پاسخ گویی هوشمند بار الکتریکی به منظور تداوم برق رسانی در شرایط جنگی

چکیده

تلاش برای برنامه ریزی هرچه بهینه‌تر سامانه‌های قدرت از دیدگاه‌های مختلف، اعم از اقتصادی، فنی، و زیست محیطی، در راستای تأمین تقاضا به صورت مطمئن، پیوسته ادامه دارد. از جمله این برنامه ریزی‌ها، برنامه ریزی مشارکت واحدهای نیروگاهی است. در ایـن مقالـه، برنامـه ریـزی مشارکت امنیت- مقید واحدهای نیروگاهی با تمرکز بر اهمیت راهبردی انرژی الکتریکی در بستر شبکه‌های هوشمند مورد بررسی قرار گرفتـه است. در این راستا، ابتدا مدلی جامع برای برنامه ریزی مشارکت واحدها، توأم با برنامه پاسخ گویی بار اضطراری ارائه شده است. برای تطبیق مدل مزبور با شرایط جنگی، مدل جدیدی از برنامه EDRP تحت عنوان برنامه پاسخگویی بار اضطراری (SEDRP) نیـز ارائـه شده است. سپس با استفاده از یک مدل احتمالی برای تخمین برون رفت واحدها متأثر از عوامل مختلـف در شـرایط ج نگی، طـی سـناریوهای متعدد، مدل موردنظر، در قالب یک مسئله بهینه سازی خطی آمیخته با اعداد صحیح، با استفاده از نرم افزار بهینه ساز GAMS حل شده اسـت. در انتها، با توجه به نتایج حاصله، اثربخشی منابع پاسخ گویی بار هوشمند بر تداوم برق رسانی و هزینه‌های سیستم در شـر ایط مـوردنظر مـورد ارزیابی قرار گرفته است. مشاهدات حاکی از آن است که مشارکت هوشمند سمت تقاضا، می‌تواند منجر به افزایش تداوم برق رسـانی و کـاهش هزینه‌ها در شرایط بحرانی منجر گردد.

کلیدواژه‌ها: برنامه ریزی مشارکت، منابع پاسخ گویی بار، شرایط بحرانی، پدافند غیرعامل

ABSTRACT

The efforts for better planning of power systems from various viewpoints, such as economic, technical, and environmental, for reliably meeting the demand are continued. The unit commitment (UC) is one of these planning problems. In this paper, the security-constrained unit commitment problem is addressed with focusing on the strategic importance of electrical energy in the presence of smart grids. To achieve this, firstly, a comprehensive UC model, amalgamating with emergency demand response programs (EDRP), is presented. To adapt the model with war condition, a modified form of EDRP, the so called strategic EDRP, is also proposed. The problem is formulated as a mixed integer linear programming problem solved via the GAMS. Then, to investigate the impacts of smart demand response programs on the reliability of load meeting, several scenarios are conducted regarding a stochastic contingency model for generating units under war condition. It is found in result evaluation that smart demand side contribution under war condition can increase reliability and so decreases the costs.

Keywords: UC, Demand Response, Critical Condition, Passive Defence

1. مقدمه

نقش زیربنـایی انرژی در حیات اقتصادی صنعتی جوامـع، بـر هیچ کس پوشیده نیست؛ به طوریکه توسـعه اقتصادی منـوط بـر دسترسی به موقـع و بـه انـدازه بـه انرژی اسـت. درمیـان سـایر صورت‌های انرژی، انرژی الکتریکی همواره از اهمیت ویژه‌ای، متأثر از نقش بسزای آن در بخش‌های مختلف جامعه، برخوردار بوده که از این حیث حمله بـه تأسیسـات مربوطـه، همـواره در جنگ‌ها مدنظر طرفین بوده است. ایـن موضـوع مؤیـد اهمیت راهبـردی صنعت برق در سطح ملی است. بااین وجود، این موضـوع کمتـر از سوی برنامه ریزان و طراحـان صـنعت بـرق، در برنامـه ریزی‌های توسعه و بهره برداری دیده شده است. از طرفی، امـروزه، عملیات آفندی و پدافندی، نه به صـورت سـاده و قابـل پیش بینی، بلکـه به صورت پیچیده و هوشمند انجام می‌شوند. به گونه‌ای کـه تمـام تلاش مهاجم در این است که با کمترین هزینه نظامی و کمتـر ین تلفات انسانی، بیش‌ترین خسارت جانی و مالی را بـه طـرف مقابـل وارد نماید. حمله به شبکه انتقال انرژی الکتریکی و نیروگاه‌های تولیـد بــرق، در زمــره مهم‌ترین ایــن حمـلات قــرار دارنــد. تأسیسات نیروگاهی، درواقع، به واسطه مقیاس بزرگ و پراکندگی کم تجهیزات نصب شده، از آسیب پـذ یری بالایی برخوردارنـد کـه برای حفاظت از آن‌ها در شرایط جنگی، لازم اسـت اقـدامات لازم مبتنی بر اصول پدافند غیرعامل انجـام شـود. جمهوری اسلامی ایران، از جمله کشورهایی است کهاین قبیل حملات و راهبردها را از سوی دشمن تجربه کرده است. نگـاه بـه تار یخچـه هشـت سال جنگ تحمیلی نشان می‌دهد کـه اهمیت راهبـردی انرژی الکتریکی در آن دوران نیز به حدی بوده کـه هجمـه رژیم بعـث عراق به نیروگاه‌های کشور تنها به استان‌های مرزی محدود نبوده و طیف متنوعی از نیروگاه‌ها در نیمـه غربی کشـور، بارهـا مـورد حمله قرار گرفته‌اند. نیروگاه‌های نکـا، دز، رامـین، و شهید عباسپور، اهم این نیروگاه‌ها را شاملمی شـوند. البتـه، قـدمت موضع گیری دشمن در برابر تأسیسات انرژی الکتریکی، دیرینه‌تر از دوران جنگ تحمیلی ایران و فراتر از مقیاس آن بوده و در سایر جنگ‌های مختلف، صورت گرفته بـین کشـورهای مختلـف دنیـا، نمونه‌های مشابه به چشم می‌خورد.

نکته‌ای کـه اشـاره بـه آن در کنـار تار یخچـه اهـداف نظامی کشورها در جنگ‌های مختلف به آشکارسازی بهتر و بیشتر اهمیت راهبردی انرژی الکتریکی و تأسیسات آن کمکمی کنـد، رشـد روزافزون وابستگی رفاه و امنیت جوامع بشری، به انرژی الکتریکی است. بنابراین، به صراحت می‌توان اذعان داشت که اگرچـه شـکل جنگ‌های امروزی از حالت متعارف در میدان‌های نبرد بـه جنـگ نرم تغییر پیدا کرده است، اما بدون شک تأسیسات الکتریکی جزء اولین گزینه‌های دشمن، در صورت وقوع جنگ به شـکل متعـارف

خواهد بود. ازاین رو، امروزه اهمیت بحث پدافند غیرعامل و اجرای اصول آن در خصوص تأسیسات انرژی الکتریکی، بـر دولت‌های مختلف آشکار شده است. پدافند غیرعامل در مـورد صـنعت بـرق باید به گونه‌ای برنامه ریـزی و اعمـال شـود کـه قابلیت اطمینـان سیستم در شرایط بحرانی و جنگی را تا حد امکان افـز آیش دهـد. بــه بیــانی دیگــر، بــا تکیــه بــر اصــول پدافنــد غ یرعامــل، برنامه ریزی‌های سیستم قدرت بایـ د بـه گونه‌ای باشـند تـا تـداوم بــرق رســانی در شــرایط بحــران هرچــه بیشــتر گــردد و حــداقل دسترس پذیری تضمین شود.

بهترین روش اجرایـی پدافنـد غ یرعامـل در مـورد تأسیسـات انرژی الکتریکی، مهندسی صحیح، برنامه ریزی و بهره برداری بهینه از مراکز نیروگاهی است. برنامـ ه ریـزی مشـارکت واحـدها کـه درواقع راهبرد زمان بندی واحدها در طـول شـبانه روز را مشـخص می‌کند، در زمره اهم برنامه ریزی‌های بهـره برداری سامانه‌های قدرت قرار دارد. دیدگاه‌های اقتصادی، فنی، و زیسـت محیطی، از جمله دیدگاه‌هایی محسوب می‌شوند که در بسـ یاری از مطالعـات انجام شده در زمینه برنامـه ریـزی زمـان بنـدی واحـدها بـه آن‌ها پرداخته شده است. حال آنکه با توجه به آنچه که از اهمیت راهبردی انرژی الکتریکی بـه آن اشـاره شـد، لازم اسـت دیـ دگاه نظامی نیز در برنامه ریزی‌ها لحاظ گردند تا در شرایط بحران بتوان خسارات و هزینه‌های به بار آمده از حملات احتمـا لی دشـمن بـه تأسیسات الکتریکی را به حداقل رساند.

ویژگی دیگری که امـروزه عجـ ین نمـودن اهـداف نظامی در چهارچوب پدافند غیرعامل با برنامه ریزی‌های سامانه‌های قدرت را طلبمی کنـد، پیشـرفت در زیرساخت‌های کنترلی و نظـار تی سامانه‌های الکتریکی، در سـآیه مفهومی بـا عنـوان شبکه‌های هوشمند انرژی الکتریکی است. در یک تعریف ساده می‌توان شبکه هوشمند را صورت تجمیع شده زیرساخت‌های شـبکه قـدرت بـا زیرساخت‌های مخابراتی دانست. این نوع شبکه امکان ارتباط دوطرفه و استفاده از حسگرهای پیشرفته را به منظور بهبود کارایی و قابلیت اطمینان سیستم، امنیت انتقال و مصرف تـوان را فـراهم می‌کند. این مجموعه امکان پایش صحت عملکرد خود را دارا بوده و در صورت بروز مشکل می‌تواند آن را به مراتب بالاتر اطلاع دهـد و با انجام اقدامات اصلاحی، مانع از تبـد یل یـک پیشـامد اتفاقی محلی، به خروج سلسله مراتبی شود. بنابراین، ویژگی اصلی و یـا حتی هدف اصلی از اجرای هوشمندسازی سامانه‌های قـدرت را می‌توان کنترل و پایش سیستم قدرت مطرح نمود.

برنامه‌های مـد یریت سـمت تقاضـا، مشـتمل بـر برنامه‌های افزایش کـار ایی انرژی و برنامه‌های پاسـخ گویی بـار، از جملـه راه کارهای بهینه سازی مصرف انرژی الکتریکی، کاهش هزینه‌ها، و حتــی کــاهش آلاینده‌های انتشــاریافته از بخــش تولیــد انــرژی الکتریکی به شمار می‌روند که امروزه به لطف شبکه‌های هوشمند، در سمت تقاضا به طرق مختلفی اجرا می‌شوند. پاسخ گویی بـار را می‌توان ایجاد تغییر در مصرف انرژی الکتریکی توسط مشـترکین از حالت طبیعی مصرف آن‌ها در پاسخ به تغییرات قیمت بـرق در طول زمان تعریف کرد. انجمن انرژی آمریکا، پاسخ گویی تقاضـا را تغییر در الگوی مصرف انرژی توسط مصرف کنندگان، در پاسخ بـه تغییر قیمت برق در طول زمـان، یـ ا برنامه‌های تشـو یق - محـور تدوین شده برای ترغیب سمت تقاضـا بـه عـدم مصـرف در زمـان افزایش قیمت و یا کاهش قابلیت اطمینان معرفیمـ ی کنـ د. انواع برنامه‌های پاسخ گویی بار، اعم از تشویق محور و برنامه‌های وابسته به زمان یا تعرفه زمانی، قبلاً تشریح شده است.

برنامه‌های پاسخ گویی بار اضطراری (EDRP) یکی از انـواع برنامه‌های پاســخ گــویی بــار تشــویق محــور اســت کــه در آن مصرف کننده در شرایط اضطراری، مانند افزایش ناگهانی تقاضا، در راستای حفظ قابلیت اطمینان سیستم در حـداقل سـطح تعر یـف شده، درازای دریافت تشویق‌های مالی، اقدام بـه کـاهش باره‌ای غیرضروری خود می‌نماید. صورت دیگری از برنامه‌های پاسخگویی بار، برنامه‌های ظرفیت بازار یا )CAP(هستند که در آن قطع بار از سوی مشترک نه به صورت دلخواه و تشویقی، بلکه به صورت اجبار و طی قراردادهای مشخص بین مشـترکین و بهـره بـردار مسـتقل سیستم اجرا می‌شود؛ بـد ین ترتیـ ب کـه، مشـترکین مایـل، طی قراردادی مجبور به کاهش تضمینی بار خـود در مواقـع بحرانی و حساس، بعد از مطلع شدن از سوی بهـره بـردار مسـتقل سیسـتم خواهنــد بــود و در صــورت عــدم رعایــت قــرارداد و قطــع بــار در زمان‌های موردنظر، ملزم به پرداخت جریمه می‌گردند. چنانچـه از ماهیت برنامه‌های EDRP و CAP برمی آیـد، ایـن برنامه‌ها شـاید مناسب برای شرایط بحرانی شـبکه، یعنی سـاعات اوج بـار و یـا افــزایش غیرمنتظــره بــار باشــند، امــا اضــطرار و اجبــار در نظــر گرفته شده در آن‌ها، به هیچ وجه برای شرایط جنگی مکفی نیسـت؛ مادامی که برق رسانی به پادگان‌های نظامی و مراکـز راهبـردی فرماندهی، در شرایط مزبور، در اولویت‌ها قرار دارند. البته، با نگـاه به انگیزه تدوین برنامه‌های پاسخگویی بار، عـدم تطـابق آن‌ها بـا شرایط جنگی دور از انتظار نیست؛ چراکه در تدوین و اجرای آن‌ها تنها شاخص‌های الکتریکی مانند افت ولتاژ درنتیجه افزایش بـار و یا هزینه‌های مربوط به تلفات در ساعت اوج مصرف، و یـ ا قابلیت اطمینان شبکه، آن هم بدون توجـه بـه جایگـاه راهبـردی انرژی الکتریکی برای پادگان‌ها و مراکز نظامی و نیـز توجـه بـه اهمیـت آن‌ها از حیث حمله دشمن در شرایط جنگ، دیده شده است.

مانند سایر آرمان‌های یـک جامعـه، تـأم ین امنیت انرژی، خصوصاً انرژی الکتریکی، نیز مستلزم برنامه ریزی است. به طورکلی مطالعات برنامه ریزی سامانه‌های قـدرت در دو دسـته مطالعـات برنامه ریزی بهره برداری ) کوتاه مدت (و مطالعات برنامه ریزی توسعه بلندمدت (جای می‌گیرند. با توجه بـه اهمیت راهبـردی انرژی الکتریکی، این برنامه ریزی‌ها علاوه بر نقش مـؤثر و تعیـی ن کننـده اقتصادی، در ارتقاء سطح امنیت و رفاه اجتماعی، و لـذا در حفـظ اقتدار و شایستگی ملی اثرگذار هستند. از جمله برنامه ریزی‌های مهم در حیطه بهره برداری از سامانه‌های قـدرت، تعیـین راهبـرد بهینه زمان بندی واحده‌ای نیروگاهی، یـ ا اصطلاحاً برنامـه ریـزی مشارکت واحدها 2)UC(اسـت کـه لازم اسـت در راسـت ای تـأم ین انرژی الکتریکی به صورت مطمئن و اقتصادی، در کنار راهبردهای کلان برنامه ریزی اقتصادی ملی و سیاست‌های انرژی موردتوجـه واقع شود؛ مادامی که آثار و تبعات اقتصادی و اجتماعی ناشی از قطع برق در اثر بـروز بحران‌های نظامی و یـ ا بلایـ ای طبیعی، می‌تواند زیان قابل توجهی برای شرکت‌های برق، مصرف کننـدگان، و به طورکلی جامعه و کشور، به همراه داشته باشد. امروزه، رشـد و توســعه فنــاوری، خصوصاً در کشــورهای درحــال توســعه، لــزوم برنامه ریزی دقیق سامانه‌های قدرت، جهت تأمین مطمئن و بهینه تقاضای روزافزون مصرف کننـدگان، را بیش از پیش بـر همگـان مبرهن ساخته است. در همین راستا، توجه به نبرده‌ای در حـال انجام در بسیاری از کشورهای منطقه خاورمیانه متـأثر از دخالـت کشــورهای اســتعمارگر و بیگانــه و زیادشــدن حساسیت‌ها و موضع گیری‌ها، و لذا افـز آیش احتمـال کشـ یده شـدن جنـگ بـه مرزهــای کشــور عزیزمــان ایــران، در کنــار آنچــه کــه از اهمیــت راهبردی انرژی الکتریکی به آن اشاره شد، لزوم برنامه ریزی دقیق سامانه‌های قدرت، خصوصاً در شرایط جنگی و بحرانی را بیشـتر آشکار می‌سازد. از این حیث، در مقاله حاضر به ارائـه چهارچوبی بــرای برنامــه ریــزی بهینــه مشــارکت واحــدها در راســتای تــداوم برق رسانی در شرایط جنگی، در بستر شبکه‌های هوشـمند انرژی الکتریکی پرداخته شده است.

برنامهریزی مشارکت واحدها، یک مسئله ترکیبی اسـت کـه هدف آن تدوین یک جدول برای برنامه ریزی تولید واحدها، بـا در نظر داشتن دیدگاه‌های فنی و اقتصادی، و در این مقالـه، دیـ دگاه امنیتی و نظامی، است. نوع خاص برنامه ریزی مشارکت واحدها که در آن تأکید مسئله نه صرفاً بر هزینه، بلکه بر امنیت انرژی نیـ ز است، برنامه ریزی مشارکت امنیـ ت-مقیـ د واحـدها 3 یـ ا اصـطلاح ا SCUC است. تأمین تقاضا در حـداقل هز ینـه و حـداکثر امنیت، درواقع، محوریت اصلی این نوع از برنامه ریزی مشـارکت را شـامل می‌شود. ایـ ن حالـت از برنامـه ریزی، یکی از پیچیـ ده‌تر ین مسائل برنامه ریزی در میان مجموعـه برنامـه ریزی‌های کوتـاه و بلندمدت سامانه‌های قدرت است که در آن در کنار قیـ د برآوری تقاضا، به قیود تولید، انتقـال، و امنیت شـبکه در تعیـین راهبـرد زمان بندی واحدها طی شبانه روز، نیز توجه می‌شود.

علی رغم اهمیت راهبردی انرژی الکتریکی، تـاکنون مطالعـات جامعی در راستای شفاف سازی دیدگاه‌های نظامی و اجتماعی در برنامه ریزی‌های بهره برداری صورت نگرفته اسـت کـه ازایـ ن رو در مطالعه حاضر سعی بـر آشکارسازی هرچـه ب یشـتر ایـ ن موضـوع خواهد شد. اما برنامه ریزی مشارکت واحدها با اهداف مختلف، با و بــدون در نظــر گــرفتن مسائلی چــون امنیــت انــرژی، مســائل زیست محیطی، و هوشمند سازی سامانه‌های قـدرت، تـاکنون در پژوهش‌های متعــدد بررســی شــده اســت. بــا در نظــر گــرفتن سامانه‌های تلمبهای-ذخیرهای و منابع پاسخ گویی بـار بـه عنـوان سرویس‌های خدمات جانبی، ارزیابی اثربخشی این سرویس‌ها بـر افــزایش مشــارکت واحــدهای بــادی در برنامــه ریــزی مشــارکت واحدهای نیروگاهی بررسی شده است. با اشاره به اثر منفی عدم قطعیت مربـوط بـه پاسـخ گـویی تقاضـ ا بـر تعیـین راهبـرد زمان بندی واحدها، مسئله SCUC در قالب یک مسئله برنامه ریزی آمیخته با اعداد صحیح حل می‌شود. افزایش رفاه اجتماعی و دستیابی به یک بازار کاملاً رقابتی، از اهـداف اصلی مشـارکت منابع سمت تقاضا در قالب برنامه‌های پاسخ گویی بار معرفی شـده و با در نظر داشتن عدم قطعیت‌های مختلف در سامانه‌های قدرت مانند خروج خطی واحدهای نیروگاهی از مدار، مدلی جامع بـر ای تعیین راهبرد بهینه زمان بندی واحدهای نیروگاهی در یک محیط رقابتی، ضمن در نظر داشتن برنامه‌های پاسخگویی بار اضطراری و قیود شبکه ارائه می‌شود. اثر مدل‌های مختلـف برنامه‌های پاسخ گویی بار بر بهره برداری از سامانه‌های قدرت و عملکرد بـازار نیز در موردبررسی قرار گرفته اسـت و مشـخص شـده کـه منابع پاسخ گویی بار قادرند با کاهش قیمـت الکتریسـ یته در بـازار مربوطه، به طور قابل ملاحظه‌ای بر افزایش رفاه اجتماعی اثرگـذار باشند.

علی رغم آن که برنامه‌های پاسخ گویی بار تشویق-محور امروزه به صورت گسترده در کشورهای مختلف دنیا در حال اجرا هسـتند و تأثیر مثبت آن‌ها بر بهبود بهره برداری از سامانه‌های قـدرت بـر هیچ کس پوشیده نیست، اما پاسخ واقعی از سـمت مشـترک ین در شرایط مختلف، با عدم قطعیت‌های زیادی روبرو است که ناشی از محــدود بــودن اطلاعــات بهــره بــردار مســتقل سیســتم از رفتــار مصرف کنندگان اسـت. در همـ ین راسـتا، برنامـه ریـزی مشـارکت واحدها، نه با توجه به عدم قطعیت مربوط بـه واحده‌ای تجدیـ د پذیر، بلکه با توجه به عدم قطعیت‌های مربوط به خود برنامه‌های پاسخ گویی بـار انجـام شـده اسـت. برنامـه ریـزی مشـارکت امنیت- مقید واحدهای نیروگاهی با در نظر داشتن اثر توان راکتیو در خطوط انتقال و بازآرایی شبکه در حضور نفوذ بالای واحده‌ای بادی نیز مطالعه شده است.

همان طور که از پیشینه تحقیق برمی آید، در اغلـب مطالعـات صورت گرفته، اهمیت راهبردی صنعت برق از دیدگاه نظامی، نـه در برنامه‌های پاسخ گویی بار و نه در برنامه ریزی مشارکت واحـدها دیده شده است. در این راستا، تنها در مطالعه معدودی، در کنـار معیارهــای فنــی و اقتصــادی متعــارف در برنامــه ریــزی مشــارکت واحدها، به رویکردهای دفاعی مبتنی بر اصول پدافند غیرعامل نیز توجه شده است ]20[. در پژوهش موردنظر، درواقـع سعی شـده است تا با فراهم آوردن تمهیدات و رعایت اصول پدافند غیرعامل، با کاهش سطح آسیب پذیری واحدهای تولیدی، تداوم نیرورسانی به بارهای راهبردی، مانند پادگان‌های نظامی، تضمین گردد.

به عنوان یک مسئله غیرخطی غیر محدب، تاکنون روش‌های بسیاری، اعم از ریاضی محور ) کلاسـ یک(و ابتکاری، بـر ای حـل مسئله برنامه ریزی مشارکت امنیـ ت-مقیـ د واحـدها در مطالعـات مختلف استفاده شده است؛ از آن جمله می‌توان بـه روش لاگرانـژ ارتقاءیافته، روش برنامه ریزی خطی آمیخته با اعداد صـح یح، روش تجزیه بندرز، الگوریتم اجتماع پرندگان، الگوریتم ژنتیک، الگـور یتم سـرد شـدن فلـزات، و روش جستجوی باکتریایی اشاره کرد. بـا توجـه بـه ماهیت مسئله برنامه ریزی مشارکت واحدها که در بالا به آن اشاره شــد، و بــا توجــه بــه اهمیــت راهبردهای زمــان بنــدی در کنــار پیشرفت‌های امروزی درزمینه◌ٴ علوم کامپیوتر، امـروزه در بیشـتر مطالعات، روش‌های ریاضی محور به روش‌های ابتکاری، به خـاطر قطعیت در بهینگی جواب‌های مسـئله بهینـه سازی، تـرج یح داده می‌شوند.

در مقاله حاضر، با ارائه مدلی جامع برای برنامه ریزی مشارکت امنیت-مقید واحدهای نیروگاهی در فضـ ای تجدیـ د سـاختار یافته صنعت بـرق، بـه ارزیـ ابی اثربخشی برنامه‌های پاسـخ گویی بـار اضطراری برافزایش تداوم برق رسانی در شرایط جنگی و بحرانی پرداخته می‌شود؛ مـادام ی کـه از شاخص‌های قابلیت اطمینـان سامانه‌های قدرت، بـر ای ارزیـ ابی وضعیت تـداوم بـرق رسانی در شرایط مختلف استفاده می‌شود. در چهارچوب پیشنهادی، رخـداد شکست در واحدهای تولیـ دی بـر اسـاس نـرخ خـروج اجباری آن‌ها در شرایط عادی مدل سازی می‌شود. اما برای در نظر گرفتن شرایط جنگی، تعیـی ن مقـد آر احتمـال دسـترس ناپـذ یری نیروگاه‌ها بـا اسـتفاده از مـدل قبلاً ارائـه شـده بـه صـورت ارتقاءیافته، صورت می‌گیرد که در بخش‌های بعدی به تفصـ یل بـه آن پرداختــه خواهــد شــد. در راســتای نیــل بــه اهــداف در نظــر گرفتــه شــده، ابتــدا مــدلی جــامع بــرای برنامــه ریــزی مشــارکت امنیت- مقید واحـدها، ترکیـ ب شـده بـا برنامـه پاسـخ گویی بـار اضــطراری، ارائــه می‌شود. مــدل مزبــور در قالــب یــک مســئله برنامــه ریــزی خطــی آمیختــه بــا اعــداد صــحیح 1)MILP(، طــی سناریوهای مختلفی، با استفاده از نرم افزار بهینه سـاز GAMS حـل خواهد شد؛ سپس با توجه به نتایج حاصله، به ارزیابی اثر مشارکت سمت تقاضا بـر راهبردهای زمـان بندی واحـدها و نیـ ز تـداوم برق رسانی در شرایط جنگی پرداخته می‌شود.

به منظور پوشش کامل مطالب، بخش‌های بعدی مقالـه بـد ین ترتیب در نظر گرفته می‌شوند: در بخش دوم، سازوکار برنامه‌های پاسخ گویی بار اضطراری و صـورت جدیـ د پیشنهادی بـر ای‌ایـ ن برنامه، به عنوان نوآوری‌های مقاله، به منظـور تطـابق ب یشـتر آن بـا شرایط و اضطرار به بار آمده از شرایط جنگی تشـر یح می‌گردد بخــش ســوم بــه مــدل ســازی مســئله برنامــه ریــزی مشــارکت امنیت- مقید واحدها با در نظـر داشـتن منـابع پاسـخ گویی بـار اختصاصمی یابـد؛ در ایـ ن بخـش همچنـ ین، بـه مـدل بـه کــار گرفته شده برای تعیین احتمال دسـترس ناپـذ یری نیروگاه‌ها در شرایط جنگی نیز اشاره می‌شود. بخش چهارم بـه شـب یه سازی و ارائه نتایج می‌پردازد و نهایت نتیجگیـ ری و ارائـه پیشـنهاده ا در بخش پنجم ارائه خواهد شد.

2. برنامه پاسخ گویی بار اضطراری EDRP

به ماهیت برنامه پاسخ گویی بار اضطراری قبلاً به اختصار اشاره شد؛ بهطوریکه بر طبق آن، مشترک بدون هرگونه تعهدیـ ا قـرارداد و تنها در پاسخ به اعلام نیاز شبکه به کاهش بار از سوی بهـره بـردار مستقل سیستم، درازای دریافت تشویق، اقدام به کاهش بار خـود در زمان موردنظر می‌کند. بنابراین، ایـ ن نـوع مشـارکت از سـمت تقاضا، عدم قطعیت مربوط بهاینکـه چـه تعـداد از مشـترک ین بـه سیگنال بهره بردار مستقل سیستم پاسخمی دهنـد را بـه همـراه دارد. در شرایط جنگی، اما، ممکن است با تغییـر رفتـار مصـرف و تقاضا، به مشارکت تمام مشترکین در پاسخ گویی بار نیاز باشد. بـر این اساس، نوآوری اصلی مقاله، به تعریف صورت جدیدی از برنامه EDRP، تحت عنوان برنامه پاسخ گویی بـار اضطراری راهبـردی 2، یعنی SEDRP، می‌پردازد که در آن میـزان مشارکت، نـه تنهـا بـه ســیگنال قیمــت و درواقــع کشــش تقاضــا، بلکــه بــه احتمــال دسترس ناپـذ یری واحـدها در شـر ایط جنگی نیـ ز بستگی دارد؛ به گونه‌ای که با افزایش احتمال از دست رفتن مجموعـه واحـدها، میزان مشارکت نیـ ز افـز آیش یایـ د. اجـر ای‌ایـ ن حالـت از برنامـه EDRP در عمل می‌تواند با توجه به آگـاه بـودن جامعـه از میزان اهمیت در دسترس بودن انرژی الکتریکی برای مراکـز حسـاس و نظــامی در شــرایط جنگــی و احتمــال هجمــه دشــمن بــه آن‌ها توجیه پذیر باشد. از طرفی می‌توان چنین فرض کرد که در صورت عدم مشارکت سمت تقاضا به کاهش مصـرف در شـر ایط جنگی بهره بردار سیستم اقدام به سرریزی بارهای غیـ ر حسـاس خواهـ د کرد. در این مقاله فرض می‌شود که در شرایط جنگی، متناسب بـا افزایش احتمال خروج واحـدها متـأثر از هجمه‌های دشـمن، بـا همکــاری لازم از ســوی مصــرف کننــدگان بــرای حفــظ امنیــت ملی، میزان مشارکت نیز افزایش می‌یابد. در بخـش چهـارم، ایـن موضوع به صورت کامل‌تر در قالب مدل سازی بررسی می‌شود.

 نوآوری دیگر مقاله، مربوط به نحوه در نظـر گـر فتن کشـش قیمتی تقاضا در برنامه پاسخ گویی بـار مـوردنظر اسـت. بـرخلاف مطالعــات بســیاری کــه در آن‌ها، کشــش قیمتــی تقاضــا، کــه نشان دهنده برهمکنش بین قیمـت و تقاضـا اسـت، در دوره‌های مختلف شبانه روز به صورت ثابـت و از پیش تعیـی ن شـده در نظـر گرفته شده است. در این مقاله یک کشش قیمتی پویـا در برنامه EDRP لحاظ می‌گردد. در نظـر گـرفتن کشـش ق یمـت به صورت پویا، در مقابل صورت ثابت یا اسـتا تیک، درواقـع، باعـث افزایش دقت مدل سازی و لذا دستیابی به نتایج عملی‌تر می‌گردد. در بخش بعد، به ارائه مـدل پیشنهادی بـر ای ارزیـ ابی اثربخشی برنامه‌های پاسـخ گویی بـار هوشـمند بـر تـداوم بـرق رسانی در برنامه ریزی مشارکت واحدها پرداخته می‌شود.

3. مدل سازی مسئله

در این بخش از مقاله حاضر، ضمن ارائـه مـدل پیشنهادی بـر ای برنامه پاسخ گویی بـار اضطراری راهبـردی، نحـوه ترکیـ ب آن بـا مسئله برنامه ریزی مشارکت امنیت-مقید واحدها نیز ارائه می‌شود. علاوه بر ایـ ن، بـه منظـور شـب یه سازی مسـئله بـه صـورت هرچـه نزدیک‌تر به شرایط واقعی، قیود مختلفی نیز در نظر گرفته شده‌اند که در ادامه مدل سازی، به آن‌ها نیز پرداخته خواهـد شـد. بعـد از ارائه مدل مسئله برای شرایط عادی ) غیرجنگی(، با در نظر گرفتن یک مدل احتمالاتی برای خـروج واحـدها در شـرایط جنگـی، بـه ارتقاء مدل اولیه و تطبیق آن با شرایط جنگی، در راستای ارزیابی اثربخشی برنامه‌های پاسخ گویی بار بر تداوم برق رسانی در شـرایط بحرانی، پرداخته خواهد شد.

مدل سازی برنامه پاسخ گویی بار اضطراری پویا.

1-3 در بســیاری از مقــالات، هماننــد مرجــع، مــدل کــاملی از برنامه‌های پاسخ گویی بـار اضطراری بـا در نظـر داشـتن ضـر یب کشش ثابت ارائه شده است. به منظور فرمول بندی کشش قیمتی تقاضـا، می‌توان حساسیت قیمتی تقاضــا را بـه ق یمـت انــرژی الکتریکی را به صورت زیر تعریف کرد:

از جابجایی صورت و مخرج در طرفین تساوی رابطه فوق می‌توان نوشت:

برخلاف مدل در نظر گرفته شده برای برنامه EDRP در، کشش تقاضا به صورت پویا در این مقاله به کار گرفته می‌شود. در نظر گرفتن کشش به صورت پویـ ا، درواقـع امکـان ارزیـ ابی پاسـخ مصرف کننده به حالت‌های مختلف برنامه‌های پاسخ گویی بـار، بـر اساس الگوی بار مصرف کنندگان، قیمت‌های پیشنهادی، مدل‌های تشویق تقاضا و جریمه‌های متناظر با قراردادهای پاسخ گویی بار، و نهایتاً کشش قیمتی تقاضا را به دست می‌دهد.

برای نشان دادن رابطه بین قیمت و تقاضا، مدل‌های متنوعی چون، مدل خطی، مدل درجه دو، مدل نمایی، و مدل لگـار یتمی ارائه شده است. در اینجا، از مدل خطی رابطـه تقاضـا و قیمت، به صورت زیر استفاده می‌شود:

که در آن، ، معرف بخش کششی تقاضـا اسـت علت انتخاب مدل خطی تابع قیمت-تقاضا را می‌توان در دو مـورد برشمرد: اول اینکه در مطالعات نشان داده شده است کـه بهتـر ین مدل ریاضی سوار شده )Fitted(بر روی اطلاعات ثبت شده از رفتار تقاضا در برابر تغییرات قیمت، با بیش‌ترین مقادیر مطلـق کشـش قیمت برای مقادیر بالای قیمت انرژی الکتریکی، در میـ ان سـ ایر مدل‌های یادشده در بالا، مدل خطی بوده است؛ دوم اینکه، مـدل در نظر گرفته شده برای بهینه سازی، یک مـدل خطی آمیختـه بـا اعداد صحیح)MILP(است که حل آن با استفاده از نرم افزاره‌ای بهینه سازی چون GAMS، بسیار راحت و مطمئن‌تر اسـت؛ حـال آنکه استفاده از مدل‌های دیگر تـابع تقاضـا، باعـث تبـد یل مـدل مسئله به حالت غیرخطی، یعنی MINLP می‌گردد که بـا حـل آن، نه تنها بهینه بودن جواب‌های حاصل از بهینه سازی با عدم قطعیت همراه است بلکه باعث افزایش قابـل توجـه زمـان محاسـبات نیـ ز می‌گردد. با جایگذاری رابطه 3 در 1، بعد از ساده سازی، کشش پویا به صورت خطی مطابق با رابطه 4 فرمول بندی می‌گردد.

مطابق با نتایج قبلاً ارائه شـده، بـه منظـور حـداکثر ساختن رفاه اجتماعی، یعنی حداقل ساختن هزینه تولید با فـراهم آوردن تشویق‌های مناسب برای کاهش تقاضا، لازم اسـت کشـش تقاضا در پاسخ گویی بار در نظـر گرفتـه شـود. در ایـ ن راسـتا، بـا تعریف به عنوان یک مقدار تشـو یقی، مقـدار تق اضـا متـأثر از قیمت را می‌توان به صورت زیر تعریف نمود.

توضیحات بیشتر در مورد نحوه استخراج قسـمت مربـوط بـه کشش در رابطه تقاضا، به طوری که رفاه مصرف کننـدگان افـزایش یابد، قبلاً ارائه شـده اسـت. از ترکیـب روابـط 4 و 5

کل تشویق پرداختی نیز خواهد بود؛

با جایگـذاری رابطـه 6 در 7، بعـد از سـاده سـازی، بـرای محاسبه کل مقدار تشویق‌هایی کـه بایـد بـه مصـرف کننـدگان شرکت کننده در برنامه پاسخ گویی بـار مـوردنظر پرداخـت شـود،

که در آن، یک ضریب ذاتاً منفی مربوط به تابع خطی تقاضا-قیمت است. مطابق با 33-34، فرم خطیشده رابطه قبل خواهد بود:

که در آن، ، یعنـی تـرم اول سـمت راسـت تسـاوی در رابطه فوق، درواقع اولـین بلـوک تـابع خطـی هزینـه مربـوط بـه تشویق‌های مربوطه و ترم دوم، نشان دهنـده مجمـوع بلوک‌های بالایی تابع موردنظر است.

2-3 تابع هدف

در این بخش از مقاله، مدل پیشنهادی برای تجمیع برنامـه ریـزی مشارکت امنیت-مقید واحدها با برنامه پاسخ گویی بار هوشمند، با توجه به شاخص‌های در نظـر گرفتـه شـده بـرای سـنجش تـداوم برق رسانی در قالب قابلیت اطمینان، در شرایط مختلف، ) عـادی و جنگی(، ارائه می‌شود. در این راستا، فرضـیات در نظـر گرفتـه در مدل سازی به شرح ذیل هستند:

در مدل پیشنهادی، زمان بندی بهینه تولید واحدهای تولیدی در نظر گرفته می‌شود و از حداقل رزرو غیر چرخان موردنیـ از صرف نظر می‌شود؛ چراکه در ارزیابی موردنظر، یعنـی ارزیـابی اثربخشــی برنامه‌های پاســخ گــویی بــار هوشــمند بــر تــداوم برق رسانی، تأثیری ندارد. هزینــه مربــوط بــه خاموشــی واحــدها در برابــر هزینه‌های بهره برداری و هزینه راه اندازی، قابل اغماض فرض می‌شود. بدین ترتیب، با توجه به ماهیت مسئله برنامه ریـزی مشـارکت امنیت-مقید واحدها، تابع هـدف مسـئله بـه صـورت زیـر تعریـف می‌شود:

که در آن، ، هزینه سوخت مربـوط بـه واحـدهای حرارتی متعارف است. خطی شده تابع هزینه سوخت، آن گونه کـه مانع از غیرخطی شدن مدل مسئله گردد، به صـورت زیـر در نظـر گرفته شده است:

در رابطــه 10،، نشــان دهنــده مقــدار تشــویق پرداخت شده به مشترکین شرکت کننده در برنامه پاسخ گویی بار و آخرین عبارت تابع هدف، مربوط به سرریزی‌های ناخواسـته بـار است.

3-3. قیود

در این بخش، بـه ارائـه قیـود در نظـر گرفتـه شـده بـرای مسـئله SCUC پرداخته می‌شود. بدیهی است ازآنجاکه سعی شده اسـت تا مدل مسئله به صورت خطی باشد، ساده سازی در بعضی از قیـود صورت گرفته است.

 قید توازن توان: مسئله مشارکت امنیت-مقید واحـدها، دارای قیود مختلفی است. در اینجا، مطابق با آنچه قبلاً گـزارش شـده، به منظور استخراج یک مدل خطی، از پخش بار DC برای مدل سازی روابط توازن توان، به صورت زیر استفاده می‌شود:

طرف سمت چپ رابطه فوق، درواقع، مقدار توان خالص تزریقـی به شین b در زمان t، با در نظر داشتن مقـدار بـار کـاهش یافتـه درنتیجه مشارکت مصرف کنندگان در برنامه پاسـخ گـویی بـار را نشان می‌دهد. طرف سمت راسـت تسـاوی نیـز، نمایـانگر تـوان عبوری از خط در هر شین و هر زمان است.  قبلاً در 6 تعریف شده است.  نیز خواهد بود:

که در آن:

 قیود مربوط به پاسخ گویی بار: به منظـور مـدل سـازی هرچـه دقیق‌تر برنامه پاسخ گویی بار در سمت تقاضا، در ادامه بـه ارائـه قیودی پرداخته می‌شود که در واقعیت، با مشارکت سمت تقاضا همراه هستند. با در نظر گرفتن پاسـخ گـویی بـار در قالـب یـک واحد تولیدی مجازی، قیود حداقل حد بـالا و پـایین می‌تواند نامطلوب بودن اجـرای برنامه‌های پاسـخ گـویی بـار را از دیـد مصرف کننده کاهش دهد. در اینجا، قیود مـوردنظر طـی روابـط

ارتباط بین شاخص‌های زمانی مشارکت و عـدم مشـارکت سـمت تقاضا را نیز می‌توان به صورت زیر تعریف نمود:

 قید محدودیت بار زدایی: در عمل، از دسـت رفـتن ظرفیـت، ممکن است در راستای حفظ امنیت سیستم، از روی ناچـار، بـه بار زدایی منجر شود. حال با توجه به بالا بودن هزینه‌های مربوط به این اقدام، یعنی هزینه‌های مربوط به از دست رفتن بار، میزان سرریزی بار نباید از یک حـد مشـخص تجـاوز نمایـد. ایـن امـر به صورت قید ارائه شده طی رابطه 34 در نظر گرفته می‌شود.

لازم به ذکر است که حد بالای سرریزی بـار در رابطـه فـوق، نباید از بیشتر از تقاضای مربوط به آن ساعت در شـین مـوردنظر باشد.

4-3. دسترس ناپذیری واحدها در شرایط عادی

به منظور در نظر داشتن احتمـال مربـوط بـه رخـداد خطـا بـرای واحدهای تولیدی به صورت تصـادفی در مـدل مسـئله SCUC، از نرخ خروج اجباری واحدهای تولیدی، طبق رابطه 35، اسـتفاده می‌شود. ضابطه مربوطه، درواقع، احتمال خروج تصادفی هر واحدها را، نه در شـرایط جنگـی، بلکـه در شـرایط عـادی، یعنـی خروج در اثر رخدادهای تصادفی رایج در خود سامانه‌های قدرت را به دست می‌دهد. شایان ذکر است که در اینجا، از دست رفـتن بـار، تنها متأثر از خروج واحدهای تولیدی در نظر گرفتـه شـده اسـت؛ بنابراین، در )35(، k یا شاخص برون رفت، درواقع همان i یا همان شماره واحد تولیـدی اسـت. در اینجـا، علـت اسـتفاده از نمـاد k به جای i، ایجاد امکان توسعه و بسط مدل از حیـث در نظرگیـری برون رفت های مختلف دیگر است.

همــان طــور کــه قبلاً اشــاره شــد، در محاســبه مقــدار بــار ازدست رفته ) در شرایط عادی (، تنها نرخ خروج اجباری واحدها در نظر گرفته می‌شود. بر این اساس، بار زدایی در شـین b در طـول دوره خطا k در زمان (ساعت) t به صورت زیر تعریف می‌شود:

در هنگام بروز خطا در سیستم که در آن تولید باید تقاضـا را برآورده سازد، تقاضا ناشی از عدم کفایت کافی بخش تولید، ممکن است تأمین نشود؛ بنابراین، تفاوت بین تولید هر ساعت با تقاضای متناظر، یک ضریب جریمه، تحت عنوان » جریمه بار زدایی«، را به دنبال دارد.

 پارامتر مقدار انتظاری بار تأمین نشـده ELNS کـه درواقـع امکان اعتماد و اطمینان به برنامـه زمـان بندی بهینـه واحـدها را فراهم می‌سازد از ضرب احتمال خروج واحد در مقدار سرریزی بار به ازای هر خروج در هر شین در زمان t، به صورت زیـر، بـه دسـت می‌آید:

با توجه به مدل ارائه شده در این بخش، می‌توان دیـد کـه در مسئله بهینه سازی موردنظر، تابع هـدف مسـئله، ارائـه شـده طـی رابطــه )10(، مقیــد بــه قیــود 12 تــا 38، در طــول دوره برنامـــه ریـــزی بهینـــه می‌شود؛ مـــادامی کـــه پارامترهـــای متغیرهای مسئله بهینه سازی را در برمی گیرند. در ادامه، بعد از ارائه مدل احتمالاتی خروج واحدها در شرایط جنگی، به تعمیم مـدل ارائـه شـده بـرای تعیین راهبرد بهینه زمان بندی امنیـت -مقیـد واحـدها در حضـور منابع پاسخ گوی بار اضطراری راهبردی پرداخته خواهد شد.

5-3. مدل احتمالاتی دسترس ناپذیری واحدها در شـرایط

همان طور که می دانیم در شرایط عادی، احتمال دسترس ناپـذیری واحدها در قالب شاخص FOR بیان می‌گردد. این شاخص درواقـع بر اساس زمان تعمیرات و نرخ خرابـی آمـاری المان‌های واحـد تولیدی، منتج از حوادث طبیعـی، مشـکلات مـداری، و خطاهـای انسانی اسـت. حـال چنانچـه در تخمـین ایـن شـاخص، احتمـال هجمه‌ها و اقدامات خرابه کاری عمدی از سوی دشمن نیـز لحـاظ گردد، می‌توان قابلیت اطمینان سیستم در وضعیت‌های بحرانـی را نیز بررسی نمود. بر این اساس می‌توان ادعا کرد که شاخص مزبور درواقع بیانگر سطح پدافند غیرعامـل و مقاومـت سـامانه در برابـر حمله و خرابه کارهای دشمن است.

به منظور ارائه یک مدل احتمالاتی مناسب برای تعیین میـزان دسترس ناپذیری نیروگاه‌ها در شرایط جنگی، لازم است بررسی‌ها و مطالعاتی در زمینـهٴ تحلیـل میـزان ریسـک یـک نیروگـاه در شرایط جنگی انجام شود. مدل احتمالاتی در نظر گرفتـه شـده در این مقاله، شکل تکامل یافتـه مـدل قبلاً ارائـه شـده اسـت. به طورکلی، برای تخمـین احتمـال خـروج یـک واحـد در شـرایط بحران، لازم است کلیه تهدیداتی کـه بـر ای آن نیروگـاه محتمـل است شناسایی و اولویت بندی شده و بعـد از تعریـف سـناریوهای متعدد که درواقع مبتنی بر رخداد حالت‌های مختلف از مجموعـه عوامل در نظر گرفته شده است، میزان ریسک مـوردنظر بـرای آن نیروگاه محاسبه گردد. میزان دسـترس ناپـذ یری یـک نیروگـاه در شرایط موردنظر، درواقع حاصل ضـرب احتمـال مربـوط بـه کلیـه عواملی است که باعث هجمه دشمن به آن نیروگاه می‌شود.

مجموعه عوامل در نظر گرفته شده در تخمین احتمال خـروج اجباری واحدها در شرایط جنگی، به سه گروه جغرافیایی، فنـی و عمومی تقسیم بندی شده است که هر یـک بـه نوبـه خـود عوامـل متعددی را در خود جای می‌دهند، در اینجـا، دسـته بنـدی عوامل به صورت دیگر و به جای عوامل عمومی، عوامل سیاسـی در نظر گرفته می‌شوند. به عنوان مثـال، در مـورد عوامـل جغرافیـایی، می‌توان به نوع منطقه‌ای که در آن نیروگاه احداث شـده از لحـاظ دشت یا کوهستانی بودن منطقه، ارتفاع از سطح دریـا، فاصـله از مرزهای کشور، در مورد عوامل فنی، می‌توان به ظرفیـت نیروگـاه، نوع نیروگاه از حیث تناسب برای تأمین بار پایـه، بارمیانی و بـار اوج (و در مورد عوامل سیاسـی، می‌توان بـه تاریخچـه حمـلات نظامی به نیروگاه‌ها و یا موقعیت سیاسی آن‌ها) از حیـث نزدیکـی به پایتخت یا مطرح شدن آن‌ها به دلایل مختلف، مثل پیاده سـازی یک فناوری ملی و نوین در آن‌ها، و اشاره به موضوع در رسانه‌های داخل و خارج (اشاره کرد. در مقاله حاضر، به منظور ارتقاء مدل احتمالاتی قبلاً ارائه شـده، در تخمین نرخ خروج اجباری واحـده ا در شـرایط جنگـی، علاوه بر سایر عوامل در نظر گرفته شده در مطالعه موردنظر که در ادامه به اختصار به آن‌ها پرداخته خواهد شد، عوامل حـائز اهمیـت دیگری، چون میزان خسارات زیست محیطی ناشی شده از تخریب یک نیروگاه) هسته‌ای بودن یا نبودن واحدها(و میزان نزدیکی بـه ذخایر سوخت‌های فسیلی در کنار نزدیکی به مراکز ویژه تجـاری، نیز به ترتیب در زمره عوامـل فنـی و جغرافیـایی در نظـر گرفتـه خواهند شـد. عـلاوه بـر ایـن، اصـل پراکنـدگی واحـدها در کنـار مساحت زمین به کار گرفته شده برای احداث، وابسـته بـه ظرفیـت واحدها و تعداد آن‌ها نیز در نظر گرفته می‌شود و بـر ایـن اسـاس ضرایب وزنی مختلفی به هر حالـت اختصـاص داده می‌شود. بـه بیانی کامل‌تر، اگـر در تخمـین نـرخ خـروج اجبـاری واحـدها در شــرایط مــوردنظر، میــزان اهمیــت ســه دســته عوامــل در نظــر گرفته شده، یعنی عامل فنی، جغرافیایی و سیاسی، بـه ترتیـب بـاو وزن عامل ،  و  تعریف گردد.

در مورد هر دسـته از عوامـل فـوق الـذکر، وزن هـر دسـته از حاصل ضرب وزن مربوط به سایر عوامل در نظر گرفته شـده در آن دسته قابل محاسبه است. در ادامه، ضمن تشریح عوامل مختلف در نظر گرفته شده در سه دسته کلی مـوردنظر، بـه نحـوه اثرگـذاری آن‌ها بر نرخ خروج واحدها و نیز اوزان در نظر گرفته شده برای هر یک از آن‌ها پرداخته خواهد شد.

 عوامل فنی

ظرفیت، عمر و طول عمر مفید، نـوع بـار در نظـر گرفتـه شـده در طراحی نیروگاه ) یعنی نوع سوخت و تناسب نیروگاه بـا زمـان بـار اوج، بار پایه، و بارمیانی(، و مهم‌تر از همه، نـوع نیروگـاه از حیـث هسته‌ای بودن یا نبودن آن‌ها، اهم عوامل یا دیدگاه‌هایی را شـامل می‌شوند که در زمـره عوامـل فنـی جـای می‌گیرند. از دیـدگاه ظرفیت، بدیهی است هرچه ظرفیـت یـک نیروگـاه بیشـتر باشـد، اهمیت راهبردی آن، و متعاقباً، احتمال هجمه دشمن بـه آن نیـ ز بیشتر خواهد بود. بنابراین، می‌توان گفـت هرچـه ظرفیـت یـک نیروگاه بیشتر باشد، احتمال دسترس ناپذیری آن نیز بیشتر است.

در عمل، ارزش حرارتی سوخت یک نیروگاه یا آهنـگ تولیـد حرارت سوخت درنتیجه احتراق، درواقع، سرعت یـک نیروگـاه در پاسخ به تغییرات بار را نشان می‌دهد. ازاین رو، نیروگاه‌هایی کـه دارای سرعت پاسخ پایین هستند، بیش‌ترین ساعات کارکرد را در طــول ســال داشــته و مناســب بــرای تــأمین بــار پایــه هســتند. نیروگاه‌های هسته‌ای، و یا نیروگاه‌های حرارتی مبتنی بـر سـوخت زغال سنگ از این قبیل هستند. در مقابـل، واحـدهای حرارتـی بـا سوخت گـاز طبیعـی، در زمـره واحـدهای سـریع-پاسـخ بـوده و تغییرات بار را پوشش می‌دهند. ازاین رو، این واحدها متناسب برای بار اوج هستند.

شایان ذکر است که در کنار نـوع سـوخت، قیمـت آن نیـز در به کارگیری واحدهای نیروگاهی در تأمین بارهای پایه، میانی، و بار اوج اثرگذار است. بر این اساس، واضح است کـه نیروگاه‌های در نظر گرفته شـده بـرای بـار پایـه، یعنـی نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال سوز، در معرض تهدید بیشـتری قـرار دارنـد؛ مـادام ی کـه در مقایسه با دیگر نیروگاه‌ها، نیروگاه‌های مزبور میزان انرژی بیشتری را در طول سال تولید می‌کنند. بنابراین، هرچه سهم تولید انـرژی یــک نیروگــاه در طــول ســال در یــک کشــور بیشــتر باشــد، در برآوردهای دشمن، از اهمیت بیشتری برای حمله برخوردار بوده و ازاین رو احتمال دسترس ناپذیری آن نیز بیشتر خواهد بود.

عمر و طول عمر مفید یک نیروگاه را می‌توان از دیگر عوامـل فنی مؤثر در میزان دسترس ناپذیری آن دانست؛ به گونه‌ای کـه آن دسته از واحدهایی که مقدار بیشتری از طول عمر مفیـد خـود را سپری کرده باشند، در اثر هجمه‌های دشـمن، از آسـیب پـذیری بیشتر و لذا احتمال دسترس ناپذیری بیشتری برخـوردار خواهنـد بود. این عامل قبلاً نیز در نظر گرفته شده است؛ اما به طول عمر مفید واحدها در تخصیص وزن بـه عوامـل مختلـف مـؤثر در دسترس ناپذیری واحـدها در شـرایط جنگـی توجـه نشـده اسـت به عنوان مثال، یک نیروگاه هسته‌ای با طول عمر مفید 45 سال، در مقایسه با یک واحد زغالی بـا طـول عمـر مفید 25 سـال، نمی‌تواند فرضاً در زمره نیروگاه‌هایی که بیش از 20 سـال از عمـر آن‌ها می‌گذرد، احتمـال دسـترس ناپـذیری برابـری را بـه خـود اختصاص دهد.

از میان مجموعه عوامل فنی در نظر گرفتـه شـده، عـاملی کـه علی رغم اهمیت بسیار بالای آن، تاکنون در مطالعات انجام شده به آن توجه نشده است، خسارات به بار آمده در اثـر تخریـب، یـا بـه عبارتی، هسته‌ای بودن یا نبودن یک نیروگاه است. به عبارتی دیگر، گذشته از تاریخچه نحوه دستیابی دانشمندان کشور عزیزمـان بـه انرژی هسته‌ای و سـنگ انـدازی و توطئـه کشـورهای بیگانـه در راستای جلوگیری از دستیابی بـه فنـاوری هسته‌ای در زمینـه تولید انرژی الکتریکی، جبران ناپذیر بودن تبعات ناشی از انفجـار و آسیب راکتورهای هسته‌ای و مساحتی که می‌تواند تحـت الشـعاع این آسیب قرار گیرد، بی شک واحدهای نیروگـاهی مربوطـه را در صدر اولویت‌ها برای حمله از سوی دشمن قرار می‌دهد.

بنا به آنچه کـه در بـالا بـه آن اشـاره شـد، اگـر در مجموعـه واحدهای نیروگاه‌های یک کشور، واحدهای هسته‌ای نیـز موجـود باشند، از حیث پسامدهای بعد از تخریب، یعنی نـه تنهـا بی بـرق شدن بار تحت پوشش، بلکه آسیب‌های زیست محیطی به بار آمده، از بیش‌ترین احتمال دسترس ناپذیری برخوردار خواهند بـود. اگـر، ضرایب وزنی مربوط به دسترس ناپذیری واحد i ام در برابـر هجمـه دشـمن، بـه ترتیـب متأثر از ظرفیت نیروگاه، میزان انرژی تولیدی در سال ) نوع کاربرد نیروگاه متناسب با پایه، میان باری و بار اوج، عمـر و طـول عمـر مفید و نهایتاً هسته‌ای بودن یا نبـودن آن نیروگـاه باشـد، ضـریب وزنی کلی مربوط به دسـت رس ناپـذیری واحـد مربوطـه در شـرایط جنگی متأثر از عوامل فنی در نظر گرفتـه شـده طـی رابطـه 40 ضرایب وزنی در نظر گرفته شده برای خروج یـک نیروگـاه در شرایط بحرانی متأثر از عوامل مختلف فنی در نظر گرفتـه شـده در جدول 1 ارائه شده است. در ادامه، به بررسی عوامل جغرافیایی مؤثر بر احتمال خـروج واحدها در شرایط جنگی پرداخته خواهد شد.

5. نتیجه گیری

با ارائه مدلی جامع و جدید برای برنامه ریـزی مشـارکت امنیـت مقید واحدها در شرایط جنگی در بستر شبکه‌های هوشـمند، در مقاله حاضر به ارزیابی اثربخشی برنامه‌های پاسخ گویی بار بر تداوم برق رسانی پرداخته شد. در این راستا، کشش قیمتی رفتار سـمت تقاضا در قالب برنامه پاسـخ گـویی بـار اضـطراری، نـه بـه صـورت استاتیک ) ثابت(، بلکه به صورت پویا در نظر گرفته شد. عـلاوه بـر ارتقاء مدل احتمالی ارائه شده در مطالعات پیشین به منظور تخمین احتمال دسترس ناپذیری واحدها در شرایط جنگی، به منظور مدل نمودن واکنش سمت تقاضا در قالـب برنامـه پاسـخ گـویی بـار در شــرایط بحرانــی نیــز، مــدل جدیــدی از برنامــه پاســخ گــویی بــار اضطراری، تحت عنوان برنامه پاسخ گویی بار اضـطراری راهبـردی ارائه گردیـد. در انتهـا، سـناریوهای متعـددی متنـاظر بـا شـرایط بهره برداری عادی و بحرانی با حل مدل مزبور در قالب یک مسئله خطی آمیخته با اعداد صحیح توسط نرم افزار بهینه سـازی GAMS شبیه سازی گردیدند که نتـایج حاصـله حـاکی از اثـر قابـل توجـه مشارکت سمت تقاضا در بهبود قابلیـت اطمینـان سیسـتم و لـذا تداوم برق رسـانی در شـرایط بحرانـی و نیـز کـاهش هزینه‌های بهره برداری، علی رغم افزایش احتمال دسـترس ناپذیری واحـدها، است.