การจำลองสถานที่ตั้งของศูนย์ปฏิบัติการระบบไฟฟ้าโดยพิจารณาการจ่ายไฟฟ้าคืนระบบ
Optimal Location Modeling of Electricity Operations Center Considering the Electrical System Resiliency
Abstract
การจ่ายไฟฟ้าคืนระบบอย่างรวดเร็วจะช่วยพัฒนาความมั่นคงด้านพลังงานของประเทศตามยุทธศาสตร์ชาติ (พ.ศ. 2561–2580) ที่เป็นการบริหารจัดการระบบไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพและความยืดหยุ่น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์ที่ตั้งที่เหมาะสมของศูนย์ปฏิบัติการระบบไฟฟ้าซึ่งมีหน้าที่แก้ไขไฟฟ้าขัดข้อง ด้วยวิธี P-Centering Problem โดยพิจารณาประสิทธิภาพการจ่ายไฟฟ้าคืนระบบตามดัชนีระยะเวลาที่ไฟฟ้าขัดข้องของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค การวิเคราะห์ปัญหาการกำหนดที่ตั้งที่เหมาะที่สุดภายใต้ข้อจำกัดใช้โปรแกรมการกำหนดการเชิงเส้นจำนวนเต็มผสม โดยวิธีการหาคำตอบแบบแม่นตรงด้วยอัลกอริทึมการแตกกิ่งและกำหนดขอบเขต โดยใช้โปรแกรม GAMS ในการวิเคราะห์เพื่อแก้ไขสถานการณ์ไฟฟ้าขัดข้องในพื้นที่การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค สาขาอำเภอองครักษ์ จังหวัดนครนายก ผลการวิเคราะห์พบว่า แบบจำลองสามารถหาตำแหน่งที่ตั้งที่เหมาะสมซึ่งสามารถยกระดับประสิทธิภาพการจ่ายไฟฟ้าคืนระบบตามค่าดัชนีระยะเวลาที่ไฟฟ้าขัดข้องไปสู่ระดับที่ดีสุดคือระดับ 5 ของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคได้ การปรับปรุงประสิทธิภาพนี้ช่วยลดเวลาที่ไฟฟ้าขัดข้องลง 12.97 นาทีต่อรายต่อปี ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพร้อยละ 14.46 งานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาตำแหน่งที่ตั้งของศูนย์บริการของหน่วยงานด้านพลังงานไฟฟ้าได้ โดยแบบจำลองสามารถวิเคราะห์หาจำนวนและตำแหน่งที่ตั้งที่เหมาะสมในการให้บริการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการจ่ายไฟฟ้าคืนระบบภายใต้ข้อจำกัดได้
Improving electrical system resiliency can promote national energy security by enhancing energy efficiency and flexibility according to the country’s vision in the National Strategy (2018–2037). This research establishes a P-Centering Problem model to analyze optimal locations for electricity operations centers, whose operation is to restore electrical resiliency. In terms of system resiliency, the constraints of the System Average Interruption Duration Index, which is the key performance index of Provincial Electricity Authority, are considered. The problem of analyzing optimal location under certain contraints is achieved by Mixed-Integer Programming. Solution finding algorithm is exact by branch-and-bound method. Through the GAMS language compiler, numerical analysis provides an optimal solution to the Provincial Electricity Authority Ongkharak Branch in Nakhon Nayok province. Numerical results demonstrate that the model can provide an optimal solution of number and location of Electricity Operations Center. This can enhance the System Average Interruption Duration Index efficiency to Level 5, which is the best service level of the Provincial Electricity Authority. This improvement can reduce the time of power outage by 12.97 minutes per customer per year, equivalent to 14.46 percent efficiency increment. The result of this work can be applied to the location problem of the Electricity Operations Center of electrical agencies. The model formulation estimates the number, location of service center, and service assignment to improve the resiliency of the electrical system under the service’s constraints.
Keywords
[1] King Mongkut's University of Technology North Bangkok, “Final report of The electrical outage cost study,” Energy Policy and Planning office, Bangkok, Thailand, 2013 (in Thai).
[2] System Operation Division, “Report of electric power losses in distribution networks 2021,” Provincial Electricity Authority, Bangkok, Thailand, 2022 (in Thai).
[3] Corporate Management System Division, “Provincial electricity authority service standards 2020,” Provincial Electricity Authority, Bangkok, Thailand, 2021 (in Thai).
[4] National Economic and Social Development Board, “National strategy 2018–2037,” Office of the National Economic and Social Development Council, Bangkok, Thailand, 2018 (in Thai).
[5] Strategic Planning Division, “Provincial electricity authority strategic plan in 2022–2026,” Provincial Electricity Authority, Bangkok, Thailand, 2021 (in Thai).
[6] S. H. Owen and M. S. Daskin, “Strategic facility location: A review,” European Journal of Operational Research, vol. 111, no. 3, pp. 423–447, 1998.
[7] K. Khaosa-ard, S. Klongboonjit, R. Masuchun, and U. Janjarassuk, “Optimization of the vehicle routing problem in postal transportation a case study of Kabinburi mail center,” The Journal of KMUTNB, vol. 32, no. 4, pp. 1–13, 2022 (in Thai).
[8] C. Boonmee, M. Arimura, and T. Asada, “Facility location optimization model for emergency humanitarian logistics,” International Journal of Disaster Risk Reduction, vol. 24, pp. 485–498, 2017.
[9] Y. Liu, Y. Yuan, J. Shen, and W. Gao, “Emergency response facility location in transportation networks: A literature review,” Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), vol. 8, no. 2, pp. 153–169, 2021.
[10] System Operation Division, “Report of SAIFI & SAIDI 2020,” Provincial Electricity Authority, Bangkok, Thailand, 2021 (in Thai).
[11] C. Singhtaun, “Facility locations selection using exact algorithms,” Kasetsart Engineering Journal, vol. 24, no.78, pp. 107–122, 2011.
[12] S. Dantrakul, C. Likasiri, and R. Pongvuthithum, “Applied p-median and p-center algorithms for facility location problems,” Expert Systems with Applications, vol. 41, no.8, pp. 3596–3604, 2014.
[13] H. Calik and H. Çalık, “Exact solution methodologies for the p-center problem under single and multiple allocation strategies,” Ph.D. dissertation, Department of Industrial Engineering, Bilkent University, Ankara, Turkey, 2013.
[14] S. Srithongchai, “A branch and bound algorithm for the porbabilistic traveling salesman problem with return,” Engineering Journal of Research and Development, vol. 30, no. 1, pp. 65–74, 2019.
[15] V. Beresnev, “Branch-and-bound algorithm for a competitive facility location problem,” Computers & Operations Research, vol. 40, no. 8, pp. 2062–2070, 2013.
[16] M. Hosseini and M. Ameli, “A bi-objective model for emergency services location-allocation problem with maximum distance constraint,” Management Science Letters, vol. 1, no. 2, pp. 115–126, 2011.
[17] Y. Liu, “Two lower-bounding algorithms for the p-center problem in an area,” Computational Urban Science, vol. 2, no.1, pp. 1–9, 2022.
[18] V. Pongsangiam, C. Vongpisal, and O. Sangsawang, “Locating the optimal emergency services stations on highway using maximal covering location model: Case study Nakhon Pathom province,” The Journal of KMUTNB, vol. 28, no. 3, pp. 493–502, 2018 (in Thai).
[19] Civil Work Design Division, “Report of guidelines for determining the location of provincial Electricity Authority’s office,” Provincial Electricity Authority, Bangkok, Thailand, 2018 (in Thai).
[20] N. J. Garber and L. A. Hoel, Traffic and Highway Engineering, 3th ed., Pacific Grove, CA: Brooks/ Cole, 2002.
[21] Power System Control and Operation Department, “Report of The average repair time by type of equipment and work,” Provincial Electricity Authority, Bangkok, Thailand, 2015 (in Thai).
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2024.03.005
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all