دانشگاه صنعت آب و برق (شهید عباس­پور)

دانشکده برق

پایان ­نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق- تجدید ساختار

عنوان:

تعیین مکان، ظرفیت و زمان راه­ اندازی بهینه مولد­های گاز سوز به­ مقصود حفظ قابلیت اطمینان شبکه با در نظر گرفتن مسئله ترانزیت برق

پژوهش و تدوین:

علیرضا لطفی

 استاد راهنما:

دکتر مهرداد ستایش نظر

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 آشنایی با ساختار شبکه های الکتریکی با تأکید بر بخش توزیع……………………. 3
1-1 مقدمه………………….. 3
1-2 ساختار سیستم های قدرت…………………… 3
1-3 آشنایی با شبکه های توزیع………………….. 5
1-4 انواع شبکه های توزیع………………….. 5
1-5 جزیره ای شدن………………….. 8
1-6 عوامل مؤثر در طراحی و بهره برداری از شبکه های توزیع………………….. 9
2 مروری بر منابع تولید پراکنده و اهمیت مطالعه آنها ………………….14
2-1 مروری بر منابع تولید پراکنده…………………. 14
2-1-1 منابع تجدید ناپذیر………………….. 15
2-1-1-1 توربین های گازی…………………… 15
2-1-1-2 موتور های احتراق داخلی پیستونی…………………… 17
2-1-1-3 تکنولوژی میکرو توربین ها ………………….20
2-1-2      منابع تجدید پذیر………………….. 21
2-1-2-1 توربین های آبی کوچک…………………….. 21
2-1-2-2 پیل های سوختی…………………… 21
2-1-2-3 انرژی باد………………….. 22
2-1-2-4 سیستم های فتوولتاییک…………………….. 23
2-1-2-5 بهره گیری از حرارت انرژی خورشید………………….. 24
2-1-2-6  زیست توده…………………. 25
2-1-2-7 زمین گرمایی……………………26
2-1-3 مقایسه انواع تکنولوژی ها…………………. 26
2-2 اهمیت تولید پراکنده…………………. 28
2-2-1  مزایای اقتصادی…………………… 28
2-2-2 تولید مطمئن و ایمن………………….. 29
2-2-3 مزایای اجتماعی…………………… 30
2-2-4 مزایای محیطی…………………… 30
2-2-5  محدودیت های تولید پراکنده…………………. 31
2-2-6  آثار منابع‌ تولید پراکنده‌ بر روی ‌شبکه های‌ الکتریکی………. 31
2-2-7  تأثیر DG بر قابلیت اطمینان شبکه توزیع………………….. 32
2-2-8 تاثیر DG بر تنظیم ولتاژ در شبکه………………….. 33
2-2-9 حفاظت…………………… 34
2-2-10    اثرات منفی احتمالی   DG در شبکه………………….. 34
2-3 مطالعات انجام شده…………………. 35
3 ملاحظات مدل سازی در توسعه DG……………………
3-1 عوامل مؤثر در مدل سازی…………………… 40
3-1-1 ساختار شبکه های توزیع………………….. 40
3-1-1-1 مدل انحصاری…………………… 40
3-1-1-2 مدل رقابتی…………………… 43
3-1-2 نکات قابل توجه در توسعه منابع تولید پراکنده…………………. 44
3-2 انتخاب نوع تکنولوژی…………………… 45
3-3 مدل سازی مسئله………………….. 46
3-3-1 تأثیر DG بر تلفات…………………… 47
3-3-2 تأثیر DG بر قابلیت اطمینان………………….. 47
3-3-2-1 شاخصهای مورد کاربرد در ارزیابی قابلیت اطمینان توزیع……… 48
3-4 تصمیم گیری چند معیاره…………………. 51
3-4-1 بهینه سازی چند خصیصه ای…………………… 51
3-4-2 بهینه سازی چندهدفه………………….. 52
3-4-2-1 روش بهینه سازی ترتیبی…………………… 52
3-4-2-2 روش ضرایب وزنی…………………… 53
3-4-2-3 روش محدودیت …………………… 53
4 فرمول بندی توسعه منابع DG در شبکه های توزیع………………….. 56
4-1 فرمول بندی پخش بار………………….. 56
4-2 محدودیت های پخش بار………………….. 59
4-3 محدودیت خرید توان از شبکه………………….. 60
4-4 هزینه خرید توان از بازار عمده فروشی…………………… 61
4-5 مدل سازی تولید پراکنده ………………….62
4-6 فرمول بندی توسعه منابع تولیدپراکنده…………………. 63
4-7 هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری  DG……………………
4-7-1 هزینه سرمایه گذاری DG……………………
4-7-2 هزینه بهره برداری DG…………………..
4-8 فرمول بندی هزینه تلفات…………………… 65
4-9 فرموله بندی قابلیت اطمینان………………….. 65
5 مطالعات عددی و شبیه سازی…………………… 72
5-1 مطالعه نخست : مدل انحصاری DisCo بدون حضور DG های خصوصی……….. 72
5-1-1 سیستم مورد مطالعه………………….. 73
5-1-1-1 نتایج مطالعه نخست……………………. 78
5-1-1-2 جمع بندی…………………… 85
5-1-2 اثر تغییر نرخ رشد بار………………….. 86
5-1-2-1 جمع بندی…………………… 92
5-2 مطالعه دوم: حضور توأم DG های خصوصی و غیر خصوصی…………. 92
5-2-1 شبیه سازی 1………………….. 96
5-2-2 جمع بندی…………………… 101
5-3 مطالعه سوم : توسعه DG در حضور ترانزیت…………………… 102
5-3-1  تعیین مکان، زمان و ظرفیت بهینه منابع DG در حضور ترانزیت…….. 102
5-3-1-1 شبیه سازی 2………………….. 102
5-3-1-2 شبیه سازی 3…………………. 104
5-3-1-3 اثر تغییر ظرفیت ترانزیت……………………. 110
5-3-1-4 جمع بندی…………………… 114
6 نتیجه گیری و پیشنهاد………………….. 117
6-1 نتیجه گیری…………………… 117
6-2 پیشنهادات…………………… 118
7 منابع و مراجع………………….. 119
چکیده:
متولیان سیستم­های توزیع، به­عنوان آخرین زنجیره از زنجیره برق رسانی به مشترکین، در تصمیم گیری های بلند مدت خود با مشکلاتی روبرو هستند. در نظر داشتن بازارهای الکتریکی و نرخ­های متأثر از عملکرد بازیگران بازار­های برق، شرکت­های توزیع را که مسئول و مالک سیستم­های توزیع هستند،  در تصمیم گیری­های کلان به چالش می اندازد. از طرفی، تولیدات پراکنده از منابع و گزینه­هایی هستند که در توسعه بمنظور تأمین توان مشترکین و مصونیت در برابر هزینه های اضافی در کنار توسعه خطوط، پست ها و … مورد توجه تصمیم گیران قرار می­گیرند. از دیگر سو، این منابع در کاهش تلفات و بهبود قابلیت اطمینان می­توانند مفید واقع گردند. دراین پایان­نامه، منحصراً توسعه منابع تولید پراکنده مورد توجه قرار گرفته و از بین انواع فنآوری ها، مولد گازی را انتخاب کرده و توسعه را بنحوی انجام می­دهیم که زمان، مکان و ظرفیت بهینه منابع مورد نیاز در دوره برنامه ریزی را با در نظر داشتن ملاحضات قابلیت اطمینان  مشخص نماییم. انجام مطالعات در چند مدل صورت می­گیرد که در این مدل­ها خرده­فروشان در بازار جایگاهی نخواهند داشت.  مطالعه چگونگی توسعه منابع تولید پراکنده متعلق به شرکت­های توزیع، مطالعه توسعه در حضور تولید کنندگان خصوصی و مطالعه توسعه در حالتی که امکان ترانزیت برق در سیستم هست، از مجموعه مطالعات این پایان­نامه می­باشد. اما پیش از شروع مطالعات طبق مدل­های تعریف شده، در فصل اول آشنایی مختصری با شبکه­های توزیع خواهیم داشت. در فصل دوم، مروری بر انواع تکنولوژی منابع تولید پراکنده و اهمیت مطالعه آنها انجام  می­گردد. فصل سوم چگونگی مدل سازی مسئله  را ارائه می­کند و در فصل چهار فرمول بندی این مسئله تبیین  می­گردد. در نهایت در فصل پنجم شبیه سازی و مطالعات عددی برای نیل به اهداف فوق انجام خواهد گردید.
مقدمه:
در جوامع امروزی با رشد شدید بهره گیری از انرژی الکتریکی، تأثیر حیاتی این انرژی بیش از پیش عیان می باشد. سیستم­های توزیع تأثیر اساسی در فراهم کردن سرویس با کیفیت و مناسب به مصرف­کنندگان اعمال می­کنند. اهداف متنوعی در سلسله طراحی سیستم­های توزیع انرژی الکتریکی مطرح می باشد. اما با این تفاصیل در این فرآیند آغاز رشد مشترکین پیش­بینی می­گردد و سپس نیاز یا عدم نیاز به توسعه ظرفیت مشخص می­گردد. در نگاه کلی گزینه ­های مطرح در توسعه ظرفیت عبارتند از احداث و یا ارتقاء پست­ها و خطوط و منابع تولید پراکنده  که اخیراً مورد توجه قرار گرفته می باشد.  
از آنجا که بهره ­گیری از منابع تولید پراکنده می­تواند مزایای بسیار زیادی داشته باشد، در این پایان­ نامه به­ عنوان تنها گزینه مطرح در توسعه بهره گیری می­گردد. از این رو طریقه سیر مطالب پایان­نامه مطابق شکل (1) خواهد بود. همانگونه که مشخص می باشد، در فصل اول، مرور مختصری بر شبکه­ های قدرت با تأکید بر  سیستم­های توزیع الکتریکی انجام خواهد گردید. در فصل دوم، آشنایی مختصری با انواع منابع تولید پراکنده و تأثیر آنها برشبکه های توزیع الکتریکی به­ همراه مطالعات انجام شده در این زمینه مشخص می­گردد. در فصل سوم، چگونگی مدل­سازی مسئله توصیف خواهد گردید. در فصل چهارم، فرمول بندی توسعه منابع تولید پراکنده تبیین می گردد و در فصل پنجم، شبیه سازی و نتایج در حالات مختلف تبیین داده خواهد گردید. در نهایت در فصل ششم، نتیجه گیری و پیشنهاداد ارائه خواهد گردید.
فصل اول: آشنایی با ساختار شبکه های الکتریکی با تأکید بر بخش توزیع
1-1- مقدمه
امروزه به­دلیل وابستگی شدید به انرژی الکتریکی، تأثیر حیاتی این انرژی در زندگی بر کسی پوشیده نیست. سیستم های توزیع که آخرین بخش از زنجیره برق رسانی به مصرف­کنند­گان این انرژی هستند، تأثیر اساسی را در فراهم کردن یک سرویس مناسب، مطمئن و با کیفیت بازی می­کنند. در این بخش، به ­دلیل اهمیت ذکر گردیده، ساختار یک سیستم قدرت را با تکیه بر بخش توزیع انرژی الکتریکی ارائه خواهیم نمود.
2-1- ساختار سیستم های قدرت
اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی جوامع امروزی بر کسی پوشیده نیست. بدلیل سادگی تبدیل به سایر انواع انرژی، سهولت انتقال، کنترل آسان و ملاحظات زیست محیطی، انرژی الکتریکی بیش از سایر انواع انرژی کاربرد پیدا کرده می باشد. هدف اصلی یک سیستم قدرت عبارت می باشد از تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکان با کمترین قیمت و بهترین کیفیت ممکن. در شرایط حاضر انرژی الکتریکی اکثراً در در    نیروگاه­های حرارتی اعم از بخاری و یا گازی، و همچنین نیروگاه­های آبی و اتمی که معمولاً در فواصل زیادی از مراکز مصرف واقع شده اند، تولید می­گردد. انتخاب محل نیروگاه­ها با در نظر داشتن ملاحظات زیست محیطی، در دسترس بودن سوخت و معمولاً آب زیاد، نزدیکی به مراکز مصرف و عوامل متعدد دیگر عموماً به­نحوی صورت می­گیرد که هزینه احداث و بهره­برداری با در نظر داشتن تمام عوامل، حداقل گردد. انرژی تولید شده برای کاهش تلفات، با ولتاژهای بسیار بالا و توسط خطوط انتقال به نزدیکی مراکز مصرف منتقل      می­گردد و پس از کاهش ولتاژ توسط شبکه توزیع به­دست مصرف­کنندگان می­رسد. پس صنعت برق همواره با سه فعالیت اصلی تولید، انتقال و توزیع همراه بوده می باشد و اغلب مؤسساتی که در زمینه انرژی فعالیت دارند، یکی از فعالیت­های سه­گانه فوق را در یک منطقه خاص جغرافیایی پوشش می­دهند[1].
همانطور که پیشتر نیز گفته گردید، مراکز تولید معمولاً بسیار دور از شهر­ها احداث می­شوند و دلیل این موضوع می­تواند برای واحد­های آبی دوری رودخانه ­های بزرگ از شهر­ها و برای نیروگاه­های اتمی و فسیلی ملاحظات ایمنی و زیست محیطی باشد. پس، ضروری به ­نظر می­رسد که برای انتقال انرژی این نیروگاه­ها به مراکز مصرف، سیستم مناسب انتقال انرژی در دسترس باشد. برای انتقال مقادیر بزرگ انرژی در مسافت­های طولانی، به سیستم با ولتاژ بسیار بالا که گاهی از آن به سیستم انتقال اصلی نام برده می­گردد، نیاز می باشد. این سیستم­ ها با ولتاژ­های بالای 300 کیلو ولت، معمولاً 400 یا 500 و یا 765 کیلو ولت کار می­کنند. معمولاً تعاریف زیر برای سطوح مختلف ولتاژ بکار می­رود. ولتاژ ضعیف یا پایین (LV) به کمتر از یک کیلو ولت اطلاق می­گردد. ولتاژ متوسط (MV) ولتاژهای بین یک تا 36 کیلو ولت را پوشش می­دهد و بویژه در در شبکه­ های توزیع بکار می­رود و ولتاژ بالا (HV) برای ولتاژهای بالای 36 کیلو ولت بهره گیری می­گردد. البته در هر سیستم انرژی الکتریکی مفاهیم ولتاژ ضعیف، متوسط و بالا، نسبی بوده و الزاماً با آن چیز که در سیستم دیگری بکار می­رود تطابق کامل ندارد. از ولتاژ بسیار بالا(EHV) معمولاً برای تأکید روی ولتاژهای بالای 300 کیلوولت بهره گیری می­گردد. شبکه­های انتقال معمولاً بهم پیوسته بوده و برای شبکه­های پیچیده حتی اشکالات و خطاهای همزمان ممکن می باشد موجب قطع مصرف­کنندگان نشود. در سطح پایین­تر شبکه انتقال، دو یا سه سطح ولتاژ توزیع برای تأمین بار و شرایط مورد نیاز مشترکان مختلف هست. در حالت کلی شبکه­ های ولتاژ متوسط و پایین به­ صورت شعاعی طراحی و بهره ­برداری می­شوند. شکل(1-1)، سلسله مراتب ارسال انرژی الکتریکی از نقاط تولید به مصرف را نشان می­ دهد[8].
3-1- آشنایی با شبکه های توزیع
وظیفه یک شبکه توزیع حمل انرژی الکتریکی از پست­های انتقال، فوق توزیع و یا نیروگاه­های کوچک به تک­تک مشترکین و تغییر سطح ولتاژ بسته به مورد و بر اساس ضرورت­ها می­باشد. در شکل (1-2) ارتباط شبکه­های مختلف بصورت شماتیک نشان داده شده و سطوح ولتاژ مورد بهره گیری در این شبکه ­ها از ولتاژ ضعیف LV، تا ولتاژ متوسط MV،  ولتاژ بالا HV، و سرانجام ولتاژ بسیار بالا EHV، ارائه گردیده می باشد.
4-1- انواع شبکه های توزیع
بسته به سطح ولتاژ سیستم، شرایط جغرافیایی و تمرکز و یا عدم تمرکز بار مصرفی، از انواع شبکه ­های توزیع می­توان برای تأمین نیاز­های مشترکین بهره گیری نمود. دسته بندی شبکه ­ها به­ صورت زیر می باشد[1]:
– شبکه­ های شعاعی ساده: این شبکه فقط از یک فیدر خروجی پست فوق توزیع تغذیه می­شوند و به هر شین فقط یک خط ورودی و یک خط خروجی می­تواند متصل گردد.
– شبکه شعاعی مرکب: این شبکه­ ها نیز فقط از یک فیدر خروجی پست تغذیه می­شوند، اما به بعضی از شین ها بیش از یک خط خروجی متصل می­باشد.
شبکه ­های شعاعی ساده و ارزان می­باشند. ارزانی این شبکه ­ها به ­دلیل کم بودن تعداد تجهیزات از یک سو و پایین بودن نسبی توان اتصال کوتاه و در نتیجه ساده و ارزان بودن تجهیزات از سوی دیگر می باشد.
– شبکه­ های حلقوی با تغذیه از یک سو: این شبکه نیز مانند شبکه شعاعی فقط از یک فیدر خروجی پست فوق توزیع تغذیه می­گردد، اما هر یک از پست­ها از دو سو به این فیدر متصل اند. معمولاً در شبکه ­های حلقوی از یک کلید که در شرایط عادی باز می باشد، بهره گیری می­گردد و بهره ­برداری از شبکه به­ صورت شعاعی انجام می­گردد.
– شبکه­ های حلقوی با تغذیه از دو سو: در این مدل شبکه توسط دو پست توزیع امکان تغذیه دارد که در حالت عادی با وجود کلید­ها، بهره برداری شبکه بصورت شعاعی صورت می­گیرد. ازآنجا که احتمال بی­برقی همزمان دو پست بسیار کم می باشد، این شبکه از قابلیت اطمینان بسیار بالایی برخوردار می باشد.
– شبکه غربالی: در این شبکه هر یک از پست­های توزیع به چندین پست توزیع دیگر مرتبط اند. تغذیه شبکه می­تواند از یک فیدر خروجی پست فوق توزیع و یا از چندین پست فوق توزیع مجاور و یا تعدادی از فیدر­های خروجی یک پست فوق توزیع صورت گیرد.
از جنبه نظری ساختار سیستم فوق توزیع می­تواند از شبکه­های شعاعی ساده گرفته تا شبکه­های بهم پیوسته پیچیده تغییر کند، اما در اکثر آرایش­های شعاعی فیدر­های فشار متوسط، از پست اصلی تا مصرف کنندگان بصورت شعاعی بهره­برداری می­گردد. اساساً بروز خاموشی در فیدرهای فشار متوسط مسئله ساز بوده و بروز خطا روی هر یک از قسمت­های فیدر، منجر به قطع کلید قدرت ابتدای فیدر و خاموشی شمار زیادی از مشترکان می­انجامد. آرایش شعاعی رایج، چنین وقفه هایی را اجتناب ناپذیر می­سازد.
برای انتقال انرژی در شبکه ­های فشار متوسط از خطوط هوایی و یا زمینی بهره گیری می­گردد که بهره گیری از فیدرهای هوایی در خارج از شهر­ها بیشتر رایج می­باشد. در این فیدرها از کلیدهایی بنام سکسیونر جهت تقسیم فیدر به چند بخش بهره گیری می­گردد که در حالت عادی بسته می­باشند. علت اصلی بهره گیری از این کلید­ها این می باشد که در هنگام وقوع خطا روی قسمتی از فیدر بتوان بخش معیوب را از دیگر بخش­ها جدا نمود و سایر بخش­های فیدر را برقدار نمود. در صورتی­که شبکه مجهز به خطوط مانور در مواقع اضطراری باشد، کلید­های دیگری نیز روی فیدر نصب و بهره گیری می شوند. این کلیدها که از آنها به کلید­های مانور می­توان نام برد، توانایی وصل دو فیدر به هم را دارا هستند که در حالت کار عادی این کلید­ها بصورت باز اقدام   می­کنند. کاربرد این کلید­ها در شبکه های حلقوی قابل توجه می باشد. در هنگام بروز خطا در سیستم آغاز بخش آسیب دیده توسط سکسیونر­ها از سیستم جدا شده و توسط خطوط و کلید­های مانور تغذیه بار­های قطع شده را از طریق خطوط مانور امکان­پذیر می­گردانند. شکل زیر شمای سیستم فوق توزیع و توزیع را نشان می­دهد.
در این مدل نقطه تزریق توان فقط از طریق سیستم انتقال یا ولتاژ بالا انجام می­گردد. از طرفی در صورت امکان نصب منابع تولید پراکنده[1] (DG) در شینه­های فوق توزیع و توزیع، نقاط مصرف و تولید به هم نزدیکتر شده و از دیگر سو امکان تأمین بار با قابلیت اطمینان بالاتر فراهم می­گردد. شکل زیر شمای سیستم را در این حالت نشان می دهد.
البته در حضور منابع DG، بهره­برداری از این منابع می تواند به­صورت مجزا و ایزوله از شبکه صورت گیرد، که از این چگونگی عملکرد، عملکرد جزیره­ای نام برده می­گردد.

  1. Distributed Generation

تعداد صفحه : 137
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه مهندسی برق : شبیه سازی و کنترل یک سیستم تولید توان ترکیبی پیل سوختی/باطری/ ابر خازن

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