Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Strategy of solar power aggregation for virtual power plant operation
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
แนบบุญ หุนเจริญ
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Electrical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมไฟฟ้า
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.1106
Abstract
วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ศึกษาปฏิบัติการโรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual Power Plant: VPP) เพื่อกำหนดรูปแบบธุรกิจของโรงไฟฟ้าเสมือนที่ตอบสนองต่อตลาดซื้อขายไฟฟ้า (Energy market) โดยการสร้างกลยุทธ์การจัดการรวบรวมกำลังการผลิตไฟฟ้า (Power aggregation) ที่รวบรวมจากโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar power plant) ซึ่งเป็นพลังงานหมุนเวียนแบบกระจายขนาดตั้งแต่ 10 เมกะวัตต์ ขึ้นไป หรือที่เรียกว่าผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก (Small Power Producer: SPP) โรงไฟฟ้าเสมือนนั้นจะสร้างกำหนดการเดินเครื่องเพื่อส่งกำลังไฟฟ้าเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้า อ้างอิงตามสัญญาในตลาดซื้อขายไฟฟ้าแบบตลาดขายส่ง (Wholesale market) แบ่งเป็นผลิตภัณฑ์พลังงาน (Energy product) และผลิตภัณฑ์กำลังการผลิตสำรอง (Operating reserve product) โดยมีเป้าหมาย คือ การทำกำไรในการดำเนินธุรกิจของโรงไฟฟ้าเสมือนให้ได้สูงสุดจากการซื้อขายไฟฟ้า นอกจากนี้ คำนึงถึงการควบคุมอัตราการเปลี่ยนแปลงกำลังการผลิตไฟฟ้า (Ramp-rate limit) ให้เป็นไปตามข้อกำหนดของผู้ดูแลระบบโครงข่าย ใช้กระบวนการแก้ปัญหาหาค่าเหมาะที่สุด (Optimization) ด้วยขั้นตอนโปรแกรมเชิงเส้น (Linear programming) เป็นเครื่องมือหลัก ทำให้ทราบกำหนดการกำลังผลิตไฟฟ้า (Power scheduling) ที่เหมาะสมในแต่ละชั่วโมงล่วงหน้า โดยอาศัยราคาซื้อขายพลังงานไฟฟ้าเป็นฐานในการพิจารณา (Price-based unit commitment) ในการศึกษานี้ พิจารณาตลาดซื้อขายไฟฟ้าแบบล่วงหน้า 1 วัน (Day-ahead market) และแบบล่วงหน้า 1 ชั่วโมง (Hour-ahead market) กลยุทธ์ที่นำเสนอนี้จะสร้างมูลค่าทางธุรกิจของโรงไฟฟ้าเสมือน อีกทั้งช่วยควบคุมให้การรวบรวมกำลังผลิตไฟฟ้าแบบกระจายที่จ่ายเข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้ามีความน่าเชื่อถือยิ่งขี้น ผลการศึกษาแสดงผลลัพธ์เปรียบเทียบดัชนีสมรรถนะเชิงรายได้ ในช่วงการทดสอบ 10 วัน กรณีศึกษาโรงไฟฟ้าเสมือนที่รวบรวมกำลังผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จริงจาก 6 โรงไฟฟ้า สามารถเพิ่มมูลค่าของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ในรูปของการทำรายได้ให้กับธุรกิจโดยรวมคิดเป็นอัตราร้อยละ 1.28 และค่าสัมประสิทธิ์ความผันแปรของรายได้โดยรวมดีขึ้นร้อยละ 8.66 (เมื่อเปรียบเทียบกับกรณีโรงไฟฟ้าจริงทั้ง 6 โรงไฟฟ้า แยกดำเนินการแบบรายโรง) จากนั้น สร้างกลยุทธ์การแบ่งสัดส่วนราคาไฟฟ้าให้กับสมาชิก และการกำหนดค่าความปลอดภัยของความสามารถในการจ่ายไฟฟ้าเข้าสู่ระบบจากข้อมูลการพยากรณ์ ด้วยการวิเคราะห์ความไว นอกจากนี้ นำเสนอกลยุทธ์การเพิ่มกำไรในการดำเนินธุรกิจของโรงไฟฟ้าเสมือนด้วยการกำหนดขนาดแบตเตอรี่เสมือน เพื่อใช้ในการแลกเปลี่ยนพลังงานกับโครงข่ายไฟฟ้าตามกลไกด้านราคาที่เปลี่ยนแปลงแบบรายชั่วโมง ซึ่งผลการทดสอบสามารถเพิ่มผลกำไรให้แก่โรงไฟฟ้าเสมือนได้สูงสุดร้อยละ 1.86 ที่ขนาดความจุของแบตเตอรี่เสมือนที่ร้อยละ 30 ของพิกัดกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าเสมือน
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This thesis presents strategy of solar power aggregation for Virtual Power Plant (VPP) operation to formulate the VPP business which responds to the energy market. The proposed power aggregation strategy gathers forecasted solar power data from an individual distributed solar power plant, which is rated 10 MW or above, also defined as a Small Power Producer (SPP). VPP operation will provide hourly unit commitment to supply power to the grid with reference to a wholesale market which includes energy product and operating reserve product. The objective function is to maximize the profit of VPP business for energy trading, while complying with the power ramp-rate limits as required by grid codes of the System Operator (SO). The formulated optimization can be solved using Linear Programming (LP) to provide optimal hourly power scheduling in priory, according to the Price-Based Unit Commitment (PBUC), for a day-ahead energy market and an hour-ahead operating reserve market. Therefore, the strategy will create business value for the VPP, at the same time help regulate the aggregated power from distributed energy resources (DER) to the grid to be more reliable. Test results, for the 10-day period, from the case studies with solar power aggregation of 6 actual SPPs show that the total revenue can be increased by 1.28%, and the total revenue coefficient of variation can be improved by 8.66% (compared with those of separate operation of the 6 individual SPPs). Then, the sensitivity analysis was conducted to strategically determine key parameters of the member unit price ratio and the forecasted solar power safety factor. Additionally, it examines how to increase profit of the VPP by suitable sizing of the virtual battery for energy trading in an arbitrage scheme. Test results confirm that profit of the VPP can be improved by 1.86%, when sizing virtual battery at 30% with respect to the VPP power rating.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
บรรณาวิการ, สิปปนันท์, "กลยุทธ์การรวบรวมกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อปฏิบัติการแบบโรงไฟฟ้าเสมือน" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 3764.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/3764