پایان نامه ها

خاموشی، برق، DG، توربین، تحلیلی، واحدها

مطالعه……………………………………………………………………….55 جدول(4-4): شاخص های قابلیت اطمینان سیستم بدون در نظر DG………………………………………………….57 جدول(4-5): شاخص های قابلیت اطمینان سیستم با در نظر DG……………………………………………………….58 جدول(4-6): شاخص های قابلیت اطمینان سیستم با در نظر DG و تاثیر آب و هوا………………………………58 جدول(4-7): مقایسه شاخص های قابليت اطمينان سيستم با در نظر گرفتن DG وتاثیر آب و هوا…………59 شکل(4-1): مقایسه شاخص SAIFI در سه حالت……………………………………………………………………………60
شکل(4-2): مقایسه شاخص SAIDI در سه حالت……………………………………………………………………………60
شکل(4-3): مقایسه شاخص CAIDI در سه حالت…………………………………………………………………………..61
پیشگفتار
اواخر قرن18 میلادی با دستیابی انسان به منابع زغال سنگ و بهره برداری از معادن ، که مقدمه ای برای آغاز انقلاب صنعتی بود، فناوری های جدیدی پا به عرصه وجود گذاشتند وانسان توانست با استفاده از انرژی های فسیلی، شرایط لازم را برای توسعه صنعت وبهره برداری بهتر از انرژی بدست آورده و به موفقیت های چشمگیری دست یابد. از چند دهه گذشته بخش عمده ای از توان مورد نیاز جهان از منابع فسیلی مانند نفت وگاز و انرژی هسته ای تامین می گردد و پس از تحریم نفتی درسال 1973 میلادی، به طور وسیعی به منابع انرژی تجدید پذیر به عنوان منابع تامین کننده نیاز انرژی جوامع ، پرداخته شد]1[.
بعلاوه مشکلات استفاده از انرژی های فسیلی آسیب رساندن آنها به محیط زیست ومحدود بودن و پایان پذیر بودن منابع فسیلی می باشد. منابع انرژی تجدید پذیر از قبیل انرژی های خورشیدی وبادی، پاک، تجدید پذیر در دسترس و دوستدار محیط زیست هستند. تولیدات پراکنده یک انتخاب عالی برای تأمین تغذیه قدرت سیستم مجزای کوچک و هم چـنین روستاها و مناطق دور دسـتی کـه طبـق قاعده شبکه نمی تواند از لحاظ تـکنیکی و اقتصادی برق آن ناحیه را تأمین کند می باشد. اما مقدار انرژی در دسترس از این منابع به عوامل زیر بستگی دارد :
موقعیت جغرافیایی
نوع زمین
ارتفاع
شرایط آب و هوایی
بنابراین تأمین انرژی الکتریکی توسط این نوع منابع با نوسان همراه خواهد بود .
اما باد به عنوان یکی از قدیمی ترین منابع انرژی از دیرباز مورد توجه انسان بوده است. سابقه استفاده از باد به عنوان منبع انرژی به حدود هزار سال قبل در ایران می رسد. اولین توربین بادی با محور افقی در سال های645 بعد از میلاد در ایران استفاده می شده و یک نمونه کامل دستگاه مبدل انرژی باد به شمار میرفته است و تا قرن 12 میلادی یعنی تا زمان ظهور آسیابهای بادی در هلند و فرانسه و انگلستان بدون تغییر به کار خود ادامه داده است ]2[.
نیروگاههای بادی از محسنات زیادی نسبت به نیروگاههای معمول، برخوردار می باشند، که از آن جمله رایگان، تمام نشدنی و تجدیدپذیر بودن انرژی باد، عدم آلایندگی محیط زیست، ارزان تر بودن آن نسبت به نیروگاههای اتمی و دیزلی و خالی از خطر بودن آن را می توان ذکر کرد]3[.
در این پایان نامه با روش شبیه سازی ترتیبی مونت کارلو و با استفاده از نرم افزار MATLAB قابلیت اطمینان شبکه توزیع شهر بینالود در پنج فصل بشرح زیر ارائه می گردد:
فصل اول تولید پراکنده و قابلیت اطمینان سیستم قدرت را بررسی می کند و بدین منظور ابتدا ویژگی های تولید پراکنده و سپس تعریف قابلیت اطمینان و در ادامه روش های ارزیابی آن بیان می گردد.
فصل دوم ساختار توربینهای بادی را توضیح می دهد و در ابتدا به بیان کلیات و مفاهیم انرژی باد می پردازد و سپس اجزای توربینهای بادی، استانداردها و تاییدیه های مربوط به توربینها را به بحث می گذارد.
فصل سوم، تاثیر شرایط آب و هوایی بر قابلیت اطمینان را بررسی می کند و بدین منظور در ابتدا به نحوه عملکرد توربین بادی می پردازد و در ادامه تاثیرات آب و هوا بر نرخ خرابی و زمان تعمیرقطعات را بررسی می کند وبه صورت جدول تغییرات سرعت باد را در فصول مختلف سال نمایش می دهد.
در فصل چهارم سیستم مورد مطالعه ارزیابی می گردد و شاخصهای قابلیت اطمینان در سه حالت:1-عدم حضور DG وعدم تاثیر شرایط جوی 2- با وجود DG و عدم تاثیر آب وهوا 3- با وجود DG و با تاثیر شرایط جوی مطالعه و ارزیابی می گیرند.
فصل پنجم شامل نتیجه گیری و پیشنهادات می شود.
فصل اول
تولید پراکنده وقابلیت اطمینان در سیستم قدرت

تولید پراکنده معمولاً به واحدهای تولیدی گفته می شود که از فرمان دیسپاچینگ خارج اند ودر قبال تولید انرژی پول دریافت می کنند.معمولا ظرفیت های پایین دارند ولی ضرورتا این طور نیست. تکنولوژی های مختلفی از جمله سلول های خورشیدی، توربین های بادی، پیل های سوختی، توربین های گازی کوچک و … در واحدهای تولید پراکنده مورد استفاده قرارمی گیرد،تجدید پذیر بودن جز ذات آن نیست. به عنوان مثال کارخانجاتی که منبع تولید انرژی دیزل دارند ولی چون کنتور یکطرفه دارند و برای انتقال برق به شبکه پول دریافت نمی کنند تولید پراکنده نیستند. با توجه به ایجاد رقابت و تجدید ساختار در سیستم های قدرت انتظار می رود واحدهای تولیدی کوچک (تولید پراکنده) نقش فزاینده ای در آینده ی این سیستم ها داشته باشند [5].
عوامل محرک فراوانی باعث افزایش تمایل به بکارگیری سیستم های تولید پراکنده شده است . به طور کلی این عوامل را می توان در پنج گروه به شرح زیر تقسیم بندی نمود [6].
پیشرفت های صنعتی چشم گیر در ساخت و بکارگیری تکنولوژی های مرتبط
محدودیت های موجود در احداث خطوط انتقال نیرو
ورود بحث بازار برق و مسائل مرتبط با آن در سیستم قدرت
افزایش تقاضای مشترکین برای سرویس با قابلیت اطمینان بالا
حساسیت بالا در خصوص آلودگی های محیط زیست
1-1 ویژگی های اصلی منابع پراکنده
تولیدات پراکنده دارای ویژگی هایی می باشند که در ذیل مورد بررسی قرار می گیرند [7].
1-1-1 مشخصات منابع پراکنده
1-ظرفیت کم
2- پراکندگی از نظرجغرافیایی
3 – تجدید پذیربودن منبع اصلی
4- غیر متمرکز بودن بهره برداری ازآنها
2-1-1مزایای بکارگیری منابع پراکنده
1-کمک به ژنراتورهای اصلی در بار پیک
2-کاهش نیاز وجود ژنراتورهای رزرو
3-افزایش ظرفیت شبکه در مدت کمتر با هزینه کمتر
6-افزا یش قابلیت اطمینان
7-کاهش قطعی برق برای مصرف کنندگان حساس
8-بهبود کیفیت برق برای مصرف کنندگان حساس
9-استفاده مفید تر از سوخت
10-کاهش هزینه سرویس انتقال
11-مطرح شدن مفهوم میکروگرید
تمامی مزایای گفته شده مزایای بالقوه هستند.برای رسیدن به منافع بالفعل DG باید:
قابل اطمینان
قابلیت دیسپاچینگ
در مکان درست نصب گردد
3-1-1 مشکلات بکار گیری منابع پراکنده
1-فلیکر ولتاژ(ولتاژ در محدوده 2تا 25 هرتز تغییر میکند و بدترین حالت در فرکانس 18 هرتز است)
2-تغییرات پله ای در خروجیDG
3-تغییرات شدید نور خورشید یا باد
4-رفتار دینامیکی ماشین ها و عمل متقابل آن ها با رگولاتور ولتاژ
5-تولید هارمونیک
6-تغییر جریان های اتصال کوتاه.
2-1 تعریف قابلیت اطمینان
منظور از قابلیت اطمینان ، احتمال عملکرد صحیح ، مطلوب و مطابق با معیارهای معین یک عنصر و یا یک سیستم در یک شرایط کار و یک مدت زمان مشخص می باشد .به عبارت دیگر قابليت اطمينان در دو عبارت كفايت و امنيت تعريف مي شود که کفایت ،معيار اندازه گيري توانايي سیستم در پاسخگویی به بار و امنیت ،توانایی سیستم در رویارویی با حوادث می باشد.در دیدگاه سنتی،کفایت یک بررسی احتمالی از توانایی تولید و امنیت یک لیست قطعی از حوادث ناسازگار است که از معیارهای طراحی بشمار می روند.در محیط تجديد ساختار شده،تولید کافی با در نظر گرفتن نرخ خروج واحدها و ظرفیت رزرو برای پاسخگویی به بار باید وجود داشته باشد ولی کفایت نمی تواند این مساله را در نظر بگیرد که تولید معینی به بار معینی اختصاص یابد.با این حال تا جایی که به تولید مربوط است مشکل خاصی وجود ندارد و مشکل اصلی مربوط به سیستم انتقال است.واحدهای تولید پراکنده با توجه به مشخصات و شرایط بهره برداری می توانند تأثیرات مثبت قابل توجهی را روی شبکه های توزیع بوجود آورند . از مهمترین این اثرات که بیش از بقیه شرکت های توزیع را در نصب و راه اندازی این واحدها تحریک می نماید، بهبود قابلیت اطمینان سیستم است . تاکنون مطالعات متعددی در زمینه ی ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع انرژی الکتریکی ارائه و مطرح شده که در تمامی آن مطالعات ، راهکارهایی جهت محاسبه ی شاخص های قابلیت اطمینان در شبکه ارائه شده است [8].
با توجه به این موضوع یکی از نیازمندی های اساسی در طراحی و امکان سنجی استفاده از واحدهای تولید پراکنده درشبکه های توزیع، بهره گیری از روش های مناسب در ارزیابی تأثیر این واحدها روی قابلیت اطمینان سیستم است.
3-1 مطالعات و اهداف
مطالعات قابلیت اطمینان در سیستم قدرت به سه بخش کلی :
تولید
انتقال
توزیع
تقسیم می شود و مبنای چنین تقسیم بندی ، متفاوت بودن روش های مدل سازی و محاسباتی قابلیت اطمینان در هر یک از بخش های یاد شده می باشد به علاوه نظر به این که معمولاً سیستم قدرت از نقطه نظر مدیریت ، طراحی و بهره برداری نیز به همین ترتیب تقسیم بندی می شود این تقسیم بندی مناسب به نظر می رسد .
به طور کلی اهداف اصلی مطالعات قابلیت اطمینان در دو راستای زیر می باشد :
ارزیابی قابلیت اطمینان به معنی اندازه گیری و تعیین کیفیت عملکرد سیستم موجود در گذشته
پیش بینی قابلیت اطمینان به معنی پیشگویی کیفیت عملکرد این سیستم یا سیستم های مشابه در آینده
در ارزیابی قابلیت اطمینان ، هدف به دست آوردن پارامتر های مشخص و از پیش تعیین شده و با استفاده از سابقه سیستم می باشد که با کمک آن ها می توان عملکرد سیستم را در گذشته بررسی کرد و نقاط ضعف آن را به دست آورد به عبارتی دیگر منظور از ارزیابی قابلیت اطمینان ، اصلاح شبکه و کاهش قطع برق می باشد .
در مطالعات قابلیت اطمینان به منظور ارزیابی گذشته سیستم دو نوع مطالعه مختلف با استفاده از کاربرد هر یک می توان انجام داد :
الف – مطالعات مبتنی بر بار
ب – مطالعات مبتنی بر اجزاء و عناصر شبکه
در روش های دسته اول هدف ، مطالعه گذشته سیستم بر اساس خاموشی های ایجاد شده در شبکه است و کلّاً نقاط ضعف شبکه از نقطه خاموشی های ناشی از آن به دست می آید .در روش دوم کلیه حوادث شبکه از نظر عناصر شبکه ، عوامل ایجاد آن ها و عملکرد شبکه در مواجهه با آن ها بررسی می گردد تا بدین ترتیب نقاط ضعف شبکه از نقطه نظر اجزاء آن مشخص گردد .
هدف دیگری که از مطالعات مبتنی بر اجزاء و عناصر شبکه دنبال می گردد تعیین شاخص های قابلیت اطمینان عناصر شبکه به منظور انجام مطالعات پیش بینی قابلیت اطمینان می باشد .هدف از مطالعات پیش بینی قابلیت اطمینان ، اصلاح و بهینه سازی شبکه و تعیین نقاط ضعف شبکه موجود در جهت تداوم سرویس دهی به مشترکین می باشد [8] .
4-1 روش های ارزیابی
همانطورکه عنوان شد، روش های متعددی در خصوص مدل سازی و ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع مطرح و ارائه شده است و تحقیقات و مطالعات در این زمینه همچنان ادامه دارد. به طورکلی روش های ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع را می توان به دو دسته ی عمده ی تحلیلی و شبیه سازی تقسیم نمود . در روش های تحلیلی که کاربرد فراوانی در مطالعات مهندسی قابلیت اطمینان سیستم های توزیع دارند، فیدر و تجهیزات مربوطه در قالب ریاضی به صورت اجزای سری یا موازی مدل می شوند و شاخص های مربوطه در زمان نسبتاً کوتاهی محاسبه می شوند.
در خصوص روش های مبتنی بر شبیه سازی ، شیوه های متنوعی برای ارزیابی قابلیت اطمینان مطرح شده است که کمابیش به شبیه سازی مونت کارلو مرتبط است . در روش مونت کارلو محاسبات قابلیت اطمینان با استفاده از شبیه سازی پیاپی یک عمل واقعی با رفتار تصادفی در سیستم انجام می شود . در این روش به علت ماهیت تصادفی مسأله، تعداد وقوع خطا، زمان بین خطاها، مدت زمان بازیابی بار و … می تواند از هر سطح یا تعدادی برخوردار باشد . ارزیابی مبنی بر این روش ها نیاز به صرف زمان زیادی دارد[9] .
در مطالعات قابلیت اطمینان در سیستم های مهندسی عملاً بیشتر از رو ش های تحلیلی استفاده می شود . نتایج ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع در قالب شاخص های نقاط بار و کل سیستم ارائه می گردد. شاخص های قابلیت اطمینان نقاط بار عبارتند از متوسط نرخ وقوع خطا (f/yr) λ. متوسط زمان خاموشی (h) r. متوسط زمان خاموشی سالیانه .(kWh/yr) ENS این شاخص ها با استفاده از روابط زیر محاسبه می شوند:

که در آن
: λi نرخ وقوع خطا در مدiام
: ri زمان لازم برای بازگرداندن تغذیه به نقاط بار موردنظر پس از وقوع خطا در مدiام
P : متوسط میزان مصرف در نقطه ی بار (پست توزیع)
برای ایجاد نمایی ملموس تر از وضعیت شبکه از شاخص های قابلیت اطمینان مرتبط با سیستم که رفتار کل فیدر را نشان می دهند، استفاده می شود . این شاخص ها عبارتند از:
شاخص متوسط دفعات خاموشی سیستم:

شاخص متوسط زمان خاموشی سیستم:

شاخص متوسط زمان خاموشی مشترکین:

انرژی فروخته نشده:

علاوه بر موارد فوقIEEE در استاندارد 1366که درسال 1998ارائه شد، شاخص های متنوع دیگری را تعریف نموده است[10]. اما با توجه به کاربرد فراوان شاخص های فوق الذکر در شرکت های برق ، در این بخش تنها این شاخص ها مورد مطالعه قرار گرفته اند.
5-1 مدل سازی اثر تولید پراکنده روی قابلیت اطمینان
در روش تحلیلی قابلیت اطمینانFMEA که در قسمت قبل به آن اشاره شد ابتدا مدهای خطایی که هر یک از نقاط بار(پست های توزیع ) ر

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *