حتماً تا حالا اسم “میکروگرید” به گوشتون خورده؛ همون شبکه‌های برق کوچیکی که خودشون برق تولید و مصرف می‌کنن، معمولاً با کلی منبع تجدیدپذیر مثل خورشیدی یا بادی. حالا تو این میکروگریدها، مدیریت مصرف و تولید انرژی یه کار حسابی مهمه، چون اگه درست حساب نشه یا گرون درمیاد یا مردم وسط گرما یا سرما بدون برق می‌مونن!
این مقاله دقیقاً درباره یه سیستم مدیریت انرژی (EMS) باهوش و نقشه‌کش حرف می‌زنه که مبتنی بر مدل predictive control (MPC) هست. حالا اگه ندونستین، MPC یعنی یه جور کنترل پیش‌بین که آینده رو تا حدی پیش‌بینی می‌کنه و بر اساس اون، تصمیم‌های بهینه می‌گیره.
حالا داستان چیه؟ بیشتر EMSهایی که قبلاً تو بازار بودن، به خاطر سنگینی محاسبات، میان شبکه رو خیلی ساده مدل می‌کنن، مثلاً کل شبکه رو فقط یه خط برق حساب می‌کنن! این روش واسه شبکه‌های کوچیک جواب می‌ده، ولی وقتی تعداد اجزای شبکه زیاد و پیچیده میشه، این مدل ساده دیگه کافی نیست و حسابی خطا می‌ندازه چون به افت برق و مسائل امنیتی شبکه توجه نمی‌کنه.
اینجا یه راه‌حل جدید پیشنهاد شده که داستان رو عوض می‌کنه: یه سیستم مدیریت انرژی مبتنی بر MPC که هم به خسارت انرژی که سر راه هدر میره (بهش میگن power loss، یعنی برقی که توی خودشون سیم‌ها از دست میره)، هم به امنیت شبکه (security constraints، یعنی محدودیت‌هایی که باید رعایت بشه تا سیستم امن بمونه) توجه می‌کنه.
تازه، واسه اینکه سیستم دیر جواب نده و سریع تصمیم بگیره، میان توی بخشی از محاسباتش از یه چیزی به اسم SOCP یا همون Second-Order Cone Programming استفاده می‌کنن؛ یه مدل ریاضی که بهش میگن محدب (convex)، که این خاصیتش اینه که همیشه جواب «بهترین» رو پیدا می‌کنه و گیر مسئله‌های پیچیده و جواب‌های بی‌خود نمی‌افته.
از یه طرف دیگه، topology شبکه یعنی شکل و نقشه سیم‌کشی شبکه که تو اکثر میکروگریدها بهش میگن “radial” یعنی شبکه‌شون شاخه شاخه‌ست (همون مثل درخت)، این قضیه باعث میشه اون مدل‌سازی دقیقا بهینه و دقیق جواب بده.
حالا، یه ماژول دیگه هم داره که خیلی باحاله: ماژول مدیریت تقاضا یا همون Demand Response (DR). این یعنی مصرف برق رو جوری مدیریت کنه که زمان‌هایی که همه مصرف دارن (پیک)، یه کاری کنه بار کمتر بشه و برق‌گرون نخریم؛ اصطلاحاً بهش میگن “peak shaving” یعنی کله‌ی قله مصرف رو کوتاه کنه!
تو این سیستم جدید، برای اولین بار همه این دغدغه‌ها با هم تو یه چارچوب کنار هم قرار گرفتن: کنترل دقیق، در نظر گرفتن اتلاف انرژی، محدودیت‌های امنیتی و مدیریت هوشمند مصرف. نتیجه‌ش هم این شده که شبکه امن‌تر و هزینه‌ها کلی کمتر شده، تازه این روش اونقدر بهینه هست که حتی به صورت آنلاین (یعنی در لحظه) هم قابل پیاده‌سازیه و منتظر جواب‌های طولانی از کامپیوتر نمی‌مونید.
برای اینکه مطمئن شن راست میگن و کارشون فقط حرف نبوده، اومدن این روش رو روی سه مدل شبکه مختلف با اندازه‌های متفاوت (یکی ده‌باس، یکی هیجده‌باس، یکی هم سی‌وسه‌باس… منظور از bus اینجاست نودهای شبکه برقی هستن) امتحان کردن و نشون دادن که جواباش واقعاً بهتر از مدل‌های قبلی بوده.
خلاصه که اگه دنبال یه سیستم مدیریت انرژی هوشمند و کاردرست واسه میکروگرید هستین که هم امنیت شبکه رو تضمین کنه هم جیب‌تون کمتر خالی شه و تازه از منابع تجدیدپذیر هم به بهترین شکل بهره بگیره، این روش واقعاً جذابه!
منبع: +
