تولیدات، برق، خورشیدی، توربینهای، فرکانس، تجدیدپذیر

PID میباشد. سپس از کنترلکننده فازی به دلیل قابلیت خوب این کنترلکننده در برابر مسائل پیچیده، برای بهبود انحراف فرکانس شبکه بهره گرفته میشود و در نهایت استفاده از الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات برای تنظیم مناسب پارامترهای بهترین کنترلکننده از کنترلکنندههای مورد استفاده شده بهره میگیریم. در بخش نتایج شبیهسازی نشان داده خواهد شد که کنترلکننده پیشنهادی، عملکرد نسبتا مناسبی در برابر تغییرات بار از خود نشان خواهد داد و نسبت به تغییرات پارامتری مقاوم است.
1-3 ساختار پایان نامه
چارچوب کلی فصول پایان نامه به صورت زیر میباشد:
در فصل دوم: تعریف کاملی از تولیدات پراکنده توسط مراجع مختلف انجام شده است، همچنین در مورد انواع نیروگاهها بحث شده است و در ادامه انواع کنترلکنندههای به کار رفته در این پایان نامه مورد مطالعه قرار گرفته شده و در پایان این فصل الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات بیان شده است.

در فصل سوم: ساختار شبکه پیشنهادی آورده شده و مدل هر واحد به تفضیل بیان شده است.
در فصل چهارم: نتایج شبیهسازی در غالب نمودارها آورده شده که خروجی نرمافزار مطلب میباشند.
فصل پنجم: جمعبندی نهایی و پیشنهادات به همراه منابع آورده شده است .
فصل دوم
پیشینه تحقیق
2-1 مقدمه
در این فصل به مروری از کارهای گذشته پرداخته شده و در مورد تولیدات پراکنده و سیستمهای ترکیبی و انرژیهای تجدیدپذیر بادی و خورشیدی و نیروگاههای آبی و دیزلی با استناد از مقالات و کتب مطالبی آوردیم همچنین در مورد سیستمهای متصل به شبکه و سیستمهای مستقل از شبکه و در مورد فرکانس و اهمیت کنترل فرکانس بحث شده است.
2-2 تولیدات پراکنده
2-2-1 تعریف تولیدات پراکنده
تعاریف مختلفی برای تولید پراکنده بکار رفته است ولی تعریف جامع و بدون محدودیت آن عبارت است از منبع انرژی الکتریکی که مستقیما به شبکه توزیع و یا سمت مصرف کننده وصل میگردد[16].
2-2-2 انواع تولیدات پراکنده
تولیدات پراکنده دارای انواع گوناگونی میباشند که از مهمترین آنها میتوان به توربین گازی احتراقی، توربینهای کوچک، توربینهای بادی، پیلسوختی و سیستم فتوولتاییک اشاره کرد. تولیدات پراکنده را از دیدگاه تکنولوژی میتوان به سه دسته عمده تقسیم کرد:
تکنولوژی گازی
2- تکنولوژی انرژیهای تجدیدپذیر وسایل ذخیره سازی انرژی
3- ذخیره ساز انرژی
تکنولوژییهای گازی شامل توربینهای احتراقی، توربینهای کوچک و پیلهای سوختی میباشد. انرژیهای نو شامل انرژیهای نهفته طبیعی مثل باد و انرژی خورشیدی میباشد. انرژی باد با استفاده از توربینهای بادی و انرژی خورشیدی با استفاده از سلولهای نوری تبدیل به انرژی الکتریکی میشوند[27].
2-2-3 مزایای تولیدات پراکنده
به کارگیری تولیدات پراکنده در سیستم توزیع مزایای زیست محیطی، اقتصادی و فنی بسیار زیادی را به دنبال دارد. برای رسیدن به این مزایا تولیدات پراکنده باید دارای اندازه مناسب بوده و در مکانهای مناسب نصب شوند[17].
به طور کلی استفاده از نیروگاههای با تولید پراکنده در شبکه قدرت مزایای زیر را به همراه دارد: [17]
کم کردن هزینه مربوط به تجهیزات قدرت
کاهش تلفات انتقال قدرت
زمان نصب و بهره برداری کوتاه این نیروگاهها
کاهش آلودگیهای زیست محیطی و صوتی نیروگاههای بزرگ
کاهش تلفات با جایابی بهینه نیروگاههای تولید پراکنده در شبکههای توزیع
آزاد شدن ظرفیتهای سیستمهای انتقال و توزیع اعم از خطوط و پستها
امکان کاربرد مجزا یا متصل به شبکه
امروزه بحث منابع تولیدات پراکنده در اکثر کشورهای دنیا رواج یافته است و تلاشها و تحقیقات بسیاری پیرامون این بحث صورت میگیرد. سازندگان اصلی این مولدها همواره به دنبال کاهش هزینههای مربوط به طراحی و ساخت آن بودهاند. با توجه به پایین بودن بازده نیروگاههایی که با سوخت فسیلی کار میکنند و همچنین به دلیل آلودگیهای زیست محیطی مربوط به نیروگاههای با سوخت فسیلی، لزوم استفاده از تولیدات پراکنده روز به روز بیشتر احساس میشود. سیستمهای توزیع موجود بدون در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده طراحی شدهاند. در نتیجه به کارگیری آنها میتواند امکان بروز شرایط غیر مطلوب در کیفت برق، قابلیت اطمینان، بازده، مسائل ایمنی و غیره را ایجاد کند[18].
2-2-4 بهره برداری از واحدهای تولید پراکنده
بهره برداری از واحدهای تولید پراکنده به دو شکل امکان پذیر است:
حالت متصل به شبکه: در این حالت واحدهای تولید پراکنده به شبکه اصلی متصل هستند.
حالت جزیره (مستقل از شبکه): در این حالت واحدهای تولید پراکنده با شبکه سراسری ارتباطی ندارند و مجموعه واحدهای تولید پراکنده چند بار محلی را تغذیه میکنند.
2-2-5 مشارکت منابع تولید پراکنده در سیستم توزیع:
منابع تولید پراکنده (DG) به عنوان منابع تولید انرژی پشتیبان با هدف بهبود قابلیت اطمینان به شبکههای توزیع متصل میشوند. علت توجه روز افزون به تولید پراکنده، صرفه اقتصادی آن و توانایی آنها در بهبود کیفیت برق و سازگاری با محیط زیست است.
در مجموع برای این که شانس بقا در محیط رقابتی بازار برق برای سرمایه گذاران کوچک بخش خصوصی وجود داشته باشد، استفاده از منابع تولید پراکنده به عنوان یکی از گزینههای سرمایه گذاری در مسئله برنامه ریزی توسعه، افزایش چشم گیری یافته است. در چنین محیطی هدف اصلی شرکتهای توزیع برق حداقل نمودن ریسک سرمایه گذاری و بهبود منافع در پاسخ گویی به رشد بار میباشد ضمن اینکه برای تامین برق مطمئن و ارائه صورت حساب قابل قبول برای مشترکین لازم است. استراتژیهای اتخاذ شده از سوی شرکتهای توزیع برای توسعه شبکه قابلیت انعطاف و انطباق داشته باشند تا بتوانند همچنان در بازار رقابتی برق حضور داشته باشند. برای نیل به این مقصود توسعه مدلهای جامعتر به شرکتهای توزیع برق کمک میکند. در همین راستا برنامه ریز سیستم توزیع با حضور انواع مختلف منابع تولید پراکنده از چالشهای مهم پیش روی آنها به شمار میرود. در واقع DG ها گزینه مناسبی جهت استفاده در برنامه ریزی شبکه میباشد. در مواقعی که شرکتهای توزیع از تکنولوژی DG در برنامه ریزی شبکه استفاده میکنند. اصلی ترین راههای مواثر در استراتژیهای سنتی در غیاب DGها، برای پاسخ گویی به رشد بار در افق برنامه ریزی بلند مدت نیازمند ارتقاع شبکه از طریق توسعه پستهای موجود با نصب ترانس و یا احداث پستهای جدید بودند. در چنین مواقعی بارها سیستم متحمل اضافه باری در طول مدت بهرهبرداری میشد، که این امر از نتایج عدم قطعیت بار بوده است. با توجه به مسئله گاهی تقویت فیدرهای موجود یا ساخت فیدرهای جدید مورد نیاز بوده است. در همین راستا، DGها گزینهای عملی برای برنامه ریزان شرکتهای توزیع جهت غلبه بر مسائلی نظیر رشد بار، اضافه باری خطوط، کیفیت توان، خرابی تجهیزات شبکه و کاهش تلفات میباشد. از سوی دیگر در نظر گرفتن گزینههای ارتقاع پست و مشارکت DGها تواما میتواند استراژی مناسبتری جهت برنامه ریزی توسعه شبکه، نسبت به حالتی که مجزا در نظر گرفته شوند به شمار آید. برنامه ریزی سیستم توزیع نیازمند تعیین برخی فاکتورهای اساسی از قبیل تکنولوژی مناسب، تعداد، ظرفیت و موقعیت منابع تولید پراکنده است. خاطر نشان میشود تکنولوژی DG مورد استفاده هم به روی مدل طرح توسعه و هم به روی نتایج طرح تاثیر خواهد داشت[19].
2-3 سیستمهای مستقل و وابسته:
یک سیستم انرژی متناوب هیبرید میتواند به صورت مستقل یا وابسته به شبکه متصل شود در صورتی که شبکه مورد نظر موجود باشد. برای کاربرد مستقل، سیستم به داشتن ظرفیت ذخیره کافی به منظور تنظیم تغییرات توان از منابع انرژی متناوب درگیر احتیاج دارد. یک سیستم از این نوع میتواند به عنوان یک ریز شبکه لحاظ گردد در صورتی که دارای منابع تولید و بارهای خودش باشد. برای کاربرد متصل از منظر اتصال، منابع انرژی متناوب در ریز شبکه میتوانند توان مورد نیاز را برای هر دو موقعیت بارها و شبکه مورد نظر تامین کنند. همچنین علاوه بر تامین توان اکتیو، منظور بیان توان و اکتیو و پشتیبان ولتاژ شبکه مصرفی استفاده میشوند. ظرفیت ادوات ذخیره برای این سیستمها کوچکتر خواهند شد و این در صورتی است کهDG در حالی به شبکه مورد نظر متصل شدهاند که شبکه به عنوان سیستم پشتیبان مورد استفاده قرار گرفته باشد. هر چند زمانی که به یک شبکه مصرفی متصل میشوند عملکرد و کارایی پارامترهایی همچون ولتاژ و فرکانس و هارمونیک تحمیلی به سیستم اهمیت پیدا خواهند کرد .
2-3-1 سیستمهای متصل به شبکه
سیستمهایی هستند که با اتصال به شبکه سراسری، برق خود را تامین میکنند. این امر به این صورت است که هر مشترک شبکه سراسری برق، با نصب سیستم متصل به شبکه، خود به عنوان یک تولید کننده پراکنده کوچک میتواند به صورت نیروگاهی کوچک عمل نماید. در این روش علاوه بر تامین بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده انرژی الکتریکی (مازاد بر مصرف) به شبکه سراسری برق تزریق میشود.
2-3-2 مفهوم ناحیه کنترلی در سیستم قدرت:
برای مدیریت کردن فرکانس در یک شبکه ایزوله و در حضور تغییرات ناگهانی بار، اغلب میتوان رفتار دینامیکی چند ماشینه را با معادل تک ماشینهی آن مدل کرد. برای تعمیم این مدل باید از نظریه ناحیههای کنترلی استفاده کرد. ناحیه کنترلی اینگونه قابل توصیف میباشد:
زمانی که گروهی از ژنراتورها و بارها متصل به هم در مجاورت یکدیگر قرار دارند و شرایط آنها به گونهای است که پاسخ تمام واحدهای تولید آن منطقه به تغییرات بار، هماهنگ و مشابه است. در این حالت فرکانس در تمام این منطقه کنترلی یکسان فرض میگردد، پس به این منطقه ناحیه کنترلی گفته میشود.
2-4 سیستم ترکیبی(هیبریدی)
افزایش چشمگیر مصرف انرژی، طبیعت تجدیدناپذیر سوختهای فسیلی، هزینههای سنگین سوختهای فسیلی، نگرانیهای موجود در زمینهی زیست محیطی و مشکلات از این قبیل، عوامل اصلی در توسعه انرژی تجدید پذیر میباشد. به هرحال تکنولوژیهای یاد شده، دارای معایبی نیز میباشند، مثلا تولید انرژی بادی و خورشیدی وابستگی زیادی به شرایط محیطی دارند. اما با ترکیب چند تکنولوژی و با کنترل و مدیریت درست، میتوان سیستم هیبرید با قابلیت اطمینان بالا و تلفات کم را برای تامین بار مناطق مختلف به کار برد [21-20].
منابع انرژی متعددی شامل ژنراتورهای بادی و سلولهای خورشیدی و پیلهای سوختی، مولدهای دیزلی ، توربینهای گازی، میکرو توربینها و …. در ترکیب با یکدیگر میتوانند سیستم هیبریدی انرژی تشکیل دهند [23-22] . برای بهبود بازده و مشخصه تولید، منابع انرژی پراکنده ترکیبی پیشنهاد شده است. در این انرژیها، انرژی بادی و خورشیدی از مهمترین منابع تجدیدپذیر محسوب میشوند. به همین خاطر توسعه سیستمهای تولید انرژی با مولد بادی (WG) و فتوولتائیک(PV) پیشرفت قابل توجهی داشته است. سیستمهای فتوولتائیک مستقل از شبکه به دلیل عدم دسترسی در طول شب و کاهش توان در مواقع ابری نمیتوان به عنوان یک منبع انرژی پیوسته و دائمی مطرح گردند. همچنین سیستمهای بادی مستقل از شبکه به دلیل نوسانات زیاد سرعت باد در ساعات مختلف یک سال قابلیت تامین انرژی مصرف کنندهگان دائمی را دارا نمیباشد. بنابراین یک سیستم ذخیره سازی انرژی به منظور تامین انرژی مورد نیاز مصرف کنندهگان دائمی برای هر یک از سیستمهای فوق الذکر ضروری میباشند. معمولا سیستمهای ذخیره سازی به ویژه باتریها گران قیمت بوده و باید در طراحی سیستمهای انرژی تجدیدپذیر اندازه آنها در کمترین مقدار ممکن طراحی شود. بنابراین سیستمهای انرژی تجدیدپذیر ترکیبی به منظور تامین انرژی مشترکان دائمی و کاهش نیاز به ذخیره سازی انرژی بسیار مورد توجه قرار میگیرند [24]. سیستمهای انرژی هیبرید (ترکیبی) راه حل مناسبی برای تامین انرژی الکتریکی مناطق دور افتاده است که احداث خطوط انتقال برق برای برقدار کردن آنها سخت و غیر اقتصادیست و همچنین این سیستمها برای تامین انرژی الکتریکی مناطق استراتژیک و دارای اهمیت خاص از قبیل پادگان نظامی مرزی یا فرا ساحلی، ایستگاههای تقویت کنندههای مخابراتی و تلویزیونی و… کاربرد دارند. اما در مناطق و مکانهای مختلف، شرایط آب و هوایی، شامل تابش خورشیدی، سرعت باد، دما یا همهی موارد معمولا تغییر میکنند. بنابراین کمبودهای ناپایداری برای تولید توان الکتریکی از ماژول فتوولتائیک و توربین بادی وجود دارد به عبارت دیگر برای استفاده از منابع تجدیدپذیر باد و خورشید با توجه به راندمان و مسائل اقتصادی طراحی یک سایز بندی مناسب برای سیستمهای تولید توان خورشیدی و بادی به همراه بانک باتری به منظور افزایش قابلیت اطمینان و کاهش تلفات و حتی کاهش هزینه بسیار مهم است [25].
2-4-1 مزایای ریزشبکه ها و چالشهای سیستمهای هیبریدی
پیشرفت و کاربرد ریز شبکهها مزایای بسیاری را برای صنعت تولید برق به همراه داشته است. این مزایا عبارتند از [29] :
1- افزایش قابلیت شبکه 2- ارائه انرژی الکتریکی بی وقفه به بارهای حساس 3- کاهش آلودگی هوا به ویژه دی اکسید کربن 4- کاهش تلفات شبکه توزیع و انتقال 5- بازدهی بالا 6- کاهش هزینههای خطوط انتقال 7- نیاز به سرمایه گذاری کمتر و مناسب بودن برای مشارکت بیشتر در بازار برق 8- یافتن راحتتر فضای مناسب جهت احداث، به علت کوچک بودن فضای مورد نیاز 9- راحتی گسترش و امکان اتصال یک میکروتوربین به ریز شبکه بدون نیاز به تغییرات در سایر میکروتوربینها و شبکه.
علی رغم مزایای بسیار سیستمهای ریز شبکه، استفاده از این سیستمها منجر به بروز چالشها و موانعی نیز میگردد. برخی از این چالشها عبارتند از [29-30]:
مشکلات فنی مانند مدیریت، حفاظت، کنترل و پایداری ریز شبکه
نبود استانداردهای لازم جهت پیاده سازی سیستمهای ریز شبکه
وجود موانع اداری و حقوقی به دلیل نبود قوانین و مقررات لازم به منظور تنظیم عملکرد شبکه
2-5 انرژیهای تجدیدپذیر
در دهههای اخیر تجدید ساختار صنعت و همچنین خصوصی سازی صنعت مطرح و در برخی کشورها اعمال گردید

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

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