فهرست مطالبعنوان صفحهچکیده..........1فصل اول: کلیات تحقیق1-1 مقدمه..........21-2 حضور مزارع بادی در بازارهای تجدید ساختار یافته.............31-3 ارائه توان راکتیو توسط مزارع بادی.......41-4 بازارهای توان راکتیو............41-5 چالشها در جهت ایجاد بازارهای توان راکتیو..............51-5-1 تعامل بین بازار توان اکتیو و راکتیو........51-5-2 قدرت بازار........51-5-3نوسانات قیمت و قیمتگذاری برای مصرفکنندگان...........61-6 اقدامات انجام گرفته در این پایاننامه ........7فصل دوم: مروری بر منابع2-1 ارائه بازار برای پشتیبانی از توان راکتیو.............82-1-1 مقدمه.............82-1-2 مفهوم توان راکتیو و ضرورت توجه به آن...........82-1-2-1 توان راکتیو چیست؟................82-1-2-2 نیاز به توان راکتیو در شبکه........................................................................................................92-1-2-3 توان راکتیو و خاموشیها..........................................................................................................102-1-3 تجهیزات تولیدکننده توان راکتیو...................................................................................................112-1-3-1 ژنراتور سنکرون.......................................................................................................................112-1-3-2 کندانسورهای سنکرون.............................................................................................................112-1-3-3 جبرانسازهای خازنی و سلفی..................................................................................................112-1-3-4 ادوات FACTS........................................................................................................................122-1-3-5 خطوط هوایی و کابلهای زیرزمینی.........................................................................................122-1-4 هزینه تولید توان راکتیو.................................................................................................................122-1-4-1 هزینه پشتیبانی توان راکتیو توسط ژنراتور سنکرون..................................................................132-1-4-2 هزینههای پشتیبانی توان راکتیو توسط تجهیزات انتقال.............................................................152-1-5 ارائه توان راکتیو در بازارهای تجدید ساختاریافته.........................................................................162-1-5-1 نیویورک...................................................................................................................................162-1-5-2 سوئد........................................................................................................................................172-1-6 طراحی بازار برای توان راکتیو......................................................................................................172-1-6-1 هزینه تولید توان راکتیو............................................................................................................192-1-6-2 ساختار پیشنهادات توان راکتیو.................................................................................................202-1-6-3 استقرار بازار و شکلگیری قیمت.............................................................................................222-1-7بازار توان راکتیو ناحیهای..............................................................................................................222-1-8جمعبندی......................................................................................................................................242-2 مزارع بادی و مشارکت آنها در بازارهای انرژی و توان راکتیو.........................................................242-2-1 مقدمه..............................................................................................................................................242-2-1-1 مزایای استفاده از انرژی باد......................................................................................................252-2-1-2 وضعیت فعلی و آینده مزارع بادی............................................................................................252-2-2 ساختار توربینهای بادی...............................................................................................................282-2-3 فنآوری توربینهای بادی.............................................................................................................292-2-3-1 ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم(PMSG).................................................................................292-2-3-2 ژنراتور القایی قفس سنجابی.....................................................................................................292-2-3-3 ژنراتور سنکرون روتور سیمپیچی شده....................................................................................302-2-3-4 ژنراتور القایی دوسو تغذیه(DFIG)..........................................................................................302-2-4 برنامهریزی تولید نیروگاههای بادی در بازار انرژی.......................................................................312-2-5 مشارکت واحدهای بادی در مسأله پخشبار اقتصادی..................................................................322-2-5-1 تابع هزینه واحدهای بادی در مسأله پخشبار اقتصادی............................................................342-2-6 توان راکتیو تولید شده توسط توربینهای بادی.............................................................................372-2-6-1 طرح مزارع بادی مورد مطالعه..................................................................................................372-2-6-2 عوامل محدود کننده.................................................................................................................382-2-6-3 طراحی مقادیر...........................................................................................................................392-2-7 قابلیت توان راکتیو توربینهای بادی با توجه به تغییرات باد.........................................................402-2-8 اجزای هزینه تولید توان راکتیو توسط مزارع بادی........................................................................422-2-8-1 مولفه هزینه ثابت......................................................................................................................422-2-8-2 مولفه هزینه تلفات....................................................................................................................422-2-8-3 مولفه هزینه فرصت..................................................................................................................432-2-9 مدل هزینه عرضه توان راکتیو برای مزارع بادی............................................................................432-2-10جمعبندی...................................................................................................................................44فصل سوم: روش تحقیق3-1 مقدمه..............................................................................................................................................453-2 اصلاح بازار توان راکتیو..................................................................................................................453-2-1 بازار توان راکتیو متداول .................................................................................................................453-2-1-1 تابع پرداخت مورد انتظار..........................................................................................................453-2-1-2 استقرار بازار بمنظور قیمتگذاری توان راکتیو.........................................................................463-2-2 بازار توان راکتیو اصلاح شده........................................................................................................473-2-2-1 تابع پرداخت مورد انتظار اصلاح شده......................................................................................473-2-2-2 اصلاح استقرار بازار و قیمتگذاری توان راکتیو......................................................................483-3 مدل بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو..........................................................................................503-3-1 بازار مجزای توان اکتیو....................................................................................................................503-3-2 بازار مجزای توان راکتیو..................................................................................................................503-3-3 تسویه بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو....................................................................................513-4 اجرای همزمان بازار توان اکتیو و راکتیو..........................................................................................533-4-1 هزینه فرصت از دست رفته در بازار همزمان................................................................................533-4-2 بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو...................................................................................................553-5 بازار توان راکتیو ناحیهای...................................................................................................................573-5-1 شناسایی مناطق کنترل ولتاژ در یک سیستم..................................................................................573-5-1-1 فاصله الکتریکی........................................................................................................................583-5-1-2 تعیین مناطق با توجه به فاصله الکتریکی..................................................................................593-5-2 بازار توان راکتیو در مناطق کنترل ولتاژ محلی...............................................................................603-6 بازار همزمان انرژی و توان راکتیو ناحیهای........................................................................................603-7 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازارهای توان اکتیو و راکتیو..................................613-7-1 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان اکتیو.....................................613-7-2 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان راکتیو....................................623-7-2-1 تأثیر خطای پیشبینی مزارع بادی بر منحنی قابلیت توان راکتیو ..............................................623-7-2-2 بازار توان راکتیو برای مزارع بادی............................................................................................643-7-2-3 مدل بازار مجزای توان راکتیو برای مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون...................................683-7-3 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو.......................683-8 جمعبندی......................................................................................................................................72فصل چهارم: شبیهسازی ونتایج4-1 مقدمه..............................................................................................................................................734-2 شبیهسازی بازارهای توان اکتیو و راکتیو..........................................................................................734-2-1 بازار توان اکتیو مجزا ......................................................................................................................744-2-2 بازار توان راکتیو مجزا ....................................................................................................................764-2-3 بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو ....................................................................................................784-2-4 مقایسه نمودار تولید توان اکتیو و راکتیو در بازارهای مجزا و همزمان ...........................................804-2-5 بازی در قیمتهای پیشنهادی در بازارهای مجزا و همزمان ...........................................................824-3 شبیهسازی بازارهای انرژی و توان راکتیو ناحیهبندی شده .............................................................834-3-1 ناحیهبندی شبکه ............................................................................................................................834-3-2 بازار توان راکتیو ناحیهای ...............................................................................................................854-3-3 بازار همزمان انرژی و توان راکتیو ناحیهای ....................................................................................874-3-4 مقایسه نمودار تولید توان اکتیو و راکتیو در بازارهای مجزا و همزمان ناحیهای...............................894-4 شبیهسازی بازارهای توان اکتیو و راکتیو با مشارکت مزارع بادی ...................................................904-4-1 مشارکت مزارع بادی در بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو .......................................................934-4-2 مشارکت مزارع بادی در بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو .............................................................984-4-3 مقایسه نمودار تولید توان راکتیو در بازارهای مجزا و همزمان با حضور مزارع بادی ...................1034-4-4 بررسی تأثیر نوع خطا بر تولید توان اکتیو و راکتیو هرگره در بازار همزمان..................................1064-5 جمعبندی ................................................................................................................................... 108فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات5-1 نتیجهگیری ...................................................................................................................................1095-2 پیشنهادات ....................................................................................................................................1106- پیوست ...............................................................................................................................................1127- منابع ...................................................................................................................................................115چکیده انگلیسی .......................................................................................................................................120 فهرست جدولهاعنوان جدول صفحهجدول 2-1 مشخصات عملکرد و هزینه جبرانسازهای توان راکتیو............................................................16جدول 4-1 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان اکتیو و نتایج اجرای این بازار..............................................................................................................................................................75جدول 4-2 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان راکتیو و نتایج اجرای این بازار..............................................................................................................................................................77جدول 4-3 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو و نتایج اجرای این بازار........................................................................................................................................................79جدول 4-4 پول پرداختی به واحدهای هرگره برای تولید توان اکتیو و راکتیو ناشی از تغییر در قیمتهای پیشنهادی .....................................................................................................................................................82جدول 4-5 فواصل الکتریکی برای گروههای باس در مناطق کنترل ولتاژ....................................................84جدول 4-6 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار توان راکتیو ناحیهای و نتایج اجرای این بازار..............................................................................................................................................................86جدول 4-7 نتایج حاصل از اجرای بازار همزمان انرژی و توان راکتیو ناحیهای ..........................................88جدول 4-8 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون و مزارع بادی در بازارهای توان اکتیو و راکتیو.......92جدول 4-9 نتایج حاصل از اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد"..........94جدول 4-10 خلاصهی نتایج اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد".......95جدول 4-11 نتایج حاصل از اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".........96جدول 4-12 خلاصهی نتایج اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".........98جدول 4-13 نتایج حاصل از اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد".............99جدول 4-14 خلاصهی نتایج اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد"...........100جدول 4-15 نتایج حاصل از اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".............101جدول 4-16 خلاصهی نتایج اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".............103جدول پ-1 اطلاعات مربوط به شاخههای شبکه 24 گرهی IEEE RTS ...............................................112جدول پ-2 اطلاعات باس شبکه 24 گرهی IEEE RTS .......................................................................114 فهرست نمودارهاعنوان نمودار صفحهنمودار 4-1 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان ...........................................81نمودار 4-2 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان .........................................81نمودار 4-3 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان ناحیهای .............................89نمودار 4-4 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان ناحیهای ...........................90نمودار 4-5 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد زیاد 0.1 پریونیت .....................................................................................................................................................104نمودار 4-6 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد زیاد 0.35 پریونیت .....................................................................................................................................................104نمودار 4-7 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد کم 0.1 پریونیت .....................................................................................................................................................105نمودار 4-8 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد کم 0.25 پریونیت .....................................................................................................................................................105نمودار 4-9 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد زیاد 0.1 و 0.35 پریونیت......................................................................................................................................................106نمودار 4-10 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد زیاد 0.1 و 0.35 پریونیت......................................................................................................................................................106نمودار 4-11 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد کم 0.1 و 0.25 پریونیت......................................................................................................................................................107نمودار 4-12 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد کم 0.1 و 0.25 پریونیت......................................................................................................................................................107فهرست شکلهاعنوان شکل صفحهشکل 2-1 منحنی قابلیت ژنراتور سنکرون...................................................................................................14شکل 2-2 هزینه متحمل شده توسط یک ژنراتور به عنوان یک تابع از پشتیبانی توان راکتیو.......................19شکل2-3 ساختار توان راکتیو پیشنهادی عرضه کنندگان..............................................................................21شکل 2-4 رشد روزافزون استفاده از منابع بادی در جهان...........................................................................26شکل 2-5 روند رشد توربینهای بادی[45].................................................................................................27شکل 2-6 سهم کشورهای مختلف در مقدار ظرفیت بادی نصب شده تا پایان سال 2013..........................28شکل 2-7 توربينباديمجهزبهژنراتورالقاييدوسوتغذيه[17]................................................................31شکل 2-8 ظرفیت بادی تجمعی در سال (برحسب مگاوات) [45]..............................................................32شکل 2-9 رویکردهای موجود برای مدلسازی سریهای زمانی توان باد.....................................................33شکل 2-10 یک توربین بادی سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت کامل همراه با مبدل سمت ماشین(MSC) و مبدل سمت شبکه(GSC)..................................................................................................37شکل 2-11 منحنی قابلیت VSWT با مبدل الکترونیک قدرت پشت به پشت کامل[61]............................38شکل 2-12 توان راکتیو در دسترس برای مقادیر مختلف باد در مقایسه با قابلیت توان راکتیو واقعی..........42شکل 2-13 منحنی ساختار پیشنهادی هزینه تولید توان راکتیو توسط مزارع بادی[61]................................43شکل 3-1 بلوک دیاگرام نحوه پرداخت هزینه از دست رفته به واحدها .....................................................55شکل 3-2 تأثیر خطای پیشبینی مزارع بادی بر منحنی قابلیت توان راکتیو..................................................63شکل 3-3 منحنی قابلیت توان راکتیو یک DFIG........................................................................................64شکل 3-4 ساختار پیشنهادی تابع هزینه تولید توان راکتیو برای مزارع بادی................................................66شکل 4-1 شبکه 24 گرهی IEEE RTS .....................................................................................................74شکل 4-2 شبکه 24 گرهی IEEE RTS با دو منطقه کنترل ولتاژ................................................................85شکل 4-3 شبکه 24 گرهی IEEE RTS بهمراه مزارع بادی........................................................................91 فهرست علائم و اختصارهامعادل فارسیمعادل انگلیسیعلامتجریان متناوبAlternating CurrentACکنترل بهره خودکارAutomatic Gain ControlAGCژنراتور القایی دوسو تغذیهDoubly Fed Induction GeneratorDFIGتولید پراکندهDistributed GenerationDGجبرانسازهای دینامیک راکتیوDynamic VAR CompensatorsD-VARپخش بار اقتصادیEconomic DispatchEDجبران مالی مورد انتظارExpected Financial CompensationEFCتابعپرداخت موردانتظارExpected Payment FunctionEPFسازمان تحقیقات انرژی الکتریکیElectric Power Research InstitudeEPRIسیستم انتقال انعطافپذیر جریان متناوبFlexible AC Transmission SystemFACTSسیستمهای مدلسازی جبریGeneral Algebraic Modeling SystemsGAMSمبدل سمت شبکهGrid-Side ConverterGSCخدمات بهرهبرداری متصل شده به شبکهInterconnectedOperations ServicesIOSبهرهبردار مستقل سیستمIndependent System OperatorISOهزینه فرصت از دست رفتهLost Opportunity CostLOCقیمت تسویه بازارMarket Clearing PriceMCPبرنامهنویسی غیرخطی عدد صحیح مختلطMixed Integer Non-Linear ProgramingMINLPمبدل سمت ماشینMachine-Side ConverterMSCشورای قابلیت اطمینان برق آمریکای شمالیNorth American Electric Reliability CouncilNERCسازمان گاز طبیعیNatural Gas FoundationNGFبهرهبردار مستقل سیستم نیویورکThe New York ISONYISOژنراتور سنکرون مغناطیس دائمPermanent Magnet Synchronous GeneratorPMSGجبرانسازهای سنکرون استاتیکStatic Synchronous CompensatorsSTATCOMجبرانسازهای استاتیک راکتیوStatic VAr CompensatorsSVCتابع پرداخت کلTotal Payment FunctionTPFمبدلهای منبع ولتاژVoltage-Source ConvertersVSCsتوربین بادی سرعت متغیرVariable Speed Wind TurbineVSWTمزارع بادیWind FarmsWFsتوربینهای بادیWind TurbinesWTs چکیده:در طی دو دهه اخیر صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی در نحوهی تولید، انتقال و توزیع گشته است که تحت عنوان تجدیدساختار از آن یاد میشود. با تجدید ساختار در صنعت برق، توان راکتیو به عنوان یکی از مهمترین خدمات جانبی برای بهرهبرداری ایمن و قابل اطمینان از شبکه قدرت معرفی شده است. در سالهای اخیر بمنظور افزایش قابلیت اطمینان شبکه، ایجاد یک ساختار صحیح رقابتی و تشویق تولیدکنندگان به تولید توان راکتیو، بازارهای توان راکتیو تعریف شدهاند. این در حالی است که توان اکتیو و راکتیو از راههای گوناگون همانند معادلات پخشبار، منحنی قابلیت ژنراتور سنکرون و حداکثر ظرفیت توان عبوری از خطوط به هم مرتبط میباشند و در نتیجه اجرای جداگانهی بازارهای توان اکتیو و راکتیو راهحل بهینه را به همراه نخواهد داشت. بدین ترتیب در این پایاننامه، بازار توان راکتیو بطور همزمان با بازار انرژی به اجرا در میآید و نتایج آن با نتایج بدست آمده از اجرای جداگانه بازارهای توان اکتیو و راکتیو مقایسه میگردد. بمنظور عادلانهتر شدن رقابت در تولید توان راکتیو، پیشنهادات قیمت برای تولید توان راکتیو اصلاح میگردد و ساختار جدیدی برای پرداخت هزینه از دست رفته به تولیدکنندگان توان راکتیو ارائه میشود. همچنین با توجه به ماهیت محلی توان راکتیو، امکان ایجاد بازارهای محلی توان راکتیو مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از اجرای بازارهای محلی توان راکتیو با بازارهای غیرمحلی مقایسه میگردد. از طرفی حضور منابع تولید پراکنده و بخصوص مزارع بادی در شبکه قدرت روز به روز در حال افزایش است و با پیشرفت تکنولوژی در سالهای اخیر، این منابع نیز برای مشارکت در بازارهای توان راکتیو مشتاق میباشند. بدین ترتیب در این پایاننامه بمنظور در نظر گرفتن مشارکت مزارع بادی در بازار توان راکتیو ابتدا امکان ارائه توان راکتیو توسط مزارع بادی با فنآوری توربینهای سرعت متغیر مورد مطالعه قرار میگیرد و پس از آن بازارهای توان اکتیو و راکتیو با مشارکت مزارع بادی به اجرا در میآید. در این مطالعه همچنین بمنظور در نظر گرفتن خطای پیشبینی توان بادی، بازارهای توان اکتیو و راکتیو با دو حالت خطا در پیشبینی توان بادی به اجرا درمیآید و تأثیر این خطای پیشبینی بر میزان مشارکت مزارع بادی در بازارهای توان اکتیو و راکتیو و نیز بر میزان هزینه بهرهبرداری از این بازارها مورد بررسی قرار میگیرد.واژههای کلیدی: بازار توان راکتیو، بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو، تابع پرداخت مورد انتظار، هزینه فرصت از دست رفته، مزارع بادی فصل اولکلیات تحقیق 1-1 مقدمهدر طول چند دهه گذشته بسیاری از سیستمهای قدرت الکتریکی در سراسر جهان تجدید ساختار شدهاند. طیاینمدت،بهخاطربالابردنبازدهبهرهبرداريوتشویقسرمایهگذاران،صنعتبرقدستخوشتغییراتاساسیازلحاظمدیریتومالکیتگردیدهاست،بهطوریکهبرايایجادفضايرقابتیمناسب،بخشهايمختلفآنازجملهتولید،انتقالوتوزیعازهممستقلگردیدهاند. این فرایند منجر به غیرمتمرکز شدن خدمات مختلف که قبلاً توسط ساختار انحصاری تولید میگردید، شده است.با وجودی که تجارت انرژی موضوع اصلی در بازار رقابتی برق است، به منظور داشتن یک شبکه امن و قابل اعتماد، خدمات جانبی حیاتی هستند و باید به شیوهای مناسب ارائه گردند. در سیستمهای قدرت تجدیدساختار یافته، بهرهبردار مستقل سیستم (ISO[1]) مسئول حفظ و عمل عادلانه، امن و قابل اعتماد از یک سیستم قدرت است.بر این اساس، ISO مسئول تعادل بار در زمان واقعی، مدیریت تراکم و ارائه خدمات جانبی است. این خدمات جانبی توسط بهرهبردار سیستم از طریق قراردادهای تجاری با شرکت کنندگان بازار فراهم میشود [1].در این میان شش نوع خدمات جانبی مختلف در دستورالعمل FERC- 888تعریف شده است[2]، که تأمین توان راکتیو یکی از این سرویسهای مهم است و باید در بسیاری از جنبههای برنامهریزی بازار و بهرهبرداری درنظرگرفته شود.نكتهديگريكهبايدمورد توجهقرارگيردآناست كهيک ژنراتورزمانی ميتواندتوانتوليديخودرابهفروش برساندکهتوانراکتيوکافيجهت حفظسطوحولتاژدرمحدودهقابلقبولدرسيستموجودداشتهباشد. درغيراينصورتژنراتور بهعلتمحدوديت پايداريولتاژ،قادربهفروش انرژيتوليديخودنخواهدبود[3]. در نتیجه، درحالی که موضوع اصلی در بازارهای برق مسائل مالی است، به دلیل نقش مهم توان راکتیو در سیستمهای امنیتی، مسائل فنی نیز باید در کنار مسائل اقتصادی در تسویه بازار مورد توجه قرار گیرد.تاکنون، اهداف مختلفی مانند قیمتگذاری توان راکتیو [4و5]، به حداقل رساندن هزینه توان راکتیو [6و7]، به حداقل رساندن همزمان هزینه توان راکتیو و تلفات انتقال [9و8]، به حداقل رساندن انحراف از معاملات [3] و غیره برای حل و فصل بازار توان راکتیو و بهبود این بازار ارائه شده است.از طرفی توان راکتیو نقش مهمی در امنیت ولتاژ سیستم قدرت نیز دارد [10]. عدم توان راکتیو در سیستم ممکن است سبب افت ولتاژ نامطلوب در برخی از باسهای سیستم گردد که اگر سیستم بر این کمبود ولتاژ غلبه نکند، ممکن است منجر به ناپایداری ولتاژ در کل شبکه گردد. توان راکتیو ناکافی که منجر به فروپاشی ولتاژ بوده است، عامل اصلی در قطع عمده برق در سراسر جهان شناخته شده است. به عنوان مثال علت اصلی خاموشی در 2 جولای 1996 و 10 اوت 1996 که در سواحل غربی ایالات متحده رخ داده بود، فروپاشی ولتاژ اعلام شد[11].بنابراین، امنیت ولتاژ سیستم یک مسئله مهم است که باید در برنامهریزی توان راکتیو در نظر گرفته شود. [1] Independent System Operator
ارائه ساختار جديد بازار همزمان توان اکتيو و راکتيو با در نظر گرفتن قيود ولتاژی شبکهword
فهرست مطالبعنوان صفحهچکیده..........1فصل اول: کلیات تحقیق1-1 مقدمه..........21-2 حضور مزارع بادی در بازارهای تجدید ساختار یافته.............31-3 ارائه توان راکتیو توسط مزارع بادی.......41-4 بازارهای توان راکتیو............41-5 چالشها در جهت ایجاد بازارهای توان راکتیو..............51-5-1 تعامل بین بازار توان اکتیو و راکتیو........51-5-2 قدرت بازار........51-5-3نوسانات قیمت و قیمتگذاری برای مصرفکنندگان...........61-6 اقدامات انجام گرفته در این پایاننامه ........7فصل دوم: مروری بر منابع2-1 ارائه بازار برای پشتیبانی از توان راکتیو.............82-1-1 مقدمه.............82-1-2 مفهوم توان راکتیو و ضرورت توجه به آن...........82-1-2-1 توان راکتیو چیست؟................82-1-2-2 نیاز به توان راکتیو در شبکه........................................................................................................92-1-2-3 توان راکتیو و خاموشیها..........................................................................................................102-1-3 تجهیزات تولیدکننده توان راکتیو...................................................................................................112-1-3-1 ژنراتور سنکرون.......................................................................................................................112-1-3-2 کندانسورهای سنکرون.............................................................................................................112-1-3-3 جبرانسازهای خازنی و سلفی..................................................................................................112-1-3-4 ادوات FACTS........................................................................................................................122-1-3-5 خطوط هوایی و کابلهای زیرزمینی.........................................................................................122-1-4 هزینه تولید توان راکتیو.................................................................................................................122-1-4-1 هزینه پشتیبانی توان راکتیو توسط ژنراتور سنکرون..................................................................132-1-4-2 هزینههای پشتیبانی توان راکتیو توسط تجهیزات انتقال.............................................................152-1-5 ارائه توان راکتیو در بازارهای تجدید ساختاریافته.........................................................................162-1-5-1 نیویورک...................................................................................................................................162-1-5-2 سوئد........................................................................................................................................172-1-6 طراحی بازار برای توان راکتیو......................................................................................................172-1-6-1 هزینه تولید توان راکتیو............................................................................................................192-1-6-2 ساختار پیشنهادات توان راکتیو.................................................................................................202-1-6-3 استقرار بازار و شکلگیری قیمت.............................................................................................222-1-7بازار توان راکتیو ناحیهای..............................................................................................................222-1-8جمعبندی......................................................................................................................................242-2 مزارع بادی و مشارکت آنها در بازارهای انرژی و توان راکتیو.........................................................242-2-1 مقدمه..............................................................................................................................................242-2-1-1 مزایای استفاده از انرژی باد......................................................................................................252-2-1-2 وضعیت فعلی و آینده مزارع بادی............................................................................................252-2-2 ساختار توربینهای بادی...............................................................................................................282-2-3 فنآوری توربینهای بادی.............................................................................................................292-2-3-1 ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم(PMSG).................................................................................292-2-3-2 ژنراتور القایی قفس سنجابی.....................................................................................................292-2-3-3 ژنراتور سنکرون روتور سیمپیچی شده....................................................................................302-2-3-4 ژنراتور القایی دوسو تغذیه(DFIG)..........................................................................................302-2-4 برنامهریزی تولید نیروگاههای بادی در بازار انرژی.......................................................................312-2-5 مشارکت واحدهای بادی در مسأله پخشبار اقتصادی..................................................................322-2-5-1 تابع هزینه واحدهای بادی در مسأله پخشبار اقتصادی............................................................342-2-6 توان راکتیو تولید شده توسط توربینهای بادی.............................................................................372-2-6-1 طرح مزارع بادی مورد مطالعه..................................................................................................372-2-6-2 عوامل محدود کننده.................................................................................................................382-2-6-3 طراحی مقادیر...........................................................................................................................392-2-7 قابلیت توان راکتیو توربینهای بادی با توجه به تغییرات باد.........................................................402-2-8 اجزای هزینه تولید توان راکتیو توسط مزارع بادی........................................................................422-2-8-1 مولفه هزینه ثابت......................................................................................................................422-2-8-2 مولفه هزینه تلفات....................................................................................................................422-2-8-3 مولفه هزینه فرصت..................................................................................................................432-2-9 مدل هزینه عرضه توان راکتیو برای مزارع بادی............................................................................432-2-10جمعبندی...................................................................................................................................44فصل سوم: روش تحقیق3-1 مقدمه..............................................................................................................................................453-2 اصلاح بازار توان راکتیو..................................................................................................................453-2-1 بازار توان راکتیو متداول .................................................................................................................453-2-1-1 تابع پرداخت مورد انتظار..........................................................................................................453-2-1-2 استقرار بازار بمنظور قیمتگذاری توان راکتیو.........................................................................463-2-2 بازار توان راکتیو اصلاح شده........................................................................................................473-2-2-1 تابع پرداخت مورد انتظار اصلاح شده......................................................................................473-2-2-2 اصلاح استقرار بازار و قیمتگذاری توان راکتیو......................................................................483-3 مدل بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو..........................................................................................503-3-1 بازار مجزای توان اکتیو....................................................................................................................503-3-2 بازار مجزای توان راکتیو..................................................................................................................503-3-3 تسویه بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو....................................................................................513-4 اجرای همزمان بازار توان اکتیو و راکتیو..........................................................................................533-4-1 هزینه فرصت از دست رفته در بازار همزمان................................................................................533-4-2 بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو...................................................................................................553-5 بازار توان راکتیو ناحیهای...................................................................................................................573-5-1 شناسایی مناطق کنترل ولتاژ در یک سیستم..................................................................................573-5-1-1 فاصله الکتریکی........................................................................................................................583-5-1-2 تعیین مناطق با توجه به فاصله الکتریکی..................................................................................593-5-2 بازار توان راکتیو در مناطق کنترل ولتاژ محلی...............................................................................603-6 بازار همزمان انرژی و توان راکتیو ناحیهای........................................................................................603-7 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازارهای توان اکتیو و راکتیو..................................613-7-1 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان اکتیو.....................................613-7-2 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان راکتیو....................................623-7-2-1 تأثیر خطای پیشبینی مزارع بادی بر منحنی قابلیت توان راکتیو ..............................................623-7-2-2 بازار توان راکتیو برای مزارع بادی............................................................................................643-7-2-3 مدل بازار مجزای توان راکتیو برای مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون...................................683-7-3 مشارکت مزارع بادی و ژنراتورهای سنکرون در بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو.......................683-8 جمعبندی......................................................................................................................................72فصل چهارم: شبیهسازی ونتایج4-1 مقدمه..............................................................................................................................................734-2 شبیهسازی بازارهای توان اکتیو و راکتیو..........................................................................................734-2-1 بازار توان اکتیو مجزا ......................................................................................................................744-2-2 بازار توان راکتیو مجزا ....................................................................................................................764-2-3 بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو ....................................................................................................784-2-4 مقایسه نمودار تولید توان اکتیو و راکتیو در بازارهای مجزا و همزمان ...........................................804-2-5 بازی در قیمتهای پیشنهادی در بازارهای مجزا و همزمان ...........................................................824-3 شبیهسازی بازارهای انرژی و توان راکتیو ناحیهبندی شده .............................................................834-3-1 ناحیهبندی شبکه ............................................................................................................................834-3-2 بازار توان راکتیو ناحیهای ...............................................................................................................854-3-3 بازار همزمان انرژی و توان راکتیو ناحیهای ....................................................................................874-3-4 مقایسه نمودار تولید توان اکتیو و راکتیو در بازارهای مجزا و همزمان ناحیهای...............................894-4 شبیهسازی بازارهای توان اکتیو و راکتیو با مشارکت مزارع بادی ...................................................904-4-1 مشارکت مزارع بادی در بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو .......................................................934-4-2 مشارکت مزارع بادی در بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو .............................................................984-4-3 مقایسه نمودار تولید توان راکتیو در بازارهای مجزا و همزمان با حضور مزارع بادی ...................1034-4-4 بررسی تأثیر نوع خطا بر تولید توان اکتیو و راکتیو هرگره در بازار همزمان..................................1064-5 جمعبندی ................................................................................................................................... 108فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات5-1 نتیجهگیری ...................................................................................................................................1095-2 پیشنهادات ....................................................................................................................................1106- پیوست ...............................................................................................................................................1127- منابع ...................................................................................................................................................115چکیده انگلیسی .......................................................................................................................................120 فهرست جدولهاعنوان جدول صفحهجدول 2-1 مشخصات عملکرد و هزینه جبرانسازهای توان راکتیو............................................................16جدول 4-1 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان اکتیو و نتایج اجرای این بازار..............................................................................................................................................................75جدول 4-2 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار مجزای توان راکتیو و نتایج اجرای این بازار..............................................................................................................................................................77جدول 4-3 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو و نتایج اجرای این بازار........................................................................................................................................................79جدول 4-4 پول پرداختی به واحدهای هرگره برای تولید توان اکتیو و راکتیو ناشی از تغییر در قیمتهای پیشنهادی .....................................................................................................................................................82جدول 4-5 فواصل الکتریکی برای گروههای باس در مناطق کنترل ولتاژ....................................................84جدول 4-6 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون در بازار توان راکتیو ناحیهای و نتایج اجرای این بازار..............................................................................................................................................................86جدول 4-7 نتایج حاصل از اجرای بازار همزمان انرژی و توان راکتیو ناحیهای ..........................................88جدول 4-8 قیمتهای پیشنهادی ژنراتورهای سنکرون و مزارع بادی در بازارهای توان اکتیو و راکتیو.......92جدول 4-9 نتایج حاصل از اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد"..........94جدول 4-10 خلاصهی نتایج اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد".......95جدول 4-11 نتایج حاصل از اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".........96جدول 4-12 خلاصهی نتایج اجرای بازارهای مجزای توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".........98جدول 4-13 نتایج حاصل از اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد".............99جدول 4-14 خلاصهی نتایج اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد زیاد"...........100جدول 4-15 نتایج حاصل از اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".............101جدول 4-16 خلاصهی نتایج اجرای بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو برای خطای "برآورد کم".............103جدول پ-1 اطلاعات مربوط به شاخههای شبکه 24 گرهی IEEE RTS ...............................................112جدول پ-2 اطلاعات باس شبکه 24 گرهی IEEE RTS .......................................................................114 فهرست نمودارهاعنوان نمودار صفحهنمودار 4-1 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان ...........................................81نمودار 4-2 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان .........................................81نمودار 4-3 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان ناحیهای .............................89نمودار 4-4 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان ناحیهای ...........................90نمودار 4-5 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد زیاد 0.1 پریونیت .....................................................................................................................................................104نمودار 4-6 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد زیاد 0.35 پریونیت .....................................................................................................................................................104نمودار 4-7 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد کم 0.1 پریونیت .....................................................................................................................................................105نمودار 4-8 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازارهای مجزا و همزمان با خطای برآورد کم 0.25 پریونیت .....................................................................................................................................................105نمودار 4-9 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد زیاد 0.1 و 0.35 پریونیت......................................................................................................................................................106نمودار 4-10 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد زیاد 0.1 و 0.35 پریونیت......................................................................................................................................................106نمودار 4-11 نمودار بار و تولید توان اکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد کم 0.1 و 0.25 پریونیت......................................................................................................................................................107نمودار 4-12 نمودار بار و تولید توان راکتیو هرگره در بازار همزمان با خطای برآورد کم 0.1 و 0.25 پریونیت......................................................................................................................................................107فهرست شکلهاعنوان شکل صفحهشکل 2-1 منحنی قابلیت ژنراتور سنکرون...................................................................................................14شکل 2-2 هزینه متحمل شده توسط یک ژنراتور به عنوان یک تابع از پشتیبانی توان راکتیو.......................19شکل2-3 ساختار توان راکتیو پیشنهادی عرضه کنندگان..............................................................................21شکل 2-4 رشد روزافزون استفاده از منابع بادی در جهان...........................................................................26شکل 2-5 روند رشد توربینهای بادی[45].................................................................................................27شکل 2-6 سهم کشورهای مختلف در مقدار ظرفیت بادی نصب شده تا پایان سال 2013..........................28شکل 2-7 توربينباديمجهزبهژنراتورالقاييدوسوتغذيه[17]................................................................31شکل 2-8 ظرفیت بادی تجمعی در سال (برحسب مگاوات) [45]..............................................................32شکل 2-9 رویکردهای موجود برای مدلسازی سریهای زمانی توان باد.....................................................33شکل 2-10 یک توربین بادی سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت کامل همراه با مبدل سمت ماشین(MSC) و مبدل سمت شبکه(GSC)..................................................................................................37شکل 2-11 منحنی قابلیت VSWT با مبدل الکترونیک قدرت پشت به پشت کامل[61]............................38شکل 2-12 توان راکتیو در دسترس برای مقادیر مختلف باد در مقایسه با قابلیت توان راکتیو واقعی..........42شکل 2-13 منحنی ساختار پیشنهادی هزینه تولید توان راکتیو توسط مزارع بادی[61]................................43شکل 3-1 بلوک دیاگرام نحوه پرداخت هزینه از دست رفته به واحدها .....................................................55شکل 3-2 تأثیر خطای پیشبینی مزارع بادی بر منحنی قابلیت توان راکتیو..................................................63شکل 3-3 منحنی قابلیت توان راکتیو یک DFIG........................................................................................64شکل 3-4 ساختار پیشنهادی تابع هزینه تولید توان راکتیو برای مزارع بادی................................................66شکل 4-1 شبکه 24 گرهی IEEE RTS .....................................................................................................74شکل 4-2 شبکه 24 گرهی IEEE RTS با دو منطقه کنترل ولتاژ................................................................85شکل 4-3 شبکه 24 گرهی IEEE RTS بهمراه مزارع بادی........................................................................91 فهرست علائم و اختصارهامعادل فارسیمعادل انگلیسیعلامتجریان متناوبAlternating CurrentACکنترل بهره خودکارAutomatic Gain ControlAGCژنراتور القایی دوسو تغذیهDoubly Fed Induction GeneratorDFIGتولید پراکندهDistributed GenerationDGجبرانسازهای دینامیک راکتیوDynamic VAR CompensatorsD-VARپخش بار اقتصادیEconomic DispatchEDجبران مالی مورد انتظارExpected Financial CompensationEFCتابعپرداخت موردانتظارExpected Payment FunctionEPFسازمان تحقیقات انرژی الکتریکیElectric Power Research InstitudeEPRIسیستم انتقال انعطافپذیر جریان متناوبFlexible AC Transmission SystemFACTSسیستمهای مدلسازی جبریGeneral Algebraic Modeling SystemsGAMSمبدل سمت شبکهGrid-Side ConverterGSCخدمات بهرهبرداری متصل شده به شبکهInterconnectedOperations ServicesIOSبهرهبردار مستقل سیستمIndependent System OperatorISOهزینه فرصت از دست رفتهLost Opportunity CostLOCقیمت تسویه بازارMarket Clearing PriceMCPبرنامهنویسی غیرخطی عدد صحیح مختلطMixed Integer Non-Linear ProgramingMINLPمبدل سمت ماشینMachine-Side ConverterMSCشورای قابلیت اطمینان برق آمریکای شمالیNorth American Electric Reliability CouncilNERCسازمان گاز طبیعیNatural Gas FoundationNGFبهرهبردار مستقل سیستم نیویورکThe New York ISONYISOژنراتور سنکرون مغناطیس دائمPermanent Magnet Synchronous GeneratorPMSGجبرانسازهای سنکرون استاتیکStatic Synchronous CompensatorsSTATCOMجبرانسازهای استاتیک راکتیوStatic VAr CompensatorsSVCتابع پرداخت کلTotal Payment FunctionTPFمبدلهای منبع ولتاژVoltage-Source ConvertersVSCsتوربین بادی سرعت متغیرVariable Speed Wind TurbineVSWTمزارع بادیWind FarmsWFsتوربینهای بادیWind TurbinesWTs چکیده:در طی دو دهه اخیر صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی در نحوهی تولید، انتقال و توزیع گشته است که تحت عنوان تجدیدساختار از آن یاد میشود. با تجدید ساختار در صنعت برق، توان راکتیو به عنوان یکی از مهمترین خدمات جانبی برای بهرهبرداری ایمن و قابل اطمینان از شبکه قدرت معرفی شده است. در سالهای اخیر بمنظور افزایش قابلیت اطمینان شبکه، ایجاد یک ساختار صحیح رقابتی و تشویق تولیدکنندگان به تولید توان راکتیو، بازارهای توان راکتیو تعریف شدهاند. این در حالی است که توان اکتیو و راکتیو از راههای گوناگون همانند معادلات پخشبار، منحنی قابلیت ژنراتور سنکرون و حداکثر ظرفیت توان عبوری از خطوط به هم مرتبط میباشند و در نتیجه اجرای جداگانهی بازارهای توان اکتیو و راکتیو راهحل بهینه را به همراه نخواهد داشت. بدین ترتیب در این پایاننامه، بازار توان راکتیو بطور همزمان با بازار انرژی به اجرا در میآید و نتایج آن با نتایج بدست آمده از اجرای جداگانه بازارهای توان اکتیو و راکتیو مقایسه میگردد. بمنظور عادلانهتر شدن رقابت در تولید توان راکتیو، پیشنهادات قیمت برای تولید توان راکتیو اصلاح میگردد و ساختار جدیدی برای پرداخت هزینه از دست رفته به تولیدکنندگان توان راکتیو ارائه میشود. همچنین با توجه به ماهیت محلی توان راکتیو، امکان ایجاد بازارهای محلی توان راکتیو مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از اجرای بازارهای محلی توان راکتیو با بازارهای غیرمحلی مقایسه میگردد. از طرفی حضور منابع تولید پراکنده و بخصوص مزارع بادی در شبکه قدرت روز به روز در حال افزایش است و با پیشرفت تکنولوژی در سالهای اخیر، این منابع نیز برای مشارکت در بازارهای توان راکتیو مشتاق میباشند. بدین ترتیب در این پایاننامه بمنظور در نظر گرفتن مشارکت مزارع بادی در بازار توان راکتیو ابتدا امکان ارائه توان راکتیو توسط مزارع بادی با فنآوری توربینهای سرعت متغیر مورد مطالعه قرار میگیرد و پس از آن بازارهای توان اکتیو و راکتیو با مشارکت مزارع بادی به اجرا در میآید. در این مطالعه همچنین بمنظور در نظر گرفتن خطای پیشبینی توان بادی، بازارهای توان اکتیو و راکتیو با دو حالت خطا در پیشبینی توان بادی به اجرا درمیآید و تأثیر این خطای پیشبینی بر میزان مشارکت مزارع بادی در بازارهای توان اکتیو و راکتیو و نیز بر میزان هزینه بهرهبرداری از این بازارها مورد بررسی قرار میگیرد.واژههای کلیدی: بازار توان راکتیو، بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو، تابع پرداخت مورد انتظار، هزینه فرصت از دست رفته، مزارع بادی فصل اولکلیات تحقیق 1-1 مقدمهدر طول چند دهه گذشته بسیاری از سیستمهای قدرت الکتریکی در سراسر جهان تجدید ساختار شدهاند. طیاینمدت،بهخاطربالابردنبازدهبهرهبرداريوتشویقسرمایهگذاران،صنعتبرقدستخوشتغییراتاساسیازلحاظمدیریتومالکیتگردیدهاست،بهطوریکهبرايایجادفضايرقابتیمناسب،بخشهايمختلفآنازجملهتولید،انتقالوتوزیعازهممستقلگردیدهاند. این فرایند منجر به غیرمتمرکز شدن خدمات مختلف که قبلاً توسط ساختار انحصاری تولید میگردید، شده است.با وجودی که تجارت انرژی موضوع اصلی در بازار رقابتی برق است، به منظور داشتن یک شبکه امن و قابل اعتماد، خدمات جانبی حیاتی هستند و باید به شیوهای مناسب ارائه گردند. در سیستمهای قدرت تجدیدساختار یافته، بهرهبردار مستقل سیستم (ISO[1]) مسئول حفظ و عمل عادلانه، امن و قابل اعتماد از یک سیستم قدرت است.بر این اساس، ISO مسئول تعادل بار در زمان واقعی، مدیریت تراکم و ارائه خدمات جانبی است. این خدمات جانبی توسط بهرهبردار سیستم از طریق قراردادهای تجاری با شرکت کنندگان بازار فراهم میشود [1].در این میان شش نوع خدمات جانبی مختلف در دستورالعمل FERC- 888تعریف شده است[2]، که تأمین توان راکتیو یکی از این سرویسهای مهم است و باید در بسیاری از جنبههای برنامهریزی بازار و بهرهبرداری درنظرگرفته شود.نكتهديگريكهبايدمورد توجهقرارگيردآناست كهيک ژنراتورزمانی ميتواندتوانتوليديخودرابهفروش برساندکهتوانراکتيوکافيجهت حفظسطوحولتاژدرمحدودهقابلقبولدرسيستموجودداشتهباشد. درغيراينصورتژنراتور بهعلتمحدوديت پايداريولتاژ،قادربهفروش انرژيتوليديخودنخواهدبود[3]. در نتیجه، درحالی که موضوع اصلی در بازارهای برق مسائل مالی است، به دلیل نقش مهم توان راکتیو در سیستمهای امنیتی، مسائل فنی نیز باید در کنار مسائل اقتصادی در تسویه بازار مورد توجه قرار گیرد.تاکنون، اهداف مختلفی مانند قیمتگذاری توان راکتیو [4و5]، به حداقل رساندن هزینه توان راکتیو [6و7]، به حداقل رساندن همزمان هزینه توان راکتیو و تلفات انتقال [9و8]، به حداقل رساندن انحراف از معاملات [3] و غیره برای حل و فصل بازار توان راکتیو و بهبود این بازار ارائه شده است.از طرفی توان راکتیو نقش مهمی در امنیت ولتاژ سیستم قدرت نیز دارد [10]. عدم توان راکتیو در سیستم ممکن است سبب افت ولتاژ نامطلوب در برخی از باسهای سیستم گردد که اگر سیستم بر این کمبود ولتاژ غلبه نکند، ممکن است منجر به ناپایداری ولتاژ در کل شبکه گردد. توان راکتیو ناکافی که منجر به فروپاشی ولتاژ بوده است، عامل اصلی در قطع عمده برق در سراسر جهان شناخته شده است. به عنوان مثال علت اصلی خاموشی در 2 جولای 1996 و 10 اوت 1996 که در سواحل غربی ایالات متحده رخ داده بود، فروپاشی ولتاژ اعلام شد[11].بنابراین، امنیت ولتاژ سیستم یک مسئله مهم است که باید در برنامهریزی توان راکتیو در نظر گرفته شود. [1] Independent System Operator