تقييم مخاطر الشبكات الكهربائية الصغيرة والاستجابة للطلب

ضرورة تقييم مخاطر الشبكات الكهربائية الصغيرة والاستجابة للطلب

ينم الاعتماد على (microgrid) لأنه يوفر الفوائد المحتملة من الموثوقية والأمان والكفاءة وكونها صديقة للبيئة، بحيث تزايدت مشاركة الشبكة المصغرة في سوق الطاقة المركزي في السنوات الأخيرة، وذلك مع التقدم الأخير في تكنولوجيا العدادات الذكية؛ فإن هناك تسهيل للاتصال ثنائي الاتجاه يمكّن المشاركين في مشغلي الشبكات الصغيرة من الاستجابة بفعالية لأسعار الكهرباء في سوق الطاقة لتعظيم الربح عن طريق مصادر الطاقة الموزعة التي يمكن التحكم فيها (DES).

كما يستلزم الاختراق العالي لمصادر الطاقة المتجددة (RESs) الحاجة إلى كيان جديد للتعامل مع التعقيد المرتبط بـ (RES)، كما يُطلق على هذا الكيان الجديد مُجمِّع مصادر الطاقة المتجددة (RESA) والذي يعمل منتجو الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بموجبه كمنتجين مستقلين للطاقة (IPPs) وتقوم (RESA) بشراء الطاقة منهم.

كما تم تقديم نموذج مقاصة متعدد الأهداف للسوق الاحتياطي والسوق الاحتياطي لـ (RESA) مع الأخذ في الاعتبار الهدف الأمني ​​والاقتصادي لتقليل التكلفة وتعظيم استقرار الجهد الكهربائي، بحيث لم تأخذ الدراسة في الاعتبار حالة عدم اليقين المرتبطة بالطاقة الناتجة عن (RES) واستجابة العملاء أثناء حدث (DR).

كما اقترحت الدراسات نموذجاً مصغراً لـ (RESA) من مرحلتين بينما يتم تحديد عدم اليقين في (RES)، وذلك باستخدام نموذج متوسط ​​التباين في سوق الوقت الحقيقي ذي المستوى الأعلى ويتم استخدام الآلية التي يحركها الحدث لمستوى أقل داخل السوق، كما إن النقاط المثلى للشبكة الصغيرة السكنية لتعظيم أرباح (RESAs) باستخدام منهجية تصميم استكشاف الفضاء.

كذلك يتم تقييم متانة استراتيجية عروض الأسعار اليومية لموارد جانب الطلب المرنة باستخدام سيناريوهات عشوائية متعددة، كما نظرت في عدم اليقين ولكنها لم تأخذ في الاعتبار المخاطر المالية التي تواجه (RESA) أثناء تقديم العطاءات في سيناريو اليوم التالي.

أيضاً أصبحت (DR) أداة فعالة لتغيير استهلاك العميل من أجل الحفاظ على التوازن بين التوليد والاستهلاك في الوقت الفعلي، بحيث يمكن اعتبار (DR) على أنه حمل سلبي (أو توليد طاقة) مما يساعد في تحسين الموثوقية والكفاءة الاقتصادية للنظام الكهربائي، وذلك للتعامل مع التعقيد في تنفيذ برامج (DR)، كما تم إدخال كيان جديد في سوق الكهرباء، والذي يُعرف باسم مجمع استجابة الطلب (DRA).

النظام المجمع في سوق الطاقة الكهربائية اللامركزية

هناك نوعان مختلفان من المجمعات في السوق اللامركزية، وهما (DRA) و (RESA)، وعلى عكس مشغل النظام المستقل (ISO)؛ فإن المجمع هو منظمة هادفة للربح حيث أن هدفها الرئيسي هو جني الأرباح من خلال تشغيلها من خلال العمل كوسيط بين الحمولة المستجيبة للسعر (PRL) والتفاوض نيابة عن (PRL) مع المشغلين / (ISO).

كما تعمل كبائع لـ (DR) في سوق الكهرباء وتوفر حوافز لـ (PRL) لتعديل أنماط الطلب الخاصة بهم، حيث أن استجابة (PRL) في حدث (DRA) محدد غير مؤكد تماماً وتواجه (DRA) مخاطر مالية إذا كانت الاستجابة مختلفة عن المبلغ الذي التزمت به في سوق اليوم التالي، وهناك نوع آخر من المجمعات يعمل في (microgrid) هو (RESA) الذي يمكنه إدارة جميع منتجي الطاقة الفرديين المختلفين وتقليل عدم اليقين.

أيضاً تم تقديم (RESA) للتواصل مع جميع منتجي الطاقة هؤلاء ويلتزمون بتجميع الطاقة في سوق الطاقة، كما تم  وضع هيكل السوق، وذلك كما هو مبين في الشكل التالي (1)، بحيث يشارك كلا المجمعين في أعمال تجارة الطاقة بينما تدير شركات التوزيع التشغيل اليومي لشبكة التوزيع لعملائها لضمان طاقة موثوقة وغير منقطعة.

آلية الفصل بين المجمعين

قد يواجه كل من المجمعين المذكورين أعلاه مخاطر مالية بسبب عدم التأكد من مواردهم، ولتقليل هذه المخاطر المالية، تعمل هذه المجمعات بمستوى ثقة معين. بسبب التزام المجمعين المختلفين بمستويات ثقة مختلفة؛ فإنه يتم نصنف المجمعين إلى ثلاثة أنواع مختلفة بناءً على سيكولوجية المجمعين.

النوع الأول هو المجمع المحايد للمخاطر (RNA)، والذي يحاول الالتزام بحد أدنى أو صفري من قيمة المخاطرة، بحيث يرتكب هذا النوع من المجمِّع قيمة لا توجد فيها خسارة على الرغم من أنه يحصل على فائدة أقل أو لا فائدة منه.

أما النوع الثاني هو مجمع تجنب المخاطر (RAA). يحاول هذا النوع من المجمّعين دائماً تقليل المخاطر بشعار الحصول على فوائد أعلى، كما ويحاول الحصول على عوائد عالية المخاطر معدلة عن طريق أخذ حد أدنى من المخاطرة.

وأخيراً النوع الثالث من المجمّع هو مجمع المخاطرة (RTA)، بحيث يلتزم هذا النوع من المجمّع بمستوى مخاطر أعلى للحصول على مزايا أعلى، ومن خلال فصل المجمعين على أساس القدرة على تحمل المخاطر؛ فإنه يتم تسليط الضوء على استراتيجيات الأعمال المختلفة، وبالتالي تتم مقارنة الربح والمخاطر المالية بسبب انحراف القوة للمجمع في هذه الدراسة.

آلية إدخال var و CVaR

بالنسبة للتحليل المالي والاقتصادي حيث يتعلق الأمر بعدم اليقين، يجب دمج تحليل المخاطر لتحليل تأثير عدم اليقين على الأرباح، كذلك هنا نستخدم مقاييس المخاطر القيمة المعرضة للمخاطر و (CVaR)، وذلك لمعرفة فائدة (RES) و (DRAs)، بحيث تهدف دراسات عدم اليقين التي تم إجراؤها هنا بشكل أساسي إلى تقييم أوجه عدم اليقين في التنبؤ بالقدرة التي يجب الالتزام بها وكذلك لتحليل خصائص حالات عدم اليقين للتنبؤات المستقبلية.

كما أن عدم اليقين في الطاقة الناتجة عن (RES) واستجابة العملاء هو تلك المتأصلة ولا يمكن إزالتها، وغالباً ما يمكن نمذجة حالات عدم اليقين هذه من خلال توزيع الاحتمالات على عكس عدم اليقين الاقتصادي الذي يتبع الحركة البراونية أو “سلسلة ماركوف” المنفصلة.

أيضاً يوجد تمثيل رياضي بسيط للمخاطر المعرضة للمخاطر عند مستوى الثقة (α)، بحيث يتم التعبير عن مستوى الثقة بالنسبة المئوية، احتمالية أن تكون أي قيمة عشوائية في مجموعة البيانات أكبر من قيمة (VaRα) هي (α.VaRα) هي أكبر قيمة لجميع القيم التي تنتمي إلى (100٪ – α) من القيم الأدنى، وذلك كما هو موضح في المعادلة (2)، وهذا يضمن أن احتمال الحصول على طاقة شمولية أقل من (VaRα) وأقل من (100٪ – α)

.

التنفيذ المقترح للمخاطر باستخدام القيمة المعرضة للمخاطر وقيمة المخاطر المحتملة

في هذا البحث، نتم اقتراح طريقة بسيطة لاستخدام (VaRα) كقيمة ملتزمة للطاقة بينما (CVaRα) كقيمة للطاقة خلال سيناريو محفوف بالمخاطر، حيث أن هذا النهج بسيط ويعطي فكرة موجزة عن المخاطر المحتملة لانحراف الطاقة والمخاطر المالية الناتجة عن انحرافات الطاقة هذه عن مصدر الطاقة غير المؤكد، وفي سوق اليوم التالي، يلتزم كل من (RES) و (DRA) بقوتهما في (α) مختلفة.

كما يساعد اعتبار (α) في تحويل عدم اليقين إلى يقين إلى حد ما لأننا على يقين من أن احتمال أن تكون الطاقة أكبر من أو تساوي (VaRα) هو (α)، كما أدى عدد من الدراسات الرياضية حول القيمة المعرضة للمخاطر وقيمة التحقق من المخاطر المتغيرة إلى مشكلة اختيار مستوى الثقة، ومن الناحية العملية يقع مستوى (α) بين (0.8) و (1)، حيث يعني (0.8 20٪) من المخاطر و (1) يعني (0٪) من المخاطر أو خالٍ من المخاطر.