Journal of Novel Researches on Smart Power Systems

fa زمان‌بندی بارهای قابل ‌انتقال برای کاهش هزینه برق و جلوگیری از ایجاد پیک ثانویه در ریزشبکه مسکونی Scheduling Shiftable Loads to Reduce Electricity Costs and Prevent Secondary Demand Peaks in a Residential Microgrid تخصصي Special كاربردي Applicable <div style="text-align: justify;">زمان‌بندی بارهای انعطاف‌پذیر خانگی مستلزم ایجاد توازن میان کاهش هزینه برق، حفظ آسایش کاربران و رعایت محدودیت ظرفیت است. انتقال فعالیت وسایل به ساعات دارای تعرفه کمتر، بدون توجه به مهلت اجرا و پیوستگی چرخه مصرف، می‌تواند موجب افزایش نارضایتی یا ایجاد برنامه‌های غیرقابل‌اجرا شود. این پژوهش روشی قاعده‌محور برای زمان‌بندی فعالیت‌های بدون وقفه ارائه می‌کند که اطلاعات پنجره فعالیت، مدت اجرا، پروفیل توان، مهلت تکمیل و زمان ترجیحی هر وسیله را در تصمیم‌گیری به‌کار می‌گیرد. ابتدا، زمان آزاد باقی‌مانده هر فعالیت با توجه به زمان تصمیم‌گیری، مهلت تکمیل و مدت اجرای آن محاسبه می‌شود و فعالیت‌های دارای زمان آزاد کمتر، اولویت بالاتری می‌یابند. سپس، زمان‌های شروع مجاز در پنجره فعالیت بررسی می‌شوند. برای هر زمان نامزد، توان فعالیت در تمام بازه‌های چرخه به بار پایه و فعالیت‌های تخصیص‌یافته افزوده می‌شود تا رعایت سقف ظرفیت در سراسر اجرا ارزیابی گردد. زمان‌های غیرمجاز حذف می‌شوند و زمان شروع از میان گزینه‌های مجاز، با توجه به هزینه برق و انحراف از بازه ترجیحی انتخاب می‌شود. پس از تخصیص هر فعالیت، ظرفیت باقی‌مانده به‌روزرسانی می‌شود؛ فعالیت‌های فاقد زمان شروع مجاز نیز گزارش می‌شوند تا کاهش هزینه ناشی از حذف بار پنهان نماند. عملکرد روش با کمترین زمان آزاد، تبرید شبیه‌سازی‌شده و برنامه‌ریزی خطی عددصحیح مختلط، تحت ورودی‌ها و قیود مشترک مقایسه می‌شود. در مقایسه عددی ارائه‌شده، هزینه روش پیشنهادی در شاخص نارضایتی ۱۱ برابر با ۶۲۰ دلار است؛ این مقدار نسبت به هزینه مبنای ۱۶۴۰ دلار، ۶۲٫۲۰ درصد کاهش دارد و از هزینه سه روش مقایسه‌ای، به‌ترتیب ۳۱٫۴۲، ۱۹٫۲۷ و ۱۰٫۹۲ درصد کمتر است. تحلیل صرفه‌جویی حاشیه‌ای نشان می‌دهد که پس از محدوده نارضایتی ۱۰ تا ۱۱، منفعت اقتصادی افزایش انعطاف‌پذیری محدود می‌شود. بنابراین، ترکیب اولویت مهلت، بررسی ظرفیت کامل چرخه و انتخاب اقتصادی زمان شروع، چارچوبی برای مدیریت هم‌زمان هزینه و نارضایتی فراهم می‌کند. </div> <div style="text-align: justify;">Scheduling flexible household loads requires balancing electricity costs, user comfort, and capacity constraints. Shifting appliance operation to cheaper periods without considering deadlines and uninterrupted consumption cycles can increase discomfort or produce infeasible schedules. This study proposes a rule-based scheduling method that incorporates each activity’s operating window, duration, power profile, completion deadline, and preferred operating interval. First, the remaining slack of each activity is calculated using its deadline, current time, and execution duration, and activities with less slack receive higher priority. Candidate start times are then examined within the permitted operating window. For each candidate, the activity’s power profile is added to the base load and previously scheduled activities across every interval of its uninterrupted cycle. A candidate is retained only when the capacity limit is satisfied throughout execution. Infeasible candidates are discarded, and a start time is selected from the feasible alternatives by considering electricity expenditure and deviation from the preferred interval. After each assignment, the remaining capacity is updated. Activities without a feasible start time are reported explicitly, preventing omitted demand from being interpreted as cost savings. The method is compared with least slack time scheduling, simulated annealing, and mixed-integer linear programming under common inputs and constraints. In the numerical comparison presented, the proposed method incurs a cost of USD 620 at a discomfort index of 11, corresponding to a 62.20% reduction from the USD 1,640 baseline. Its cost is respectively 31.42%, 19.27%, and 10.92% lower than the reported costs of the three comparison methods. Marginal savings analysis indicates that additional flexibility provides limited economic benefits beyond discomfort levels of approximately 10–11. Combining deadline priority, complete-cycle capacity verification, and cost-aware start-time selection therefore provides a framework for balancing electricity expenditure and scheduling discomfort while preserving uninterrupted operation of appliances. </div> زمان‌بندی بار انعطاف‌پذیر, مدیریت انرژی خانگی, اولویت‌بندی بر اساس مهلت؛ چرخه‌های بدون وقفه, محدودیت ظرفیت, نارضایتی کاربر, صرفه‌جویی حاشیه‌ای Flexible load scheduling, Home energy management, Deadline-based prioritization, Uninterrupted operating cycles, Capacity constraints, User discomfort, Marginal savings 107 124 http://jeps.dezful.iau.ir/browse.php?a_code=A-10-364-2&slc_lang=fa&sid=1 Maryam Shahmanesh مریم شه منش M.shahmanesh@iau.ac.ir 10031947532846003297 10031947532846003297 No Department of Computer Engineering, Yasuj Branch, Islamic Azad University, Yasuj, Iran گروه کامپیوتر، واحد یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران Seyed Razieh MalekHosseini سیده راضیه ملک حسینی malekhoseini.r@iau.ac.ir 10031947532846003296 10031947532846003296 Yes Department of Computer Engineering, Yasuj Branch, Islamic Azad University, Yasuj, Iran گروه کامپیوتر، واحد یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران Taher Niknam طاهر نیکنام niknam@sutech.ac.ir 10031947532846003298 10031947532846003298 No Department of Electronics Engineering, Shiraz University of Technology, Shiraz, Iran گروه الکترونیک، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران Karamollah Bagherifard کرم اله باقری فرد ka.bagherifard@iau.ac.ir 10031947532846003299 10031947532846003299 No Department of Computer Engineering, Yasuj Central Branch, Islamic Azad University, Yasuj, Iran گروه کامپیوتر، واحد مرکزی یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران Seyed Hadi Yaghoubian سید هادی یعقوبیان yahoobian.h@iau.ac.ir 10031947532846003300 10031947532846003300 No Department of Computer Engineering, Yasuj Branch, Islamic Azad University, Yasuj, Iran گروه کامپیوتر، واحد یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران