پایان‌نامه کارشناسی ارشد
گرایش مدیریت و کنترل شبکه های قدرت
 
 
عنوان
مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیتی در حضور مزرعه بادی
 
 
استاد راهنما
دکتر سید حمید حسینی
 
 
 
تابستان 90
 
 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده:
در سیستم تجدید ساختار شده صنعت برق بهره­برداری ایمن از سیستم قدرت یکی از مسائل چالش برانگیز می­باشد. ساختارهای مختلفی برای بستن بازارهای انرژی و رزرو و سایر خدمات جانبی در سیستم‏های قدرت هست. در بعضی از سیستم‏ها بهره‏بردار شبکه برای یافتن نقطه عملکرد سیستم در کوتاه مدت بازارهای متنوعی را در نظر می‏گیرد؛ برای مثال بازار انرژی، بازار تنظیم، بازار رزرو و … . در بعضی دیگر بهره­بردار برای یافتن نقطه عملکرد سیستم با انجام یک بهینه‏سازی، وضعیت و توان تولیدی واحدها، رزروها و سایر متغیرهای موجود در سیستم را به صورت هم زمان بگونه‏ای که تمامی قیود شبکه، مانند قیود امنیتی، برآورده شوند بدست می‏آورد.
تمایل روزافزون بهره­گیری از انرژی باد به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر ارزان و در عین حال متغیر در نظر گرفته می­گردد. پس بهره گیری از مزرعه بادی در برنامه­ریزی و بهره­برداری سیستم قدرت مطرح می­گردد. عملکرد اقتصادی و قابلیت اطمینان یک شبکه قدرت وابستگی قابل ملاحظه­ای به دقت پیش­بینی بار دارد. پس با در نظر داشتن امکان وجود خطا در پیش­بینی تولید بادی و اندازه بار شبکه، برنامه­ریز سیستم بایستی الگوی تولید را به نحوی تعیین نماید که علاوه بر تامین بار مصرفی، رزروها نیز تامین گردد و خطای پیش­بینی بار، تولید بادی و همچنین خروج واحد تولید و خط جبران گردد.
در این پایان‏نامه به معرفی ساختاری جدید برای در نظر گرفتن عدم قطعیت پیش­بینی بار در تسویه همزمان بازارهای انرژی و رزرو در حضور مزرعه بادی ضمن در نظر گرفتن فرمولاسیونی نو برای لحاظ کردن هزینه وقوع هر سناریو در مسئله بهینه سازی دو مرحله­ای در کوتاه مدت (24ساعت) پرداخته شده می باشد. خاطر نشان می گردد که عدم قطعیت­های سیستم، اعم از تولید مزرعه بادی، بار پیش­بینی شده و همچنین خروج واحدهای تولید و خطوط نیز در مسئله بهینه­سازی در نظر گرفته شده می باشد. برای مدل­سازی مسئله بر اساس تکنیک برنامه‏ریزی ترکیبی با اعداد صحیح و حقیقی در حالت خطی بهره گیری شده می باشد.
با بهره­گیری از سیستم­های تست قابلیت اطمینان IEEE، کارائی فرمول­بندی ارائه شده، نشان داده شده و نتایج بدست آمده از انجام این مطالعات تشریح گردیده می باشد. در انتها، پیشنهاداتی برای ادامه این پایان­نامه آورده شده می باشد.
کلمات کلیدی: برنامه مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیتی، پخش بار اقتصادی، تسویه بازار، رزرو بالا رونده و پایین رونده در سمت تولید و مصرف، قطع بار، برنامه ریزی ترکیبی با اعدادصحیح و حقیقی .
 
فهرست مطالب
فصل1 1
مقدمه 1
فصل2 : برنامه مشارکت واحدها و بازار همزمان انرژی و رزرو با در نظر گرفتن محدودیت‏های امنیتی 10
2-1 مقدمه 12
2-2 مروری بر منابع 15
2-3 فرمولاسیون متداول مسئله مشارکت واحدها 19
2-3-1 معرفی شمای کلی الگوریتم 19
2-3-2 تابع هدف 21
2-3-3 قیود موجود در مسئله اصلی 24
2-3-4 قیود شبکه در حالت عملکرد عادی 27
2-3-5 قیود شبکه در حالت عملکرد بعد از وقوع حوادث محتمل 28
2-4 فرمولاسیون مورد بهره گیری برای حل مسئله بکارگیری واحدها 29
2-4-1 تفاوتهای بین روش مورد بهره گیری و فرمولاسیون مرسوم 30
2-4-2 زیربرنامه تعیین نوع باسها بعد از وقوع هر حادثه 32
2-4-3 جمع بندی الگوریتم 34
2-5 مطالعات موردی 37
2-5-1 مطالعه شبکه نمونه IEEE RTS1 در بازه یک ساعته در پیک بار 40
2-5-2 مطالعه شبکه نمونه IEEE RTS1 در بازه سه ساعته 45
2-5-3 مطالعه شبکه نمونه IEEE RTS2 در بازه یک ساعته 49
2-5-4 مطالعه شبکه نمونه IEEE RTS1 در بازه 24 ساعته 53
2-5-5 مطالعه شبکه نمونه IEEE RTS2 در بازه 24 ساعته 57
2-6 نتیجه گیری 60
فصل3 : مدل کردن عدم قطعیت باد 60
3-1 مقدمه 61
3-2 مروری بر منابع 64
3-3 مدل کردن عدم قطعیتِ نیروگاه بادی 67
3-3-1 فرمولاسیون مشارکت واحدها با لحاظ کردن نیروگاه بادی 68
3-3-2 قیود موجود در مسئله مشارکت واحدها با قیود امنیتی در حضور مزرعه بادی 70
3-3-3 زیربرنامه تعیین نوع باس ها بعد از وقوع حادثه 71
3-3-4 ایجاد و کاهش سناریوهای باد و خروج واحدها و خطوط 73
3-3-5 جمع بندی الگوریتم 73
3-4 مطالعات موردی 75
3-5 نتیجه گیری 83
فصل4 : مدل کردن عدم قطعیت بار 87
4-1 مقدمه 89
4-2 مروری بر منابع 92
4-3 مدل کردن عدم قطعیتِ پیش بینی بار 93
4-3-1 فرمولاسیون مشارکت واحدها باقیود امنیتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت تولید باد و بار 95
4-3-2 قیود موجود در مسئله مشارکت واحدها با قیود امنیتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت تولید باد و بار 96
4-3-3 ایجاد و کاهش سناریوی بار 97
4-3-4 جمع بندی الگوریتم 98
4-4 مطالعات موردی 101
4-5 نتیجه گیری 104
فصل5 : نتیجه‏گیری و ارائه پیشنهاد جهت ادامه کار 109
5-1 نتایج بدست آمده 110
5-2 ارائه پیشنهاد جهت ادامه کار 112
پیوستها : پیوست (الف): لیست متغیرها پیوست، (ب): رزرو بالارونده و پایین رونده، پیوست (ج): عدم قطعیتها، تولید و کاهش سناریو 114
پیوست (الف) : لیست متغیرها 115
متغیرها و توابع: 115
بردارها و ماتریس‏ها: 116
پیوست (ب) : کارکردهای مختلف انواع رزرو در حفظ امنیت شبکه 117
پیوست (ج) : مدل کردن عدم قطعیتها 120
تولید سناریوی خروج های واحدها و خطوط شبکه 121
تولید سناریوی باد و یا بار 122
کاهش سناریو 124
مراجع 125
 
فهرست شکل­ها
شکل (2-1): شمای کلی الگوریتم متداول معرفی شده 20
شکل (2-2): تکهای خطی کردن تابع هزینه واحدهای تولید 23
شکل (2-3): الگوریتم مراحل اجرای برنامه مشارکت امنیتی واحدها 35
شکل (2-4): دیاگرام شبکه نمونهای IEEE RTS1 [50] 39
شکل (2-5): دیاگرام شبکه نمونه ای IEEE RTS2 [52] 50
شکل (3-1): پخش بار اقتصادی برای یک روز با حضور نیروگاه بادی 63
شکل (3-2): الگوریتم مراحل اجرای برنامه مشارکت امنیتی واحدها در حضور مزرعه بادی 75
شکل (3-3) : هزینه بستن بازار به ازای درصد نفوذ تولید نیروگاه بادی در شبکه 24 باس (نیروگاه بادی در باس 3 نصب شده می باشد) 80
شکل (3-4) : هزینه بهره برداری سیستم به ازای درصد عدم قطعیت های متفاوت نیروگاه بادی در شبکه 81
شکل (4-1) : مشارکت واحدها با قیود امنیتی در حضور نیروگاه بادی و عدم قطعیت در پیش بینی بار 100
شکل (ض-1): شبکه کوچک معرفی شده در تبیین کارکرد اول رزروهای پایین رونده 118
شکل (ض-2): شبکه کوچک معرفی شده در تبیین کارکرد دوم رزروهای پایین رونده 119
شکل(ض-3): مدل مارکوف پیوسته زمان دو حالته برای واحدهای تولید و خطوط انتقال 120
شکل ( ض-4) : توزیع نرمال تقسیم شده به 5 بازه برای توان تولیدی باد 123
 
 
 
 
 
فهرست جدول­ها
جدول (2-1) : ارتباط بین y(i,tz(i,t) وu(i,t) 27
جدول (2-2): مشخصات واحدهای نیروگاهی شبکه های مورد مطالعه در مطالعات موردی 40
جدول (2-3): توان مصرفی در باس‏های گوناگون 40
جدول (2-4): نرخهای پیشنهادی برای رزرو بالارونده و پایین رونده هر واحد [41] 41
جدول (2-5): پیشامدهای احتمالی در نظر گرفته شده در شبیه سازی ها مطابق با مرجع [51] 42
جدول (2-6): وضعیت قرارگیری واحدها در باس ها و مقایسه نتایج اجرای برنامه با مرجع [41] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 42
جدول (2-7): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش مرجع [41] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 43
جدول (2-8): مقایسه رزرو بالا رونده سمت مصرف برای روش پیشنهادی و روش مرجع [41] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 43
جدول (2-9): خطوط پر شده برای مطالعه موردی 1 ساعته در شبکه 24 باس برای یک ساعت 44
جدول (2-10): نوع باس های شبکه مطالعه موردی اول بعد از هر حادثه در شبکه 24 باس برای یک ساعت 44
جدول (2-11): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش [41] در شبکه 24 باس برای سه ساعت 46
جدول (2-12): وضعیت روشن و خاموش بودن واحدها در شبکه 24 باس برای سه ساعت 46
جدول (2-13): وضعیت مشارکت واحدها در باسها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای توان تولیدی در شبکه 24 باس برای سه ساعت 46
جدول (2-14): وضعیت مشارکت واحدها در باس ها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای رزرو بالا رونده سمت تولید در شبکه 24 باس برای سه ساعت 47
جدول (2-15): وضعیت مشارکت واحدها در باس ها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه 24 باس برای سه ساعت 48
جدول (2-16): نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای رزرو بالا رونده سمت مصرف در شبکه 24 باس برای سه ساعت 48
جدول (2-17): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش مرجع [41] در شبکه 48 باس برای یک ساعت 50
جدول (2-18): رزرو بالا رونده سمت مصرف با روش پیشنهادی و مرجع [41] در شبکه 48 باس برای یک ساعت 51
جدول (2-19): وضعیت قرارگیری واحدها در باس ها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و مرجع [41] در شبکه 48 باس برای یک ساعت 51
جدول (2-20): وضعیت مشارکت واحدها در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 53
جدول (2-21): برنامه تولید مشارکت واحدها در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 54
جدول (2-22): برنامه رزرو بالارونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 55
جدول (2-23): برنامه رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 55
جدول (2-24): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 56
جدول (2-25): نتایج کلی شبیه سازی روش پیشنهادی در IEEE RTS1 در بازه 24 ساعته 56
جدول (2-26): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش [51] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 56
جدول (2-27): برنامه تولید واحدها در شبکه IEEE RTS2 در 24 ساعت 57
جدول (2-28): برنامه رزرو بالا رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS2 در 24 ساعت 58
جدول (2-29): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS2 در 24 ساعت 59
جدول (2-30): نتایج کلی شبیه سازی روش پیشنهادی در IEEE RTS2 در بازه 24 ساعته 59
جدول (3-1): هزینه های انرژی به ازای نصب نیروگاه در باس i 76
جدول (3-2): برنامه تولید مشارکت واحدها با قیود امنیتی در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت به ازای نصب نیروگاه بادی در باس شماره 3 77
جدول (3-3): برنامه رزرو بالارونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت به ازای نصب نیروگاه بادی در باس شماره 3 78
جدول (3-4): برنامه رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت به ازای نصب نیروگاه بادی در باس شماره 3 78
جدول (3-5): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت در حضور نیروگاه بادی در باس شماره 3 78
جدول (3-6) : هزینه بستن بازار به ازای درصد نفوذ تولید نیروگاه باد در سیستم قدرت با عدم قطعیت 10% ( ) 79
جدول (3-7) : اندازه تغییرات هزینه به ازای درصد تغییرات در تولید نیروگاه بادی با میانگین بادهای متفاوت 81
جدول (3-8) : مقایسه نتایج بدست آمده در شبیه سازی شبکه سه باسه با مرجع [69] (مقادیر توان بر حسب مگاوات می باشد) 82
جدول (4-1): برنامه تولید واحدها با قیود امنیتی در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 101
جدول (4-2): برنامه رزرو بالارونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 102
جدول (4-3): برنامه رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 103
جدول (4-4): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 103
جدول (4-5): هزینه مشارکت واحدها با قیود امنیتی در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 104
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل1
مقدمه
 
 
 
 
 
 
 
 
مقدمه
بعد از تحول تجدید ساختار در سیستم‏های قدرت، جنبه‏های اقتصادی سیستم‏های قدرت موضوع بسیاری از تحقیقات در زمینه مهندسی قدرت بوده می باشد؛ زیرا تغییرات مختلف و سریع در ساختار اجتماعی- اقتصادی این سیستم‏ها منجر به تحولات شگفت انگیزی در جنبه‏های فنی بهره­برداری و کنترل و مدیریت آنها شده می باشد.
استراتژی­های گوناگونی برای حداقل کردن هزینه واحدهای تولید انرژی الکتریکی پیشنهاد شده می باشد که برنامه­ریزی مشارکت واحدها و پخش بار اقتصادی جزو بهترین راه ها برای تامین برق با کیفیت، برای مشتری در یک حالت اقتصادی و امن می­باشد [1].
امروزه در اکثر کشورهای دنیا مبادلات توان الکتریکی از طریق بازار برق صورت می­گیرد و بهره­بردار سیستم موظف به حفظ سطح قابل قبولی از امنیت در این سیستم‏هاست. در عین حال عملکرد اقتصادی سیستم‏های قدرت مطلبی می باشد که شدیداً مدنظر بهره­بردار قرار می­گیرد. لازم می باشد انواع رزروهای بالارونده و پائین رونده در سمت تولید و احتمالاً در طرف مصرف درنظر گرفته گردد تا از به خطر افتادن سیستم درصورت خروج واحدها و سایر تجهیزات جلوگیری گردد.
ساختارهای گوناگونی برای اجرای بازارهای انرژی و رزرو و سایر خدمات جانبی در سیستم‏های قدرت مختلف هست. هر یک از این ساختارها دارای نقاط قوت و اشکال بسیاری هستند. بهره گیری از هر یک از این ساختارها به گستردگی سیستم و خواسته‏های بهره‏بردار بستگی دارد. در بعضی از سیستم‏ها برای یافتن نقطه عملکرد سیستم در کوتاه مدت بازارهای متنوعی در نظر گرفته می‏گردد. برای مثال بازار انرژی، بازار تنظیم، بازار رزرو و … . اشکال اصلی این ساختار بهینه نبودن پاسخ نهایی می باشد. در بعضی سیستم‏ها بهره­بردار برای یافتن نقطه عملکرد سیستم با انجام یک بهینه‏سازی، وضعیت و توان تولیدی واحدها، پیشنهادهای رزرو پذیرفته شده و سایر متغیرهای موجود در سیستم را به صورت هم زمان، بگونه‏ای بدست می‏آورد که تمامی قیود شبکه، مانند قیود امنیتی، برآورده شوند. اشکال‏ اصلی این ساختار دشواری اجرای آن بر روی سیستم‏های گسترده با تعداد زیاد واحدهای تولیدی می‏باشد.
قیمت برق در سیستم سنتی بر مبنای هزینه­های تولید برق بوده و در بسیاری از موردها با در نظر داشتن اینکه نیروگاه­ها در این سیستم متعلق به دولت می­باشند، قیمت برق از سیاست های دولت تاثیر می­پذیرد. در سیستم سنتی رقابت تولیدکنندگان برق در بهبود خدمات و بهینه­سازی امور در سطح پایینی قرار داشته و نیروگاه­ها با در نظر داشتن برنامه­ریزی انجام گرفته قبلی، موظف به تولید مقدار پیش بینی شده توان برای ساعت خاصی می­باشند.
صاحبان سیستم قدرت انتظار دارند با تعمیم خصوصی­سازی به سیستم­های قدرت، کندی موجود در سرعت پیشرفت و نوآوری در تکنولوژی ساخت نیروگاه­ها و خطوط انتقال مرتفع گردد. در کشورهای توسعه یافته و حتی جهان سوم نیز تجدیدساختار با استقبال مواجه شده می باشد، زیرا که این امر معمولاً سبب می­گردد که سرمایه­گذارهای خصوصی اقدام به ساخت، نصب و راه­اندازی نیروگاه­ها به خرج خود نمایند و هزینه سنگین احداث آن­ها از دوش دولت برداشته گردد. در سیستم تجدید ساختار شده صنعت برق بهره­برداری ایمن از سیستم قدرت یکی از مسائل چالش برانگیز بهره­بردار مستقل سیستم می­باشد [2]. بهره­بردار مستقل سیستم با موضوعات سخت و پیچیده­ای در ارتباط با تامین امنیت و قابلیت اطمینان سیستم مواجه می باشد که یکی از آن­ها تامین رزرو سیستم می باشد [3].
برنامه زمانبندی تولید (کوتاه مدت-بلندمدت)، که با عنوان مشارکت واحدها نیز شناخته می­گردد یکی از مسائل عمده سیستم قدرت می­باشد. برنامه­ریزی مشارکت واحدها شامل بهینه­سازی منابع تولید برای حداقل­سازی هزینه تولید توان با رعایت قیود مربوطه می­باشد که پتانسیل کافی برای صرفه جویی میلیون­ها دلار در سال، به عنوان عملیات اقتصادی را دارا می­باشد. در مدار قرارگرفتن یک واحد تولیدی به معنی روشن کردن آن و سپس سنکرون کردن آن با سیستم و متصل کردن آن به گونه­ای می باشد که بتواند توان الکتریکی را به شبکه انتقال دهد. بکارگیری تعداد زیادی واحد تولید که تقریباً گران می باشد و یا خارج کردن تعدادی از واحدها زمانی که مورد نیاز نباشند می­تواند موجب صرفه­جویی در حجم زیادی از پول گردد. به صورت بنیادی، دقیق­ترین روش برای حل مسئله مشارکت واحدها، روش یکایک شماری می باشد. بدین ترتیب که با آزمایش تمام ترکیبات ممکن روشن و خاموش بودن واحدها در بازه زمانی مورد مطالعه تعداد کل ترکیبات ممکن خواهد بود که N نشان دهنده تعداد واحدها و M تعداد ساعات مورد مطالعه می­باشد. با در نظر گرفتن سرعت پروسسورهای کنونی، حل مسئله به این روش برای سیستم­های قدرت امروزی کاملاً غیر ممکن می باشد. پس لزوم اعمال یک الگوریتم مناسب به این مسئله ضروری به نظر می­رسد. تکنیک­های حل مختلفی برای این مسئله هست که بطور کلی آن­ها را می­توان به سه دسته روش­های عددی، روش­های هوشمند و روش­های ترکیبی تقسیم نمود. روش­های هوشمند به لحاظ همگرایی عددی و نیز کیفیت پاسخ مقبولیت بالایی ندارند [4].
***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 و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد رشته برق : بررسی مدل های هایبرید ANN/HMM و Fuzzy HMM

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :136

قیمت : 14700 تومان

***

—-

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