عنوان : مکان یابی بهینه واحدهای تولید پراکنده در میکروگرید با در نظر گرفتن توان اکتیو و راکتیو

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم و تحقیقات کرمان

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته برق (M.Sc)

گرایش قدرت

عنوان:

مکان یابی بهینه واحدهای تولید پراکنده در میکروگرید با در نظر گرفتن توان اکتیو و راکتیو

استاد راهنما:

دکتر حسن فاتحی مرج


برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
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:
چکیده. 1
فصل اول:کلیات پژوهش
1-1- مقدمه. 3
1-2- اهمیت بحث بر روی میکروگریدها و ضرورت پژوهش.. 6
1-3- تاثیرات ناشی از حضور میکروگریدها در شبکه های قدرت… 7
1-3-1 کیفیت توان. 7
1-3-2 تاثیرات میکروگرید بر بازار برق.. 8
1-3-3 صرفه جویی اقتصادی.. 9
1-3-4 تاثیرات میکروگرید بر محیط زیست… 10
1-4- معضلات میکرو گرید.. 13
1-5- اظهار مسئله و پیشینه پژوهش.. 14
فصل دوم: مروری بر ادبیات و پیشینه پژوهش
2-1- ساختار میکروگرید.. 17
2-2- معرفی سیستم های تولید پراکنده (DG) و سابقه آن. 18
2-3- معرفی تکنولوژی های مورد بهره گیری در ساخت میکروگرید.. 20
2-3-1 پیل سوختی.. 20
2-3-2 میکروتوربین ها 24
2-3-2-1 اساس کار و اجزای اصلی میکروتوربین ها در یک نگاه  24
2-3-3 سیستم های مبدل انرژی باد. 28
2-3-4 زمین گرمایی.. 30
2-3-4-1 فرآیند تولید برق در نیروگاه زمین گرمایی.. 30
2-3-5 انرژی زیست توده (بیوماس). 31
2-3-6 سیستم های فتوولتائیک… 34
2-3-6-1 پدیده ی فتوولتاییک… 36
2-3-6-2 سلول فتوولتائیک… 37
2-3-6-3 مزایای فناوری فتوولتائیک… 38
2-3-6-4 اجزای تشکیل  دهندهی سامانه‌های فتوولتائیک… 39
2-3-6-5 اینورترها 40
2-3-6-6 توانایی اینورتر سیستم فتوولتاییک در تولید توان راکتیو. 40
فصل سوم: روش اجرای پژوهش
3-1- اجرای روش… 44
3-2- تابع هدف مسئله. 44
3-2-1 کاهش تلفات… 45
3-2-2 بهبود پروفیل ولتاژ. 45
3-3- پخش بار پیشرو- پسرو. 46
3-3-1 مدل پخش بار. 46
3-4- الگوریتم ژنتیک (GA). 48
3-5- الگوریتم اجتماع ذرات (PSO). 50
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده­ها
4-1- شبکه های مورد مطالعه.. 53
4-2- نتایج شبیه سازی میکروگرید 33 شینه. 55
4-2-1 نتایج شیبه سازی میکروگرید 6 شینه. 61
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری.. 67
منابع و ماخذ.. 69
فهرست منابع فارسی.. 69
فهرست منابع انگلیسی.. 70
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………… 72
 
فهرست جداول
جدول 1-1- غلظت گازهای خروجی از دودکش نیروگاه­ها 12
جدول 1-2- کشورهای بهره گیری کننده از منابع تولید پراکنده و سیاست مربوط به کاربرد آن. 12
جدول 2-1- تعاریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان. 20
جدول 4-1- اطلاعات بار پیک سیستم.. 54
جدول 4-2- اندازه تولید توان اکتیو و راکتیو از سوی سیستم فتوولتائیک در طول شبانه روز. 56
جدول 4-3- نتایج حاصل از مکان یابی و اندازه تلفات سیستم بر حسب کیلووات… 58
جدول 4-4- اطلاعات بار پیک میکروگرید 6 شینه. 60
جدول 4-5- اطلاعات خطوط میکروگرید 6 شینه. 61
جدول 4-6- اندازه تولید توان اکتیو و راکتیو از سوی سیستم فتوولتائیک در طول شبانه روز. 62
جدول 4-7- نتایج حاصل از مکان یابی و اندازه تلفات سیستم بر حسب کیلووات… 64
فهرست اشکال
شکل 1-1- نمونه ای از یک میکروگرید به عنوان یک شبکه فشار ضعیف… 5
شکل 2-1- یک میکروگرید نمونه شامل انواع تولیدات پراکنده. 17
شکل 2-2- ساختار یک پیل سوختی.. 22
شکل 2-3- پیل سوختی در کاربری های خانگی.. 22
شکل 2-4- ظرفیت کل نیروگاه های بادی نصب شده در جهان از سال 1996 تا 2010. 28
شکل 2-5- ظرفیت تولیدی ومیزان تولید ماژول های فتوولتائیک… 36
شکل 2-6- شمای ساده یک سلول فتوولتاییک… 37
شکل 2-7- ناحیه عملکردی جریان اینورتر سیستم فتوولتائیک… 41
.. شکل 3-1- الگوریتم ژنتیک اعمالی برای جایابی بهینه سیستم های فتوولتائیک… 49
شکل 4-1- میکروگرید 33 شینه مورد مطالعه. 53
شکل 4-2- بار 24 ساعته شبکه به صورت درصدی از بار پیک… 55
شکل 4-3- طریقه همگرایی الگوریتم ژنتیک، میکروگرید 33 شینه. 57
شکل 4-4- طریقه همگرایی الگوریتم pso، میکروگرید 33 شینه. 57
شکل 4-5- پروفیل ولتاژ بدون PV، با PV و تولید توان اکتیو و با PV و تولید توان اکتیو و توان راکتیو در ساعت 9 صبح.. 58
شکل 4-6- پروفیل ولتاژ شینه های سیستم در ساعت 12 ظهر. 59
شکل 4-7- پروفیل ولتاژ شینه های سیستم در ساعت 12 شب… 59
شکل 4-8- میکروگرید 6 شینه مورد مطالعه. 60
شکل 4-9- طریقه همگرایی الگوریتم ژنتیک، میکروگرید 6 شینه. 63
شکل 4-10- طریقه همگرایی الگوریتم pso، میکروگرید 6 شینه. 63
شکل 4-11- پروفیل ولتاژ بدون PV، با PV و تولید توان اکتیو و با PV و تولید توان اکتیو و توان راکتیو در ساعت 9 صبح.. 64
شکل 4-12- پروفیل ولتاژ شینه های سیستم در ساعت 12 ظهر. 65
شکل 4-13- پروفیل ولتاژ شینه های سیستم در ساعت 12 شب… 65
چکیده
میکروگرید شبکه­ای با مقیاس کوچک درسطح ولتاژ توزیع می باشد که از پیوستن تولیدات کوچک، مدولار و ذخیره انرژی در سیستم های ولتاژ پایین یا متوسط شکل می­گیرد، در واقع یک شبکه­ی میکروگرید با ترکیبی از انرژی های تجدیدپذیر همراه با سوخت­های فسیلی به تولید توان در سطح ولتاژ توزیع می پردازد. حضور میکروگریدها در شبکه های توزیع، مزایای بسیاری را برای مشترکین فراهم می نمایند. میکروگریدها قابلیت فراهم کردن کیفیت توان مطابق با نیازهای مشترکین را دارا می باشند، همچنین تاثیرات مثبت میکروگریدها بر بازار برق و صرفه جویی اقتصادی و از سوی دیگر تاثیر آن بر کاهش آلاینده­های هوا باعث توجه بسیاری از پژوهشگران و کارشناسان بر موضوع میکروگریدها شده می باشد، در چنین شرایطی واضح می­باشد که داشتن یک استراتژی بهینه برای مکان واحدهای تولید پراکنده در میکروگرید مهم می باشد و عدم در نظر داشتن آن باعث هدر رفتن وقت و منابع مالی زیاد می­گردد. در این پروژه به مکان‏یابی بهینه‏ی سیستم‏های فتوولتائیک که به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده در میکروگریدها هستند با در نظر گرفتن توان اکتیو و راکتیو تولیدی پرداخته شده می باشد. تابع هدف این مسئله حداقل کردن اندازه تلفات خطوط در شبکه و بهبود پروفیل ولتاژ می‏باشد، برای این مقصود از الگوریتم­های ژنتیک واجتماع ذرات (pso) که از تکامل یافته ترین الگوریتم های بهینه ساز می‏باشند بهره گیری شده می باشد. سیستم‏های فتوولتائیک علاوه بر تولید توان اکتیو می­توانند به عنوان STATCOM به مقصود تنظیم ولتاژ و اصلاح ضریب توان در طول روز و شب به کار گرفته شوند. پس با درنظر گرفتن قابلیت تولید توان اکتیو و راکتیو برای سیستم­های فتوولتائیک در 24 ساعت، می‏توان بهره گیری بهینه­تری از آن­ها نمود. الگوریتم های ارائه شده بر روی میکروگرید 33 شینه و 6 شینه در محیط MATLAB  اعمال گردیده و نتایج آن مورد مطالعه قرار گرفته می باشد.
1-1- مقدمه
با افزایش روز افزون جمعیت جهان و محدود بودن منابع انرژی، کلیه کشورها با مشکل انرژی روبرو هستند. انرژی برای همه مردم مسأله­ای اساسی می باشد. انرژی در تمام شئون جامعه انسانی رسوخ کرده و جنبه­های مختلف آن از زندگی روزانه خانوادگی گرفته؛ تاسیسات جهانی و بین­المللی و طرح­های توسعه ملی را تحت تأثیر قرار داده می باشد. نگاهی گذرا به آمارهای تولید و مصرف انرژی الکتریکی در ایران بیانگر نیازمندی به افزایش سالانه ظرفیت 5000 مگاوات در بخش تولید جهت تأمین تقاضای بار می­باشد. بر اساس برنامه­ریزی­های انجام شده انتظار می­رود ظرفیت نصب شده نیروگاه­های کشور تا پایان سال 1392 به رقمی معادل 72550 مگاوات بالغ گردد. از سوی دیگر محدود بودن منابع فسیلی تأمین انرژی، و تأثیرات نامطلوب زیست محیطی  ناشی ازسوختهای فسیلی، بخش قابل توجهی از تحقیقات و فعالیت­های پژوهشی در حوزه ی انرژی را به  موضوع انرژی های نو و تجدید پذیر معطوف نموده می باشد (Phillipson and Willis 1999, 123-156; Griffin et al 2000, 9; Zareipour, Bhattacharya and Canizares 2000, 9-10; Barker and De Mello 2000, 1645-1656 ). یکی از راهکارهای اساسی به مقصود حل معضلات مطرح شده بهره گیری از میکروگریدها می باشد. میکروگرید شبکه ای با مقیاس کوچک درسطح ولتاژ توزیع می باشد که از پیوستن  تولیدات کوچک، مدولار و ذخیره انرژی  در سیستم­های ولتاژپایین یا متوسط شکل می­گیرد در واقع یک شبکه­ی میکروگرید با ترکیبی از انرژی­های تجدیدپذیر همراه با سوختهای فسیلی به تولید توان در سطح ولتاژ توزیع می­پردازد، که ازطریق یک نقطه­ی ­کوپلنگ مشترک به شبکه توزیع متصل می­گردد (Hatziargyriou et al 2004, 12; Lasseter 2010, 225-234). منابع تولید پراکنده مورد بهره گیری در میکروگریدها بر خلاف نیروگاه­های مرسوم در شبکه قدرت از نوع منابع  [1]DER می باشند که به کمک ادوات الکترونیک قدرت انعطاف لازم را به مقصود تنظیم ولتاژ، فرکانس و توان در هنگام اتصال به شبکه داشته باشند.
تفاوت بین منابع مورد بهره گیری در میکروگریدها و نیروگاه های مرسوم در صنعت برق شامل موردها زیر می­باشد:
1)  منابع مورد بهره گیری در میکروگریدها دارای ظرفیت کمتری نسبت ژنراتورهای مرسوم در نیروگاه­های بزرگ برق  می­باشند.
2)     تولید انرژی الکتریکی در منابع میکروگرید بر خلاف ژنراتورهای مرسوم در شبکه ی برق، در سطح ولتاژ توزیع اتفاق می­افتد.
3)  منابع مورد بهره گیری در میکروگرید بر خلاف نیروگاه­های بزرگ در نزدیکی مصرف کننده­ها نصب می شوند تا بارها را با فرکانس و ولتاژ مناسب تامین نموده و باعث کاهش تلفات در خطوط انتقال شوند (Katiraei and Iravani 2006, 167).
از طرفی دیگر، ایران از لحاظ وضعیت جغرافیایی در شمار کشورهایی می باشد که بهره­برداری از منابع انرژی­های نو در آن ممکن می­باشد. یکی از اهداف بلند مدت صنعت برق کشور بکارگیری بیش از پیش انرژی­های نو و منابع تجدیدپذیر انرژی برای کاهش انتشار آلاینده­های زیست محیطی و کاهش مصرف سوخت­های فسیلی می­باشد. در طول یک دهه گذشته توسعه منابع تولید پراکنده به گونه وسیعی رشد یافته می باشد. در طی این فرایند شبکه توزیع به یک نگرانی بزرگ برای افراد تبدیل شده می باشد. دلیل اصلی آن این می باشد که این منابع تولید پراکنده در سطح ولتاژهای متوسط و بالا به شبکه توزیع متصل می­شوند، و طوری طراحی شده­اند که بارها به صورت غیرفعال هستند و شارش توان فقط از پست­ها به سمت بار می­باشد و نه برعکس­. به همین دلیل مطالعات بسیاری برای اتصال میکرو گریدها به شبکه توزیع انجام شده می باشد، از بحث های کنترلی گرفته تا حفاظت، پایداری ولتاژ، کیفیت توان و خیلی موردها دیگر. واحدهای تولید توان کوچک، که معمولاً در نزدیک بار قرار دارند، به عنوان یک گزینه برای تامین نیاز افزایشی به انرژی الکتریکی مشترکان، با تاکید بر قابلیت اطمینان و کیفیت توان و سایر ملاحظات مربوط به مسائل اقتصادی، زیست­محیطی ومزایای فنی، در نظر گرفته خواهند گردید (Piagi and Lasseter 2006, 8).
با این حال، با در نظر داشتن نفوذ بیش از پیش منابع تولید پراکنده، شبکه توزیع فشار ضعیف را دیگر نمی­توان به عنوان یک عنصر غیرفعال متصل به شبکه انتقال در نظر گرفت که تنها شارش توان یک­طرفه به سمت آنها مستقر باشد. همچنین تاثیر منابع تولید کوچک در شبکه فشار ضعیف بر روی تعادل توان و کنترل فرکانس بسیار مهم­تر خواهد گردید.
در پروژه­های تحقیقاتی که تاکنون انجام شده می باشد، میکروگرید این چنین تعریف می­گردد: تجمیع منابع تولید توان کوچک در شبکه فشار ضعیف در سطح وسیع.
یک تعریف کامل از میکروگرید به شکل زیر ارائه شده می باشد:
میکروگرید شامل سیستم توزیع فشار ضعیف با منابع تولید پراکنده (میکروتوربین، سلول سوختی، فتوولتائیک و. . . ) به همراه ادوات ذخیره­ساز (فلایویل، خازن­های انرژی و باتری­ها) می باشد. چنین سیستمی می­تواند به گونه غیر مستقل زمانی که به شبکه متصل می باشد و به گونه مستقل زمانی که از شبکه جدا شده می باشد، اقدام کند. بهره­برداری از منابع کوچک توان در شبکه در صورتی که به گونه مناسب مدیریت و هماهنگی گردد، می­تواند مزایای زیادی را برای کل سیستم داشته باشد، 3 نکته مهم در این تعریف هست:
1- میکروگرید جایگاهی برای تجمیع منابع سمت تغذیه (منابع تولید کوچک) و منابع سمت مصرف (ذخیره کننده­ها و بارهای کنترل­پذیر) می­باشد که در یک شبکه توزیع محلی قرار گرفته می باشد.
2- یک میکروگرید بایستی قادر باشد که هم در شرایط عادی (متصل به شبکه) و هم حالت اضطراری (جدا از شبکه) به کار خود ادامه دهد.
3- تفاوت بین یک میکروگرید و یک شبکه غیرفعال که در آن ریزمنابع وجود دارند، به گونه عمده در شیوه مدیریت و هماهنگی منابع موجود تولید توان می­باشد.
یک میکروگرید می­تواند در اندازه­های متفاوتی باشد. مثالی از یک میکروگرید به عنوان یک شبکه فشار ضعیف، در شکل 1-1 نشان داده شده می باشد. هرچقدر که سایز میکروگرید بیشتر باشد بایستی با خازن­های متعادل­کننده و تجهیزات تولیدی بیشتر از توقف در سمت تولید و سمت مصرف جلوگیری گردد، اما در حالت کلی، ماکزیمم ظرفیت میکروگرید (در حالت پیک بار مورد تقاضا) به چند MW محدود می­گردد. بیشتر از این مقدار ظرفیت به عنوان مفهوم میکروگرید چندگانه[2] تلقی می­گردد که با جدا کردن منابع به عنوان میکروگرید­های جدا از هم، مطالعه می­گردد (Katiraei et al 2008, 54-65; Lasseter 2002, 305-308  ).
از لحاظ فنی میکروگرید از اتصال منابع تولید کوچک به شبکه فشار ضعیف  به وجود می­آید. که معمولاً به وسیله ادوات کنترلی مدرن و خصوصا واحدهای الکترونیک قدرت این منابع به شبکه توزیع متصل            می­شوند. پس یک گروه کنترل شده از منابع انرژی متصل به شبکه فشار ضعیف، اما در عین حال قابل کار کردن به صورت مستقل از شبکه (جزیره­ای) می­تواند به عنوان یک تعریف از میکروگرید باشد.
بهره­برداری متناسب و کنترل ریزمنابع با یکدیگر و با منابع ذخیره­ساز مانند فلایویل، خازن­های انرژی، باتری­ها و بارهای کنترل­پذیر مانند آب­گرمکن و تهویه هوا، در قلب مفهوم میکروگرید جای دارد. از نقطه نظر شبکه یک میکروگرید می­تواند به عنوان یک نهاد کنترل شده درون سیستم قدرت در نظر گرفته گردد، که می­تواند به عنوان یک بار تجمیع شده مستقل اقدام کند.
تعداد صفحه : 90
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد رشته برق کنترل: کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم های خطی تغییرپذیر با زمان

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