2-3                  بازار برق .. 8
2-3-1                    انواع بازار برق.. 8
2-3-2                نهادهای بازار.. 9
2-3-3                       مدل بازار اشتراکی.. 10
2-3-4           بازار آینده.. 11
2-4                       تولید پراکنده.. 11
2-4-1                    طبقه­بندی انواع DG.. 12
2-5                                 برنامه­ریزی تصادفی.. 12
2-5-1                      متغیرهای تصادفی.. 13
2-5-2                                       مسائل برنامه­ریزی تصادفی.. 13
2-5-2-1 مسائل برنامهریزی تصادفی دو مرحلهای.. 13
2-5-2-2 مسائل برنامه­ریزی تصادفی چند مرحله­ای.. 14
2-5-3                                                                                                      مقدار مورد انتظار اطلاعات کامل و مقدار از راه حل تصادفی   15
2-5-3-1 مقدار مورد انتظار اطلاعات کامل.. 16
2-5-3-2 مقدار جواب تصادفی.. 16
2-5-4                تولید سناریو.. 17
2-5-4-1 تولید سناریو با استفاده از مدل ARIMA.. 18
2-5-4-2 کاهش سناریو .. 21
2-5-5                    مدل­سازی ریسک.. 23
2-5-5-1 مسائل برنامه­ریزی تصادفی شامل مدل­سازی ریسک.. 25
2-5-5-2 اندازه­گیری ریسک.. 25
2-6                                                     مروری بر تحقیقات انجام شده.. 28
2-7                  جمع­بندی.. 30
فصل سوم: ارائه مدل پیشنهادی برای مطالعه عملکرد خرده­فروش مجهز به منابع تولید پراکنده.32
3-1        مقدمه.. 33
3-2                                               معرفی چارچوب پیشنهادی.. 34
3-2-1                       چارچوب تصادفی.. 35
3-2-2                      متغیرهای تصادفی.. 35
3-3                                                  مدل­سازی و فرمول­بندی مسئله.. 37
3-3-1 بازار آینده …………………………………………………………………………………………………………… 37
3-3-2                بازار اشتراکی.. 38
3-3-3 واحد تولید پراکنده   .. 39
3-3-4                                   تأمین برق مصرف­کنندگان.. 39
3-3-5                              تعادل انرژی الکتریکی.. 41
3-3-6                    سود مورد انتظار.. 42
3-3-7                    مدل­سازی ریسک.. 42
3-3-7-1 ارزش ریسک شرطی.. 43
3-3-8 فرمول­بندی مسئله با CVaR.. 43
3-4                       جمع­بندی   .. 44
فصل چهارم: شبیه­سازی و تحلیل نتایج .. 46
4-1        مقدمه.. 47
4-2                                  مطالعه­ی موردی اول.. 47
4-3                                   مطالعه­ی موردی دوم.. 54
4-3-1                                         معرفی سیستم مورد مطالعه.. 54
4-3-2 نتایج شبیه­سازی با در نظر گرفتن CVaR.. 57
4-4                  جمع­بندی .. 68
فصل پنجم: جمع­بندی، نتیجه­گیری و ارائه پیشنهادات.. 70
5-1                  نتیجه­گیری.. 71
5-2                  پیشنهادها .. 72
مراجع.. 85
 
 
 
 
فهرست جدول­ها
عنوان                                               صفحه
جدول (4-1): اطلاعات منحنی قرارداد آینده ………………………………………………………………………. 48
جدول (4-2): سناریوهای تقاضای مصرف­کنندگان و قیمت بازار اشتراکی ………………………………. 49
جدول (4-3): سود انتظاری و CVaRبدون واحد تولید حرارتی …………………………………………… 49
جدول (4-4): سود انتظاری و CVaRبا واحد تولید حرارتی و ۱۰۰= MC …………………………….. 49
جدول (4-5): سود انتظاری و CVaRبا واحد تولید حرارتی و ۱۱۰= MC ………………………………. 49
جدول (4-6): خرید از قرارداد آینده بدون واحد تولید حرارتی (مگاوات ساعت) …………………… 50
جدول (4-7): خرید از قرارداد آینده، با واحد تولید حرارتی و ۱۰۰=MC (مگاوات ساعت) ……… 50
جدول (4-8): خرید از قرارداد آینده، با واحد تولید حرارتی و ۱۱۰= MC (مگاوات ساعت) …….. 50
جدول (4-9): قیمت پیشنهادی به مصرف­کننده بدون واحد تولید حرارتی ($/MWh) ……………….. 51
جدول (4-10): قیمت پیشنهادی به مصرف­کننده با واحد تولید حرارتی ($/MWh) و ۱۰۰=MC … 51
جدول (4-11): قیمت پیشنهادی به مصرف­کننده با واحد تولید حرارتی ($/MWh)و ۱۱۰= MC….. 51
جدول (4-12): انرژی خریداری شده به ازاء 0=β و بدون واحد تولید حرارتی(MWh) …………… 51
جدول (4-13): انرژی خریداری شده به ازاء 0=β ، با واحد تولید حرارتی(MWh) و 100= MC ..52
جدول (4-14): انرژی خریداری شده به ازاء 0=β ، با واحد تولید حرارتی(MWh) و ۱۱۰= MC…52
جدول (4-15): انرژی خریداری شده به ازاء 100=β و بدون واحد تولید حرارتی(MWh) ……….. 53
جدول (4-16): انرژی خریداری شده به ازاء 100=β ، با واحد تولید حرارتی(MWh) و ۱۰۰= MC ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 53
جدول (4-17): انرژی خریداری شده به ازاء 100=β ، با واحد تولید حرارتی(MWh) و 110= MC .   ……………………………………………………………………………………………………………………………………….53
جدول (4-18): پارامترهای مدل ARIMA (4-1) ………………………………………………………………… 55
جدول (4-19): داده­های منحنی قرارداد آینده ……………………………………………………………………… 56
جدول (4-20): سود انتظاری و CVaRبدون واحد تولید حرارتی (میلیون دلار) ……………………….58
جدول (4-21): سود انتظاری و CVaRبا واحد تولید حرارتی (میلیون دلار)، هزینه بهره­برداری 50 دلار بر مگاوات ساعت و ضریب نفوذ 10%، 15% و 20% ………………………………………………………..58
جدول (4-22): سود انتظاری و CVaRبا واحد تولید حرارتی (میلیون دلار)، هزینه بهره­برداری 70 دلار بر مگاوات ساعت و ضریب نفوذ 10%، 15% و 20% ………………………………………………………..59
جدول (4-23): سود انتظاری و CVaRبا واحد تولید حرارتی (میلیون دلار)، هزینه بهره­برداری 100 دلار بر مگاوات ساعت و ضریب نفوذ 10%، 15% و 20% ………………………………………………………..59
جدول (4-24): مقدار توان خریداری شده از قراردادهای آینده بدون واحد تولید حرارتی(MW) …60
جدول (4-25): قیمت فروش پیشنهادی به مصرف­کنندگان در غیاب واحد تولید حرارتی($/MWh)60
جدول (4-26): قیمت فروش پیشنهادی به مصرف­کنندگان در حضور واحد تولید حرارتی با هزینه بهره­برداری 50 دلار بر مگاوات-ساعت و به ازاء ضریب نفوذ 10%، 15% و 20%($/MWh) ……….. 61
جدول (4-27): قیمت فروش پیشنهادی به مصرف­کنندگان در حضور واحد تولید حرارتی با هزینه بهره­برداری 70 دلار بر مگاوات-ساعت و به ازاء ضریب نفوذ 10%، 15% و 20%($/MWh) …………62
جدول (4-28): قیمت فروش پیشنهادی به مصرف­کنندگان در حضور واحد تولید حرارتی با هزینه بهره­برداری 100 دلار بر مگاوات-ساعت و به ازاء ضریب نفوذ %10، 15% و 20%($/MWh) ……….62
 
 
فهرست شکل­ها
عنوان                                               صفحه
شکل (2-1): روند تجدید ساختار  ………………………………………………………………………………………. 7
شکل (2-2): مرحله­ی مجزا سازی در تجدید ساختار ……………………………………………………………. 7
شکل (2-3): وظاییف بهره­بردار مستقل سیستم ……………………………………………………………………..10
شکل (2-4): مدل بازار اشتراکی ……………………………………………………………………………………….. 11
شکل (2-5): نمونه­ای از درخت سناریوی سه مرحله­ای]12[ ……………………………………………….. 17
شکل (2-6): الگوریتم تولید سناریو …………………………………………………………………………………… 20
شکل (2-7): الگوریتم کاهش سناریو …………………………………………………………………………………. 23
شکل (2-8): مفهوم ریسک]12[ ………………………………………………………………………………………… 24
شکل (2-9): مثالی از حد مؤثر]12[ …………………………………………………………………………………… 26
شکل (3-1): چارچوب تصمیم­گیری]12[ …………………………………………………………………………… 34
شکل (3-2): درخت سناریو]12[ ………………………………………………………………………………………. 35
شکل (3-3): شماتیک چارچوب پیشنهادی ……………………………………………………………………….. 36
شکل (3-4): مثالی از منحنی قرارداد آینده]12[ …………………………………………………………………… 38
شکل (3-5): مثالی از منحنی سهمیه­بندی قیمت]12[ ……………………………………………………………. 40
شکل (3-6): درآمد حاصل از فروش به مصرف­کنندگان]12[ ………………………………………………… 42
شکل (4-1): منحنی سهمیه­بندی قیمت]12[ ……………………………………………………………………….. 48
شکل (4-2): منحنی سهمیه­بندی قیمت]12[ ……………………………………………………………………….. 56
شکل (4- 3): سناریوهای قیمت بازار اشتراکی ……………………………………………………………………. 57
شکل (4- 4): سناریوهای تقاضای مصرف­کنندگان ………………………………………………………………. 57
شکل (4- 5): مقدار توان خریداری شده از بازار اشتراکی در غیاب واحد تولید حرارتی و به ازاء …………………………………………………………………………………………………………………………….. 63
شکل (4-6): مقدار توان خریداری شده از بازار اشتراکی در غیاب واحد تولید حرارتی و به ازاء ………………………………………………………………………………………………………………………….. 63
شکل (4- 7): مقدار توان خریداری شده از بازار اشتراکی در حضور واحد تولید حرارتی با هزینه بهره­برداری 50 دلار بر مگاوات ساعت و ضریب نفوذ 10% الف) و ب) …………….. 64
شکل (4- 8): مقدار توان خریداری شده از بازار اشتراکی در حضور واحد تولید حرارتی با هزینه بهره­برداری 70 دلار بر مگاوات ساعت و ضریب نفوذ 10% الف) و ب) …………….. 64
شکل (4- 9): مقدار توان خریداری شده از بازار اشتراکی در حضور واحد تولید حرارتی با هزینه بهره­برداری 100 دلار بر مگاوات ساعت و ضریب نفوذ 10% الف) و ب) ………….. 65
شکل (4- 10): مقدار تولید واحد حرارتی با هزینه بهره­برداری 50 دلار بر مگاوات ساعت الف) ضریب نفوذ 10%، ب) ضریب نفوذ 15% و ج) ضریب نفوذ 20% …………………………………………… 66
شکل (4- 11): مقدار تولید واحد حرارتی با هزینه بهره­برداری 70 دلار بر مگاوات ساعت الف) ضریب نفوذ 10%، ب) ضریب نفوذ 15% و ج) ضریب نفوذ 20% …………………………………………… 67
شکل (4- 12): مقدار تولید واحد حرارتی با هزینه بهره­برداری 100 دلار بر مگاوات ساعت الف) ضریب نفوذ 10%، ب) ضریب نفوذ 15% و ج) ضریب نفوذ 20% …………………………………………… 68
 
فهرست پیوست­ها
عنوان                                               صفحه
پیوست1: ضمائم ………………………………………………………………………………………………………. 73
پیوست2: کد GAMS مربوط به مطالعه موردی1 (بدون واحد حرارتی) …………………………… 75
پیوست3: کد GAMS مربوط به مطالعه موردی1 (در حضور واحد حرارتی) ……………………. 79
پیوست4: احتمال سناریوهای مربوط به مطالعه موردی2………………………………………………. 83

فصل اول
 
مقدمه
 

1-1       پیشگفتار
از جمله مباحثی که هم اکنون پیش روی تصمیم­گیران و سیاست­گذاران صنعت برق در بسیاری از کشورهای دنیا قرار دارد، تفکر تغییر شکل ساختار این صنعت مطابق با روند افزایش کارایی و رقابت در دیگر صنایع می­باشد. لزوم حرکت در این مسیر به دلایل مختلفی چون سرمایه­بر بودن، نا کارآیی اقتصادی ساختار سنتی و انحصاری بودن آن غیر قابل انکار می­باشد.
با گسترش فزاینده­ی مصرف برق، نیاز به افزایش تولید انرژی و استفاده از منابع تجدیدپذیر در تولید انرژی الکتریکی به دلایل زیست­محیطی و اقتصادی افزایش یافته است که در این میان واحدهای تولید پراکنده مورد توجه قرار گرفته­است ]1[. انتظار می­رود در آینده­ای نزدیک استفاده از واحدهای تولید پراکنده در بخش خرده­فروشی بازار برق بطور قابل ملاحظه­ای افزایش یابد. شرکت­های خرده­فروشی در بازار برق به عنوان واسط بین تولیدکنندگان و مصرف­کنندگان فعالیت می­نمایند. فعالیت خرده­فروشان شامل خرید انرژی از بازار عمده­فروشی به منظور فروش آن به مصرف­کنندگان می­باشد. برای یک بازه زمانی میان­مدت، این شرکت­ها باید برای غلبه بر ریسکی که به دلیل متغیر بودن قیمت­های بازار اشتراکی به وجود می­آید، در مورد جایگاه خود در بازار آینده تصمیم­گیری کنند. مسئله مهم این است که خرده­فروشان به یک دانش و آگاهی دقیق در مورد قیمت­های بازار اشتراکی در طول بازه زمانی قراردادهای آینده دست یابند تا بتوانند تصمیمات درستی را در مورد این قراردادها اتخاد نمایند.
امروزه با ایجاد رقابت در سیستم­های قدرت و تجدید ساختار آن، بسیاری از مسائل گذشته تغییر کرده و مسائل جدید و عدم­قطعیت­هایی در مسائل وارد شده که این مسئله انگیزه­ای بسیار قوی جهت استفاده از برنامه­ریزی تصادفی را در حل مسائل ایجاد نموده است. برنامه­ریزی تصادفی یک چارچوب مدل­سازی مناسب را فراهم می­آورد بطوریکه در آن مسائل تصمیم­­گیری تحت شرایط عدم قطعیت به طور مناسب فرمول­بندی می­شود ]2[ و ]3[ . برنامه­ریزی تصادفی به داشتن اطلاعاتی در مورد توابع توزیع پارامترهای غیر­قطعی مثل، قیمت بازار اشتراکی متکی است. هنگامیکه پارامترهای غیر­قطعی با استفاده از توابع توزیع پیوسته یا گسسته مدل می­شوند، امکان فرمول­نویسی یک مسئله برنامه­ریزی ریاضی که عدم­قطعیت در این پارامترها را در نظر می­گیرد امکان­پذیر خواهد شد. هر پارامتر غیر­قطعی توسط مجموعه­ای از نتایج یا سناریو مدل می­شود، بطوریکه هر کدام از سناریوها یک تحقق محتمل از پارامترهای غیر­قطعی را با یک احتمال وقوع مربوطه نشان می­دهد. معمولا تعداد سناریوهای مورد نیاز برای نشان دادن یک پارامتر غیر­قطعی بسیار زیاد است. برای این منظور از روش­های کاهش سناریو برای کاهش تعداد سناریوها استفاده می­شود در حالیکه مشخصات تصادفی پارامترهای غیر­قطعی