فرمت فایل:PDF

تعداد صفحه:241

چکیده :

در این تحقیق، تأثیر تولیدهای پراکنده بر روند پایداری ولتاژ و حد بارگذاری استاتیک سیستم مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته. به این منظور، با تغییر مقدار و محل تولیدهای پراکنده در دو شبکه تست 14 و 34 شینه الگوهای تولید متفاوتی ایجاد شد. سپس شبیه سازی روی این الگوها انجام شد و نتایج حاصل از این شبیه سازی ها مورد بررسی قرار گرفت. با آنالیز حالت های مختلف و بررسی نتایج حاصل از الگوهای مشابه در این دو سیستم، مکانیزم تأثیر الگوهای مختلف تولیدهای پراکنده بر رفتار سیستم از نظر حد بارپذیری و پایداری ولتاژ به دست آمد.

در بررسی نتایج حاصل از الگوهای مختلف تولید، مشاهده می شود که حد بارگذاری و پایداری ولتاژ سیستم از الگوی تولید تاثیر می پذیرد. به طوری که تغییر سهم نسبی تولید شین ها و یا قرار دادن سهمی از تولید، به صورت تولید پراکنده در شین های بار شبکه، پایدای ولتاژ و حد بارگذاری را به مقدار قابل توجهی می تواند افزایش دهد. همچنین قرار دادن تولید به صورت تولیدهای پراکنده بر روی چند شین ضعیف شبکه، علاوه بر کاهش تلفات، در بهبود حد بارگذاری و پایداری ولتاژ نقش به سزایی ایفا می کند.

تقریبا سی درصد منابع انرژی اولیه در جهان برای تولید انرژی الکتریکی به مصرف می رسد و تقریبا تمامی این انرژی الکتریکی توسط جریان متناوب با فرکانس 50 یا 60 هرتز انتقال یافته و توزیع می گردد. در حال حاضر بیش از هر زمانی طراحی و بهره برداری سیستم های قدرت با حداکثر بازده و بیشترین میزان قابلیت اعتماد و ایمنی حائز اهمیت است.

امنیت یکی از ویژگی های رفتاری بسیار مهم و حیاتی سیستم های قدرت می باشد. وجود امنیت برای یک سیستم قدرت، معرف توانایی آن سیستم برای حفظ و نگهداری پایداری خود در برابر بروز اختلالات و اغتشاشات می باشد. پدیده ناپایداری ولتاژ از عوامل مهم تهدید کننده امنیت سیستم های قدرت است.

منابع توان راکتیو شبکه، ساختار شبکه و الگوی تولید اکتیو شین های شبکه از عوامل موثر بر پایداری ولتاژ می باشند. هریک از این عوامل، می تواند به نحوی در حاشیه امنیت پایداری ولتاژ سیستم تأثیرگذار باشند و به عبارتی برای هریک می توان وضعیت های بحرانی تعریف نمود.

با پیدایش پدیده تولیدهای پراکنده در شبکه های قدرت، به خلاف حالت های مرسوم تولید متمرکز، الگوی تولید شین ها می تواند به نحو انعطاف پذیری تغییر نماید و لذا دارای تأثیر بر روند پایداری ولتاژ و حاشیه امنیت پایداری ولتاژ خواهد بود.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

امنیت سیستم های قدرت طبق تعریف IEEE عبارت است از توانایی سیستم برای کار پایدار و نیز توانایی سیستم در حفظ پایداری در طی پیشامدهای محتمل معقول و مخالفت با تغییر سیستم تا جایی که ولتاژ سیستم در محدوده قابل قبوی حفظ شود.

پایداری سیستم قدرت ویژگی ای از آن سیستم است که آن را قادر می سازد تا در شرایط عادی در حالت تعادل باقی بماند و در صورتی که تحت تأثیر اغتشاشاتی قرار گیرد، مجددا حالت قابل قبول متفاوتی به دست آورد. ناپایداری در یک سیستم قدرت ممکن است بستگی به ترکیب سیستم و حالت کاری آن به شکل های مختلفی بروز کند. یکی از مسائل پایداری، مسأله حفظ عملکرد سنکرون ژنراتورهاست. از آنجا که تولید سیستم بر پایه ژنراتورهای سنکرون استوار است، شرط لازم برای عملکرد قابل قبول سیستم این است که همه ماشین ها با یکدیگر در حالت سنکرون یا هماهنگ باقی بمانند. ممکن است سیستمی بدون از دست دادن حالت سنکرون دچار ناپایداری شود، یعنی بر اثر فروپاشی ولتاژ بار، ناپایدار گردد.

یکی از مشکلات سیستم های قدرت امروزی ناپایداری ولتاژ است. پدیده ناپایداری ولتاژ از عوامل مهم تهدید کننده امنیت سیستم های قدرت است. از معیارهای سنجش امنیت سیستم، حاشیه امنیت پایداری ولتاژ می باشد. حد بارگذاری استاتیک سیستم و فاصله نقطه بارگذاری سیستم تا حد بارگذاری استاتیک به عنوان حاشیه امنیت پایداری ولتاژ می باشد.

منابع توان راکتیو شبکه، ساختار شبکه و الگوی تولید اکتیو شین های شبکه از عوامل موثر بر پایداری ولتاژ می باشند. هریک از این عوامل، می تواند به نحوی در حاشیه امنیت پایداری ولتاژ سیستم تأثیرگذار باشند و به عبارتی برای هریک می توان وضعیت های بحرانی تعریف نمود.

یکی از عوامل تاثیرگذار در امنیت سیستم های قدرت آرایش و پراکندگی تولید نیروگاه ها به ازای هر سطحی از بار می باشد به گونه ای که ممکن است درجه امنیت متناظر با بعضی از آرایش های تولید، ضعیف بوده و برای بعضی دیگر مناسب و کافی باشد. بنابراین از فاکتورهای اساسی در تعیین آرایش تولید نیروگاه ها ویژگی امنیت سیستم می باشد.

با پیدایش پدیده تولیدهای پراکنده در شبکه های قدرت، به خلاف حالت های مرسوم تولید متمرکز، الگوی تولید شین ها می تواند به نحو انعطاف پذیری تغییر نماید و لذا دارای تأثیر بر روند پایداری ولتاژ و حاشیه امنیت پایداری ولتاژ خواهد بود.

در این نوشتار، هدف این است که تأثیر تولیدهای پراکنده بر روند پایداری ولتاژ و حد بارگذاری استاتیک سیستم ارزیابی و بررسی گردد.

چنانچه بتوان مناسب ترین الگوی تولید در محیط تولیدهای پراکنده بر پایداری ولتاژ را پیدا نمود، بدین وسیله می توان معیارهای مناسبی جهت تعیین محل و ظرفیت مناسب و ایمن برای تولیدهای پراکنده از نقطه نظر بهبود پایداری ولتاژ در طراحی و توسعه شبکه های قدرت مشخص نمود. همچنین در زمان بهره برداری سیستم می توان با استفاده از میزان تأثیرگذاری هریک از تولیدها بر پایداری ولتاژ، معیاری برای قیمت گذاری خرید انرژی از نقطه نظر امنیت سیستم استخراج نمود.

2-1- پیشینه تحقیق

استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر جهت تامین بخشی از انرژی برق، دردنیا روند روبه رشدی را طی می کند. رشد تکنولوژی در بخش های گوناگون، باعث استفاده بیشتر از منابع انرژی تجدیدپذیر و نو به دلیل توانایی بیشتر در به کارگیری و مقرون به صرفه تر شدن آن ها از بعد اقتصادی شده است.

مطالعه ای که توسط انیستیتو تحقیقاتی توان الکتریکی (EPRI) انجام شده، نشان می دهد که تا سال 2010، 25 درصد از تولیدهای جدید از نوع تولیدهای پراکنده هستند. مطالعات برخی از موسسات نیز مقدار آن را متجاوز از 30 درصد می دانند. در آینده انتظار می رود که تولیدهای پراکنده در سیستم های قدرت اهمیت بیشتری یابند.

امروزه واحدهای تولید پراکنده یا غیر متمرکز، به عنوان منبع تولید توان اکتیو یا منبع تولید توأمان توان اکتیو و راکتیو در دو سطح سیستم های انتقال و توزیع، به سیستم سراسری قدرت متصل می گردند. واحدهای تولید پراکنده، اغلب توسط بهره بردار سیستم، کنترل پذیر نمی باشند و از طرفی این واحدها، تأثیر مهمی روی پخش بار، پروفیل ولتاژ، پایداری، تداوم و کیفیت تغذیه برق مشترکین و تولید کنندگان برق دارند.

از توان خروجی برخی از تولیدهای پراکنده نمی توان پیش بینی درستی کرد. توان خروجی برخی از تولیدهای پراکنده از قبیل مبدل های انرژی فتوولتائیک و توربین های بادی، تابع شرایط آب و هوایی است و تخمین دقیقی از آنها نمی توان داشت.

نوع بهره برداری از مولدهای گرما و توان (The Combined Production Of Heat and CHP یا Power) ها اغلب براساس درخواست گرمایشی مصرف کنندگان است که در این صورت تولید توان و برق تابعی از آن می گردد.

به لحاظ اندازه کوچک و دسترسی و استفاده از منابع محلی، اغلب واحدهای تولید پراکنده در سطح شبکه های توزیع وصل می شوند. هنگامی که ضریب نفوذ تولید پراکنده در شبکه بالا باشد، قدرت تولیدی واحدهای تولید پراکنده، علاوه بر تغییر پخش بار شبکه های توزیع، پخش بار سیستم قدرت را نیز تغییر می دهند.

و...