شارژ، خودروهای، اين، PHEVها، خودروها، شبکه‌های

ي اطلاعات در بخش‌هاي مختلف مي‌باشد. نتايج اين مقاله نشان مي‌دهد که تهديد اساسي براي شبکه کاليفرنيا، شارژ کنترل نشده (ناهماهنگ) PHEVها در ساعات اوج مصرف مي‌باشد و با استفاده از شارژ کنترل شده (هماهنگ) PHEVها در زمان پائين بودن مصرف، مي‌توان بر اين مشکل غلبه نمود.
در مرجع [62] از يک روش هوشمند براي شارژ PHEVها استفاده شده است. در اين مقاله با استفاده از دو روش کنترل بار محلي و خارجي، شارژ PHEV کنترل شده است. در روش کنترل شارژ محلي، روند شارژ هر خودرو به‌صورت مستقل کنترل مي‌شود؛ زمان شارژ از لحظه اتصال خودرو به شبکه آغاز مي‌شود و فرض مي‌شود که زمان خروج خودرو مشخص باشد و يا با استفاده از اطلاعاتي نظير سابقه خودرو و يا اظهارات مالک مشخص شده باشد. در اين‌حالت زمان و نرخ شارژ با استفاده از بار پايه خانگي محلي پيش‌بيني مي‌شود. لذا بهينه‌سازي براساس بار محلي(خانگي) انجام مي‌شود و تاثير بارهاي غير محلي در نظر گرفته نخواهد شد و ممکن است که بارهاي اوج محلي موجود بزرگ‌تر شده و يا مقدار جديدي براي آن‌ها به وجود آيد. در اين روش هدف تعيين پروفيل بار بهينه محلي مي‌باشد که براساس بار محلي پايه و بار ثابت شارژ مشخص مي‌شود. اما روش دوم، روش کنترل انرژي براساس بار خارجي مي‌باشد که در اين روش، روند شارژ در يک محدوده وسيع‌تري از بارهاي خانگي بوده و خودروها در مقياس 100-200 خانه کنترل مي‌شوند. مشابه حالت قبل، در اين روش، برنامه‌ريزي براساس اطلاعات بار خارجي انجام خواهد شد. لذا روند شارژ با توجه به بار خارجي و بدون در نظر گرفتن تاثيرات محلي انجام خواهد شد و ممکن است که بارهاي اوج محلي موجود بزرگ‌تر شده و يا مقدار جديدي براي آن‌ها به وجود آيد. هدف اين بهينه‌سازي‌ها، مسطح نمودن بار و کاهش بار اوج مي‌باشد. در اين مقاله از برنامه‌ريزي درجه دوم براي بهينه‌سازي استفاده شده است.
پیشینه تحقیق در زمینه کاهش تلفاتبرای رفع مشکلات کیفیت توان، مرجع ]16[، استفاده مجتمع خودروها را بیان کرده است که در این‌صورت هارمونیکهای برخی خودروها توسط برخی دیگر از خودروها حذف میشود و در نهایت میزان هارمونیک کمتری وارد شبکه می‌شود. فرناندز در [58] تأثير ميزان سطوح مختلف نفوذ اين خودروها را در سرمايه‌گذاري و افزايش انرژي تلفاتي شبکه توزيع مورد مطالعه قرار داده است. لوپز [59] نيز تأثير مجموعه‌اي از EVها را در سيستم‌هاي قدرت مورد مطالعه قرار داده است. با توجه به نتايج مؤلفان، چارچوب پيشنهادي داراي دو بخش اصلي بهره‌برداري فني شبکه و محيط بازار برق مي‌باشد. شائو [59] تأثير نرخ انرژي الکتريکي را براساس ميزان تأثير استفاده از اين خودروها و ميزان نفوذ آن‌ها بر روي توزيع شکل بارها تحليل نموده است. کوئين [59] تقاضاي بار در اثر شارژ باتري‌هاي خودروهاي الكتريكي را مدل‌سازي و تحليل نموده است.
کلمنت [60] تأثير شارژ PHEVها را در شبکه توزيع خانگي مورد ارزيابي قرار داده است. روئي در مرجع [57] تأثير PHEVها در سيستم‌هاي قدرت را از جنبه‌هاي مختلف مورد ارزيابي قرار داده است. بسته به موقعيت سيستم شارژ خودروها، کنترل شارژ خودروها مي‌تواند به دو بخش شارژ خانگي و شارژ در جايگاه‌هاي عمومي تقسيم شود. در يک جايگاه عمومي ممکن است هزاران خودرو جهت شارژ وجود داشته باشند که بايد شارژ اين خودروها به دقت مديريت شود. به‌عنوان نمونه زماني‌که مردم اول صبح سرکار مي‌رسند، مي‌خواهند خودرو خودرا شارژ نمايند که بايستي شارژ آن‌ها طبق برنامه مديريت شود. در غير اين‌صورت شبکه با اضافه بار مواجه شود و باعث قطعي شبکه خواهد شد.
سورتومي در [60] سه تابع هدف شامل حداقل‌سازي تلفات، حداکثرسازي ضريب بار و حداقل‌سازي واريانس بار تعريف نموده است. شارژ هماهنگ PHEVها مي‌تواند تأثير آن‌ها را بر روي سيستم توزيع به حداقل برساند. در مرجع [61] تأثير PHEVها در شبکه برق بلژيک مورد مطالعه قرار گرفته است. بخش مهم اين مقاله، انجام پخش‌ بارهاي مختلف در حضورPHEV مي‌باشد. سه حالت مختلف زير جهت شارژ PHEVها با روش شارژ کنترل نشده مورد بررسي قرار گرفته است. اين روش‌ها، بر روي شبکه 34 گره‌اي IEEE با ميزان نفوذ PHEVها در حدود 0%، 10% ، 20% و 30% مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين مقاله نتيجه‌گيري شده است که افزايش تعداد PHEVها به شدت بر روي تلفات و نوسانات ولتاژ شين‌ها تاثير مي‌گذارد. در اين مقاله هر روز به چهار بازه تقسيم شده است و پخش بار براي دو حالت بار زمستاني و تابستاني انجام شده است. در ابتدا با فرض عدم وجودPHEV، ولتاژ شين‌ها و جريان خطوط به‌دست آمده و اين حالت به‌عنوان حالت مرجع انتخاب شده است. سپس فرض شده است که باتري با توان ثابت 4 کیلووات شارژ مي‌شود و در ابتداي شارژ باتري‌ها خالي هستند. در هر ساعت 4 بار يا در هر 15 دقيقه يک‌بار پخش بار انجام شده است و شارژ هماهنگ براي کاهش تلفات خط نيز مورد بررسي قرار گرفته است و روابط مربوط به آن ارائه شده است. در ادامه با فرض اين‌که بار به‌عنوان ورودي داراي مقدار قطعي نباشد، برنامه‌ريزي تصادفي انجام شده است. در اين بخش تأثير پيش‌بيني روزانه بار براي 24 ساعت آينده به‌عنوان هدف اصلي تعريف شده است.
روش پیشنهادیبا توجه به بخشهای قبل، تعداد خودروهای الکتریکی روز به روز در حال افزایش است و اتصال خودروهای الکتریکی به شبکه الکتریکی بدون مدیریت آن‌ها موجب افزایش تلفات و کاهش بیشتر ولتاژ میشود. ولی محدوده مجاز شاخصهای شبکه از ورود تعداد بالای خودروهای الکتریکی به شبکه جلوگیری میکنند. در کارهای صورت گرفته، با مدیریت توان شارژ و دشارژ باتری و همچنین کنترل زمان شروع شارژ باتری، توانستهاند که تعداد خودروهای قابل اتصال به شبکه را افزایش دهند ولی در مورد بهبود شاخصهای شبکه صحبتی نشده است. در این پایان‌نامه، علاوه‌بر افزایش تعداد خودروهای الکتریکی متصل شده به شبکه، بهبود شاخصهای شبکه نیز از اهداف مورد بررسی است. لذا برای این منظور مدیریت شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی بههمراه استفاده از پاسخگویی بار در این پایاننامه پیشنهاد میشود. بنابراین سؤالات ایجاد شده، عبارتند از:
آیا پاسخگویی بار و مدیریت توان خودروهای الکتریکی باعث بهبود شاخصهای شبکه و افزایش تعداد خودروهای الکتریکی که بتوانند از شبکه انرژی دریافت کنند، میشود.
در صورت بهبود شاخصهای شبکه با استفاده از مدیریت توان خودروهای الکتریکی و پاسخگویی بار، میزان بهبود چند درصد خواهد بود.
مدیریت توان خودروهای الکتریکی و پاسخگویی بار چند درصد تعداد خودروهای الکتریکی متصل شده به شبکه را افزایش خواهد داد.
با توجه به توضیحات بالا در این پایاننامه، کمینهسازی هزینه بار، تلفات، خرید انرژی خودروهای الکتریکی و کمینهسازی انحراف ولتاژ باسها از مقدار مطلوب در افق زمانی 24 ساعته به‌عنوان تابع هدف در نظر گرفته میشود. براساس این تابع هدف، خودروهای الکتریکی در بازهای از شبانهروز که قیمت انرژی ارزان است، از شبکه توان دریافت میکنند و بارها برای کاهش هزینه خود و تلفات میزان تقاضای خود را کاهش میدهند. همچنین ولتاژ تمامی باسها نزدیک به مقدار مطلوب خواهد بود. قیود مسأله عبارتند از:
قیود پخش توان: این قیود شامل قیود تعادل توان اکتیو و راکتیو در هر باس شبکه و در هر ساعت از شبانهروز است.
قیود خودروهای الکتریکی: این قیود شامل قیود تعادل توان بین شبکه و باتری، محدودیت توان باتری، انرژی ذخیره شده در باتری است.
قیود پاسخگویی بار: این قیود روشهای پاسخگویی بار را بهصورت رابطه ریاضی بیان میکند.
قیود امنیتی شبکه: شامل محدودیت ولتاژ هر باس و محدودیت توان خطوط است.
در مسأله ذکر شده قید تعادل توان راکتیو هر باس نیز در نظر گرفته شده است که در این‌صورت مسأله دارای ذاتی غیرخطی خواهد بود. برای حل مسأله یاد شده از نرمافزار بهینهسازی GAMS استفاده شده است و موارد مطالعاتی مختلف برروی شبکه 33 باسه شعاعی شبکه توزیع انجام میشود. در نهایت توانمندی مسأله مدنظر با توجه به موار مطالعاتی مختلف مورد بررسی خواهد شد.
روند ارائهی مطالبدر فصل دوم، ابتدا هدف و اهمیت مدیریت توان شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی بیان میشود و در بخش بعدی، کلیاتی از خصوصیات ساختاری و رفتاری خودروهای الکتریکی ارائه میگردد. در فصل سوم، مدل ریاضی مسأله مدنظر ارائه میشود که در ابتدا تابع هدف و در بخشهای بعدی قیود مسأله ذکر میشود. در فصل چهارم مسأله مدنظر برروی شبکه توزیع شعاعی33 باسه پیادهسازی میشود. در این فصل، ابتدا دادههای شبکه و خودروهای الکتریکی ارائه میشود و در بخشهای بعدی چهار مورد مطالعاتی مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج و پیشنهادات در فصل پنجم ارائه شده است.
فصل دوم ل شبکه توزیع فشار ضعیف، پروفیل ولتاژ، تلفات، خودروهای الکتریکی و پاسخگویی بار
مقدمههمان‌طور که در فصل اول بیان شد، هدف در این تحقیق، برنامه‌ریزی بر روی نحوه‌ی شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی قابل اتصال به شبکه به‌نحوی‌که بتوانیم از آن در جهت کاهش تلفات شبکه و بهبود پروفیل ولتاژ شبکه در سیستم‌های توزیع فشار ضعیف بهره جوئیم. طبق بررسی‌های انجام گرفته امکان نفوذ خودروها به شبکه در سالهای آینده افزایش خواهد یافت، که موجب افزایش تقاضای انرژی از شبکه قدرت، افزایش تلفات کل سیستم، پرشدگی ظرفیت خطوط و انحراف ولتاژ شینها خواهد شد و در صورتی‌که برنامه‌ریزی مناسبی برای نفوذ خودروها به شبکه در نظر گرفته نشود سیستم قدرت با مشکلات زیادی رو به‌رو خواهد شد اما از طرف دیگر با مدیریت مناسب توان خودروهای الکتریکی متصل به شبکه می‌توانیم منجر به کاهش تلفات شبکه، افزایش ظرفیت خطوط و همچنین بهبود پروفیل ولتاژ شویم. لذا ابتدا در این فصل، هدف و اهمیت مدیریت توان توسط خودروهای الکتریکی توضیح داده خواهد شد و سپس در ادامه به معرفی انواع خودروهای الکتریکی و اطلاعات کلی در ارتباط با خودروهای الکتریکی همچون شارژر، باتری، به‌دست آوردن مشخصههای مهم باتری و همچنین مفهوم خودرو به شبکه و مزیت‌های استفاده از این تکنولوژی و همینطور اطلاعات کلی در مورد تحلیل پخش بار در سیستم قدرت، پروفیل ولتاژ و تلفات سیستم قدرت توضیح داده خواهد شد. شبکه‌های توزیع فشار ضعیفاز آن‌جا که امروزه اهمیت سیستم‌ها و شبکه‌های الکتریکی اعم از خطوط انتقال شبکه‌های توزیع هوایی و زمینی در همه جوامع بشری را می‌توان به سلسله اعصاب آدمی تشبیه نمود. چنان‌چه خللی در قسمتی از سیستم انتقال و یا توزیع در گوشه‌ای کشور رخ دهد اثر خود را در تمامی جامعه کم و بیش می‌گذارد خصوصاً با پیشرفت جوامع در همه سطوح زندگی اعم از صنعتی، کشاورزی، تجاری و امور فرهنگی لزوم نیاز به وجود سیستم توزیع و انتقال انرژی الکتریکی همگون و منظم افزایش می‌یابد از این‌رو بالا بردن کیفیت خطوط انتقال و شبکه‌های توزیع دیگر متعلقات آن ایجاد نظم و هماهنگی در کارهای مربوطه و رفع نواقص و کمبودها می‌توانند شرایط زندگی بهتری را برای جامعه فراهم نماید. به‌طور کلی سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می‌باشد :
مرکز تولید نیرو (توسط نیروگاه‌ها)
خطوط انتقال نیروی برق
شبکه‌های توزیع نیروی برق
بیشتر نیروگاه‌ها را با توجه به امور اقتصادی و شرایط و عوامل گوناگون که در یک کشور موجود است ایجاد می‌نمایند. با توجه به همین موارد است که نیروگاه‌های گوناگونی از جمله نیروگاه‌های آبی، گازی، بادی و خورشیدی یا اتمی در نقطه‌ای که سهول الوصل و حتی ممکن است دور از مصرف‌کننده‌ها ساخته و ایجاد می‌نمایند و در اینجا وظیفه خطوط انتقال نیرو با لوازم و تجهیزات خاص خود، انتقال انرژی از محل تولید به اقصی نقاط کشور و سپس به شبکه‌های توزیع در محل مصرف است. ولتاژهای گوناگون انتقال و توزیع نیروی برق استاندارد شده در ایران شامل ولتاژهای 230 و 400 کیلوولت فشار قوی، ولتاژهای 63 و 132 کیلوولت فوق توزیع، ولتاژهای 11 و 20 و 33 کیلوولت فشار متوسط و نهایتاً ولتاژهای 220 و 380 ولت فشار ضعیف می‌باشند. در کشور ایران تغذیه الکتریکی مصرف‌کننده‌ها عموماً از جریان متناوب سه‌فاز و فشار ضعیف 400 ولت و 220 ولت استفاده می‌شود و به منظور تغذیه پست‌های فشار ضعیف به منظور در اکثر نقاط ایران از فشار متوسط 20 کیلوولت و جهت تغذیه پست‌های فشار متوسط بیشتر از فوق توزیع استفاده می‌گردد.
از جهتی نقش شبکه‌های توزیع (فشار متوسط و فشار ضعیف) در جامعه تحت پوشش خود را می‌توان به مویرگ‌هایی که بدن آدمی را مورد تغذیه قرار می‌دهند تشبیه نمود. به همین منظور تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف‌کنندگان شبکه‌های توزیع در بخش‌های گوناگون جامعه اعم از مسکونی، صنعتی، کشاورزی، تجاری و فرهنگی کشور باید دارای شرایط و خصوصیاتی باشد. این شرایط در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف باید مورد توجه و اهمیت قرار گیرند که عبارتند از :
شرط اول اینکه جهت تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکین این است که شرکت‌های برق موظفند به‌طور دائم و در طول شبانه‌روز مقدار انرژی مورد نیاز مصرف‌کننده را که قبلاً مورد توافق قرار گرفته در اختیارشان قرار داده و در انتخاب میزان قدرت و نوع شبکه (اعم از شبکه‌های هوایی و یا زمینی) و سیم‌کشی و اجرای عملیات آن باید دقت و اهمیت لازم را مورد نیاز قرار دهند. شرط دوم در جهت تأمین انرژی مورد نیاز مصرف‌کنندگان این است که وضعیت شبکه‌های هوایی به طریقی باشد که در مواقع خرابی و یا سرویس شبکه در تغذیه مصرف‌کنندگان وقفه‌ای ایجاد نشود. شرط سوم عیب‌یابی سریع و رفع اشکال اتفاقاتی که ممکن است ناشی از عوامل طبیعی و یا حوادث غیر منتظره دیگر باید به سرعت عیب‌یابی و رفع عیب گردد.
انواع شبكه‌هاشبكه شعاعي يا باز، شبكه‌هاي مسدود يا رينگ يا حلقوي، شبكه مركب يا تار عنكبوتي.
الف- شبكه‌هاي شعاعي يا باز
شبكه‌هاي شعاعي شبكه‌هايي هستند كه در

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

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