عنوان : تعیین بهینه اندازه منابع انرژی در ریز شبکه‌ها با در نظر‌گرفتن عدم قطعیت‌ها

دانشگاه علوم و فنون مازندران

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

پایان‌نامه دوره‌ی کارشناسی ارشد مهندسی برق- قدرت

 عنوان:

تعیین بهینه اندازه منابع انرژی در ریز شبکه‌ها  با در نظر‌گرفتن عدم قطعیت‌ها

استاد راهنما:

بهنام محمدی ایواتلو

استاد مشاور:

عبدالرضا شیخ الاسلامی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب:
1  .فصل اول: پیش‌گفتار……………………… 1
1‌.1‌   پیشگفتار…………………….. 2
1‌.2‌   تعریف مسئله……………………… 4
2    .فصل دوم: معرفی اجزای ریزشبکه و پیشینه پژوهش………… 6
2‌.1‌   معرفی ریز شبکه ها…………………….. 7
2‌.2‌   مروری بر کارهای پیشین………………………. 9
2‌.3‌   معرفی انواع تکنولوژی تولید پراکنده درریزشبکه‌ها…………….. 12
2‌.3‌.1‌   مولدهای پراکنده تجدید ناپذیر……………………… 14
2‌.3‌.1‌.1‌   موتورهای پیستونی (رفت و برگشتی)…………………….. 14
2‌.3‌.1‌.2‌   پیلهای سوختی……………………….. 17
2‌.3‌.1‌.3‌   توربین‌های گازی……………………….. 20
2‌.3‌.1‌.4‌   میکروتوربین‌ها…………………….. 21
2‌.3‌.2‌   مولدهای پراکنده تجدیدپذیر……………………… 22
2‌.3‌.2‌.1‌   انرژی خورشیدی……………………….. 22
2‌.3‌.2‌.2‌   سیستم فتوولتائیک…………………………. 24
2‌.3‌.2‌.3‌   نیروگاه‌های بادی……………………….. 26
2‌.3‌.2‌.4‌   نیروگاه‌های برق آبی……………………….. 28
2‌.4‌   سیستم ذخیره ساز در ریزشبکه‌ها ……………………..29
2‌.4‌.1‌   سیستم ذخیره انرژی تلمبه ذخیره‌ای………………………. 30
2‌.4‌.2‌   سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا…………………….. 31
2‌.4‌.3‌   سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده…………………….. 32
2‌.4‌.4‌   سیستم ذخیره انرژی ابرخازن………………………. 33
2‌.4‌.5‌   سیستم ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن………………………. 33
2‌.4‌.6‌   ذخیره انرژی حرارتی………………………. 34
2‌.5‌   تاثیرات ریزشبکه‌ها در سیستم………………………. 35
2‌.5‌.1‌   ریزشبکه‌ها و تاثیرات آن در کیفیت توان………………………. 35
2‌.5‌.2‌   ریزشبکه‌ها و تاثیرات آن در هزینه توان تولیدی……………….. 36
2‌.5‌.3‌   تاثیرات ریزشبکه‌ها بر محیط زیست……………………….. 37
3   .فصل سوم:تعریف تابع هدف براساس مدل اقتصادی………….. 40
3‌.1‌   مقدمه…………………….. 41
3‌.2‌   مدل اقتصادی سیستم مورد مطالعه……………………… 42
3‌.2‌.1‌  هزینه سرمایه گذاری اولیه(ACC)…………………….. 43
3‌.2‌.2‌  هزینه جایگزینی سالیانه (ARC) ……………………..44
3‌.2‌.3‌  هزینه سوخت سالیانه(AFC)…………………….. 44
3‌.2‌.4‌  هزینه تعمیر و نگهداری(AOC)…………………….. 44
3‌.3‌   تابع هدف و قیود مسئله……………………… 45
3‌.3‌.1‌   قیود مسئله……………………… 46
3‌.3‌.2‌   الگوریتم مبتنی بر سناریو برای عدم قطعیت توان تولیدی از توربین بادی و آرایه خورشیدی…….47
4   .فصل چهارم: نتایج شبیه سازی………………………. 49
4‌.1‌   نتایج شبیه سازی………………………. 50
4‌.2‌   مشخصات اجزای ریزشبکه……………………… 50
4‌.3‌   بار ناحیه مورد مطالعه……………………… 51
4‌.4‌   تولیدات منابع انرژی تجدید پذیر……………………… 52
4‌.5‌   سناریو های احتمالی………………………. 53
4‌.5‌.1‌   تعیین سایز بهینه شده واحدها در ریزشبکه با عدم قطعیت در تولید واحدهای تجدیدپذیر….. 55
4‌.5‌.2‌   مطالعه هزینه در حالت تولید قطعی………………………. 56
5   .فصل پنجم: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری………………………. 57
5‌.1‌   نتیجه گیری………………………. 58
5‌.2‌   پیشنهادهایی برای ادامه کار…………………….. 59
منابع و مراجع………………………. 60
Abstract……………………..
چکیده:
ریزشبکهها شبکههایی با مقیاس های کوچک در سطح ولتاژ فشار ضعیف هستند که برای تامین بارهای گرمایی و الکتریکی مکان های کوچک و مکان هایی که قابلیت دسترسی به شبکه اصلی برق را ندارند، به کار می‌طریقه. ریزشبکهها برای تامین انرژی انواع مصرف‌کننده‌ها همچون خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد بهره گیری قرار می‌گیرند و برآورد هزینه آنها بر اساس سیاست‌های قیمت گذاری در بازار برق صورت می‌گیرد. مناطق دور افتاده، معمولاً با مشکل عدم ارتباط با شبکه اصلی برق مواجه هستند. ریز شبکه‌ها می‌تواند یک راهکار مناسب برای تولید انرژی با در نظر گرفتن مسائل زیست‌محیطی و اقتصادی برای این مناطق باشند. در این پایان‌نامه تعیین سایز بهینه یک سیستم ترکیبی مستقل از شبکه، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. سیستم ترکیبی مورد مطالعه متشکل از توربین‌های بادی، آرایه‌های خورشیدی، سلول‌های سوختی با ذخیره ساز هیدروژنی و دیزل ژنراتور می‌باشد. اهداف این پایان‌نامه کمینه‌سازی هزینه سیستم و کاهش آلودگی زیست‌محیطی در دوره مورد مطالعه می‌باشد. هزینه‌های سیستم شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه جایگزینی و هزینه تعمیر و نگهداری سالیانه اجزای سیستم و هزینه مصرف سوخت دیزل‌ژنراتور می‌باشد. در این پایان‌نامه از نرم‌افزار GAMS که یکی از قوی‌ترین نرم‌افزارهای تجاری بهینه‌سازی می باشد، بهره گیری شده‌می باشد.
فصل اول: پیشگفتار
1-1- پیشگفتار
با پیشرفت جوامع بشری نیاز به انرژی افزایش  چشم‌گیری یافته می باشد. این نیاز جوامع بشری را به سمت منابعی جدید و پر بازده‌تر سوق می‌دهد. در ضمن صنعتی شدن و افزایش مصرف خانگی منجر به افزایش غیر قابل پیش‌بینی تقاضا برای انرژی برق شده می باشد. همه این موردها باعث تولید روز افزون گازهای آلوده کننده محیط زیست می شوند[1].
منابع انرژی تجدیدپذیر[1] در دهه‌های اخیر با افزایش هزینه سوخت های فسیلی و با هدف تولید انرژی پاک، بسیار مورد توجه کشورهای صنعتی قرار گرفته می باشد. این امر موجب پیشرفت های بسیاری در بهره برداری از این منابع گردیده می باشد؛ اما منابع انرژی تجدید پذیر دارای رفتاری متغیر می‌باشند و در نتیجه نمی‌توان  تولید را به درستی پیش بینی نمود. به مقصود افزایش قابلیت اطمینان سیستم، بکار‌گیری از دیزل ژنراتورها[2]  برای پاسخ گویی به تقاضای بار در سیستم های مستقل از شبکه به گونه گسترده ای رایج می باشد[2]. اما خطر کمبود و پایان پذیری منابع انرژیهای فسیلی، رشد روز افزون قیمت سوخت های فسیلی و حاد شدن مسایل زیست محیطی به دلیل افزایش غیر طبیعی انواع مختلف ترکیبات زیان‌آور مانند گازهای گلخانه‌ای نیز از دلائل بالا رفتن انگیزه کشورها در بهره گیری از منابع انرژی تجدیدپذیر می‌باشد. ‌
بهره گیری از منابع تجدید پذیر با در نظر گرفتن همه مزایا و معایب، شاخه ای در صنعت برق به وجود آورده می باشد؛ که به مطالعه محدودیت های بهره برداری سیستم های ترکیبی[3] ، بهینه‌سازی بهره برداری[4]  سیستم، کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، بهبود هزینه تمام شده سیستم و به گونه کلی بهره‌برداری بهینه از ریز‌شبکه‌ها[5] و شبکه‌های هوشمند[6] می‌پردازد.
ریزشبکه‌ها، شبکه‌هایی با مقیاس های کوچک هستند؛ در سطح ولتاژ فشار ضعیف که با بهره گیری از تکنولوژی CHP[7] ، برای تامین بارهای گرمایی و الکتریکی مکان های کوچک و مکان هایی که قابلیت دسترسی به شبکه اصلی برق را ندارند، به کار می‌طریقه. به بیانی دیگر ریزشبکه ها در اصل یک شبکه توزیع فعال می باشند که از سیستم های DG[8] با بارهای متفاوت در سطوح ولتاژ توزیع تشکیل شده می باشد[3].
ریزشبکه‌ها برای تامین انرژی انواع مصرف‌کننده‌ها همچون خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد بهره گیری قرار می‌گیرند و برآورد هزینه آنها بر اساس سیاست های قیمت‌گذاری در بازار برق صورت می‌گیرد. بهره گیری از ریز شبکه ها موجب ارائه توان با کیفیت بالاتر[4]، افزایش قابلیت اطمینان[9] سیستم و کاهش هزینه‌ها، تلفات و آلودگی در شبکه توزیع می گردد. با در نظر داشتن بهره گیری از فنآوریهای جدید مانند توربین‌های بادی[10] و سلول‌های خورشیدی[11] در ریزشبکه‌ها و نیز ماهیت تصادفی منابع تجدیدپذیری مانند باد و خورشید، مدیریت و بهره برداری بهینه و ایمن از این شبکه ها به یکی از اولویت های تحقیقاتی پژوهشگران در این زمینه تبدیل شده می باشد[5].
2-1- تعریف مسئله
ریزشبکه‌ها برای تامین انرژی انواع مصرف کنندهها همچون خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد بهره گیری قرار می‌گیرند و برآورد هزینه آنها بر اساس سیاستهای قیمت گذاری در بازار برق صورت می‌گیرد. مناطق دور افتاده، معمولاً با مشکل عدم ارتباط با شبکه اصلی برق مواجه هستند. ریز شبکه‌ها می‌تواند یک راهکار مناسب برای تولید انرژی با در نظر گرفتن مسائل زیست محیطی و اقتصادی برای این مناطق باشند. در این پایان نامه تعیین سایز بهینه یک سیستم ترکیبی مستقل از شبکه، مورد مطالعه قرار می‌گیرد. سیستم ترکیبی مورد مطالعه متشکل از توربین‌های بادی،آرایه خورشیدی، سلول‌های سوختی با ذخیره ساز هیدروژنی و دیزل ژنراتور میباشد. اهداف این مقاله کمینه سازی هزینه سیستم و کاهش آلودگی زیست محیطی در دوره مورد مطالعه می‌باشد. هزینه‌های سیستم شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه جایگزینی و هزینه تعمیر و نگهداری سالیانه اجزای سیستم و هزینه مصرف سوخت دیزل‌ژنراتور می‌باشد. در این پایان‌نامه از نرم‌افزار GAMS که یکی از قوی‌ترین نرم‌افزارهای تجاری بهینه‌سازی می باشد، بهره گیری شده‌می باشد.
ریزشبکه در نظر گرفته شده انرژی مورد نظر خود را از توربین بادی، آرایه های خورشیدی، سلول سوختی و دیزل ژنراتور بدست می‌آورد. ذخیره ساز هیدروژنی شامل الکترولایزر میباشد که اضافه توان تولیدی را به عنوان منبع تامین کننده در هنگام نقصان تولید توان، ذخیره می کند. دیزل ژنراتور به عنوان یک منبع پشتیبان اقدام می ‌کند. درساعاتی از روز که توربین‌های بادی و آرایه های خورشیدی به تنهایی قادر به تامین بار نمی باشند، سیستم ذخیره ساز با تولید برق در تامین بار مصرفی سهیم می‌گردند. همچنین بسیاری از سیستم‌های مختلط برای پاسخ گویی به پیک بار در زمان‌های کوتاهی‌که انرژی تولید شده از منابع انرژی موجود، قادر به تامین تقاضا نمی‌باشند به دیزل ژنراتور مجهز شده اند.
در فصل دوم پایان نامه به مطالعه اجزای تشکیل دهنده ریز شبکه ها و مروری بر تحقیقات انجام شده خواهیم پرداخت.
در فصل سوم پایان نامه الگوریتم شبیه سازی به همراه قیود و توابع هدف در پایان نامه مورد مطالعه قرار خواهند گرفت. در فصل چهارم نتایج شبیه‌سازی آورده شده می باشد و مورد بحث قرار می‌گیرد. در فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادات ادامه کار آورده شده می باشد.
فصل دوم: معرفی اجزای ریزشبکه و پیشینه پژوهش
1-2- معرفی ریزشبکه ها
ریزشبکه‌ها به صورت مجموعه‌ای از منابع کوچک تولید انرژی می‌باشند که به شبکه اصلی متصل می‌گردند. ریزشبکه‌ها به صورت سیستم‌های تولید همزمان گرما و الکتریسیته (CHP) در مقیاس‌های کوچک و ولتاژهای کم [1](LV) طراحی شده‌اند که بارهای گرمایی و الکتریکی تعداد محدودی از مشترکین را فراهم می‌نمایند. با اتصال چند ریزشبکه‌ها به یکدیگر می‌توان نیازهای گرمایی و الکتریکی مشترکین بیشتری را فراهم نمود. بهره‌برداری مؤثر از گرمای تلف شده در سیستم‌های CHP یکی از مهم‌ترین مزایای ریزشبکه‌ها به شمار می‌رود. منابع تولید پراکنده مورد بهره گیری در ریزشبکه‌ها می‌توانند شامل انواع مختلف تکنولوژی‌های تولید با انتشار ناچیز کربن در هوا باشند. به گونه معمول ریزشبکه‌ها در دو حالت بهره‌برداری می شوند: متصل به شبکه و جزیره‌ای[2] در هر دو حالت بهره‌برداری، ریزشبکه‌ها تأثیراتی را بر مشترکین و همچنین شبکه اصلی خواهند داشت. در این فصل منابع انرژی تولید پراکنده مورد بهره گیری در ریزشبکه‌ها، سیستم ذخیره ساز انرژی و تأثیرات فنی، اقتصادی و زیست محیطی ریزشبکه‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
در شکل 1.2 یک ریزشبکه متشکل از از منابع انرژی تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به همراه ذخیره‌ساز باطری و متصل به شبکه برق آمده‌می باشد.
ریزشبکه‌ها تأثیرات قابل توجهی را بر بازارهای گاز و برق در آینده خواهند داشت. برای بهره گیری از مزایای ریزشبکه‌ها می‌بایست مشارکت آنها را در بازارهای گاز و برق توسعه داد. برای دستیابی به این امر می‌بایست اصلاحات مناسب در بازار انجام گردد و همچنین انگیزه‌های مالی برای سرمایه‌گذاری افراد در زمینه ریزشبکه‌ها فراهم گردد[6].
اخیراً تغییرات عمده‌ای در بازار برق بعضی کشورها در حال انجام می باشد. مشارکت ریزشبکه‌ها در بازار سبب افزایش کیفیت توان سرویس در شبکه اصلی خواهد گردید. ریزشبکه‌ها می‌توانند سرویس‌های جانبی مهمی نظیر تنظیم ولتاژ از طریق تأمین توان راکتیو یا ذخیره توان را برای شبکه اصلی فراهم نمایند.
با افزایش نگرانی‌های مربوط به گرم شدن کره زمین و آلودگی‌های زیست محیطی، بسیاری از کشورها بر اساس معاهده کیوتو کوشش در کاهش انتشار کربن نموده‌اند. طبق این معاهده می‌بایست انتشار کربن به اندازه 50 درصد تا سال 2050 کاهش یابد. از این رو توجه بسیاری از کشورها به بهره گیری از منابع سازگار با طبیعت شامل ژنراتورهای با انتشار کم کربن معطوف شده می باشد. بهره گیری از این گونه منابع در ریزشبکه‌ها تأثیرات بسزایی را در کاهش آلودگی‌های زیست محیطی خواهند داشت. عملکرد این منابع به نحوی می باشد که پس از ارزیابی سطح آلودگی چاپ گردیده در محیط، اطلاعات لازم را برای منابع تولید پراکنده ارسال کنند. احتمالاً در آینده قوانین و مقرراتی مبنی بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و همچنین ذرات معلق موجود در هوا وضع گردد[7].
در ادامه منابع انرژی تولید پراکنده تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر  بکاررفته در ریزشبکه‌ها را مورد مطالعه قرار داده و با سیستم ذخیره‌ساز هیدروژنی آشنا خواهیم گردید.
[1] Low Voltage
[2] Isolated
[1] Renewable Sources.
[2] Diesel Generator.
[3] Hybrid System
[4] Operation Optimization
[5] Micro grid
[6] Smart grid
[7] Combined Heat and Power
[8] Distributed Generation
[9] Reliability
[10] Wind Turbines
[11] Solar Cells
تعداد صفحه : 76
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد:بررسی سیستم های مکاترونیکی بکار رفته در ربات های امدادگر

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

دسته‌ها: مهندسی برق