجود بارهای غیر خطی می تواند منجر به آلودگی هارمونیکی در ولتاژهای شین دیگر اعضای ریز شبکه شود. این مسأله می تواند منجر به اثرات نامطلوبی مانند گرما، گشتاورهای توالی منفی و عملکرد نادرست ادوات حفاظتی شود. اگر برخی اعضای ریز شبکه نسبت به هارمونیک های ولتاژ حساس باشند، کیفیت توان تحویلی باید در الگوریتم های بهینه سازی ریز شبکه مورد توجه قرار گیرد. سیستم مدیریت انرژی (EMS) مسئول بهینه سازی متمرکز عملکرد ریز شبکه است. بهینه سازی هوشمند بارها توسط بهینه کردن مقادیر و بازه های تبادل توان و کاهش توان، پاسخ تقاضا (DR) نامیده می شود [1]-[3]. 
ریز شبکه ها از طریق پست ها به شبکه اصلی متصل شده و می توانند در حالت متصل به شبکه یا حالت جزیره ای کار کنند. انتقال بین حالت های متصل به شبکه و جزیره ای می تواند برای نگهداری پست، برای مدیریت تراکم انتقال یا به علت تولید ناکافی در شبکه انتقال بالادست، زمان بندی شود. پمپ وکیوم ارزان در حالت جزیره ای، ژنراتورهای قابل توزیع متداول با مشخصات دروپ خود و فراهم کردن توان راکتیو، مسئول کنترل توازن توان و فرکانس هستند. پس از رفع علت جزیره ای شدن، سیستم پس از همگام سازی صحیح، به حالت متصل به شبکه باز می گردد و این عملکرد می تواند چندین بار در طول بازه زمان بندی تکرار شود. 
بیشتر تألیفات پیرامون مدیریت انرژی ریز شبکه، بهینه سازی در حالت های متصل به شبکه [4]، [5] یا ایزوله شده [6]، [7] یا هر دو حالت را اما به صورت دو حالت جداگانه مانند [1] مورد توجه قرار داده اند. در [8]، ژنراتورهای ریز شبکه به منظور حداقل کردن هزینه تولید محلی با ذخیره کافی جهت تضمین جزیره ای شدن پایدار بدون توجه به قیود ولتاژ، ذخیره انرژی یا بارهای قابل کنترل زمان بندی شده اند. در [5]، [6] و [7]، از هیچ مدل شبکه ای استفاده نشده و موضوع اصلی تنها توازن بین تولید و مصرف توان اکتیو است. هنگام کار با قیود شبکه مانند ولتاژهای شین، جریان های خط، تلفات خط و توان های خط، نیاز به پخش بار بهینه (OPF) است. ممکن است بر اثر پیکربندی های فاز و بارگذاری نامتعادل، سیستم توزیع نیز نامتوازن شود.

پخش بار بهینه توزیع نامتوازن (DOPF) که قیود ولتاژهای شین را در نظر می گیرد، در [9] و [10] برای حالت متصل به شبکه تنها و در [11] برای حالت جزیره ای به کار گرفته شده و هر دو مورد تنها برای لحظه بارگذاری ثابت هستند. در [12]، قیود شبکه و هارمونیک های ولتاژ با پاسخ های پخش بار چندگانه در فرکانس های اصلی و هارمونیک، در بهینه سازی گنجانده شده اند. دو پاسخ پخش بار چند فرکانسی برای محاسبه حساسیت اعوجاج هارمونیکی کل اندازه های ولتاژ شین نسبت به توان اکتیو و راکتیو تزریقی در هر شین تنها مورد نیاز هستند. این مسأله یک بار محاسباتی ایجاد می کند. الگوریتم [12] عبارات تحلیلی شکل بسته قیود کیفیت توان و شبکه را فراهم نمی کند. بهینه سازی، چندین بار تا رسیدن به همگرایی تکرار می شود. به علاوه، این الگوریتم به لحاظ محاسباتی سنگین است و همگرایی را تضمین نمی کند