STOCHASTIC-BASED COORDINATED TRADING OF COMBINED CYCLE & WIND UNITS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_WriteUp_(Fahmi)_copy.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

تجارة طاقة الوحدة ذات الدورة المدمجة )المركبة( خلل المدى القصير يعتبر معقد بسبب أن الوحدة ذات الدورة المدمجة تعمل على أشكال متعددة اعتمادا على عدد و حالة التوربينات الحتراقية والتوربينات البخارية. الوحدة ذات الدورة المدمجة من ناحية اخرى تمتلك مزايا واضحة مثل الكفاءه العالية, الستجابة السريعة, قصر وقت التثبيت و الملئمة البيئية مقارنة بالوحدة ذات الدوة البسيطة )الوحدة الحرارية(. لذلك الوحدة ذات الدورة المدمجة ملئمة للتوافق مع طاقة الرياح من اجل المخاطر التي تتعرض لها تجارة طاقة الرياح. بناءا على ذلك تجارة طاقة الرياح خلل المدى القصير تمتلك اضطرابات مثل وفرة الرياح كل ساعه, اسعار الطاقه و غرامات عدم التزان النتاجي التي تؤثر على سوق الطاقة باعتبارها مخاطر عالية. هذه الطروحة تعرض التوافق بين وحدة الرياح و وحده الدورة المدمجة. وحدة الدورة المدمجة ذات النموذج الفيزيائي استخدمت في هذه الدراسه. المسألة صيغت على انها مسألة برمجه خطية مدمجة تحسب أفضل محاور تجارة توافق طاقة وحدة الرياح والوحده المركبة مع حساب جدولة الحالة التشغيلية للوحدة ذات الدورة المدمجة. البرمجة العشوائية ماخوذة في العتبار نظرا لوجود المتغيرات المضطربة )مثل طاقة الرياح, اسعار الطاقه المتداولة و غرامات عدم التزان النتاجي الدنياء والعليا(. الهدف الرئيسي هو حساب أفضل استراجية لتجارة مزود الطاقه التي تزيد الرباح الكلية المتوقعة. هذه الدراسة أخذت في العتبار القيود المختلفه لوحدة التوربينات الغازيه ذات الدورة المدمجة مثل اقل واكثر وقت لتشغيل الوحدة, اقل واكثر كميه من الطاقة يمكن ان تزيد بها الوحده خلل فترة محددة, اقل و اعلى كمية من الطاقة يمكن انتاجها و تكاليف بداية تشغيل الوحدة. محاكاة هذه الدراسه لمنتج يمتلك الطاقة التوافقية من الرياح و الوحدة ذات الدورة المدمجة تم تنفيذها لدراسة فوائد عملية التوافق النتاجيه للوحدتين. أيضا تم أخذ في العتبار تاثيرالتحكم بالمخاطر باستخدام عامل تحكمي يدعى ) CVaR ( على تجارة توافق الوحدتين.

English Abstract

Trading of Combined Cycle Units (CCU) energy in short-term electricity markets is complicated since CCU operates with multiple configurations based on the number and the status of combustion turbines and steam turbines. However, CCU has distinct advantages like high efficiency, faster response, shorter installation time and environmental friendliness than the simple cycle (thermal unit). Therefore, combined cycle unit is suitable to coordinate with the wind energy due to wind bidding risks. Consequently, bidding wind energy during short-term has uncertainties like hourly available wind, energy prices, and imbalance penalties which could affect the electricity market as a high risks. In this thesis, the coordination between wind and combined cycle units is proposed for the day-ahead energy market bidding. For CCU, a component model is used. The problem is formulated as a mixed integer linear programming (MILP) problem that determines the optimal bidding curves for combined cycle and wind units. Also it determines the unit commitment of combined cycle. Stochastic programming (SP) is used in order to account for uncertainties associated with wind power output, spot market energy price, and imbalance up/down price. The main objective is to determine the optimal trade-off bidding strategy that maximizes the total expected profits. This study takes into account the various constraints of combined cycle units such as minimum on/off time, ramping rates, minimum and maximum power outputs, and startup costs. A simulation study for a producer with combined cycle and wind units is carried out to demonstrate the benefits of coordination. The influence of risk control by using the conditional value at risk (CVaR) on the coordinated case is also considered.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Awami, Ali
Committee Members:	El-Amin, Ibrahim and Abido, Mohammed
Depositing User:	BAROISHAD SAEED AWADH (g201001440)
Date Deposited:	19 Feb 2015 08:38
Last Modified:	01 Nov 2019 15:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139470