بخشی از مقاله
چکیده
تغییر و تحول قوانین مدیریتی و اقتصادي حاکم بر صنعت برق چندي است که به شکل هاي متنوع، تحت عنوان تجدید ساختار سیستم هاي قدرت، در این صنعت به وقوع پیوسته است. این مسائل موجب بروز مسائل و موضوعات جدیدي در بخش هاي مختلف سیستم قدرت شده که در سیستم هاي قدرت سنتی وجود نداشته و یا از اهمیت چندانی برخوردار نبوده اند. یکی از مهم ترین این مسائل، گرفتگی شبکه انتقال است که با طرح دسترسی آزاد به شبکه انتقال، به عنوان یکی از موانع مهم در مقابل پیاده سازي کامل تجدید ساختار در سیستم هاي قدرت قرار گرفته است. با رخ داد تراکم در شبکه هاي قدرت میزان تلفات شبکه نیز افزایش پیدا کرده و قیود ولتاژ را نیز دچار مشکل می کند، در این مقاله براي رفع این مشکلات از منابع تولیدات پراکنده - DG - استفاده می کنیم، به این صورت که با مکان یابی و تعیین اندازه بهینه منابع تولیدات پراکنده در شبکه 30 باس IEEE بر اساس الگوریتم بسیار قوي تکثیر باکتري بهبود یافته - EBFA - به عنوان روشی هوشمند به بررسی تراکم توان، تلفات و پروفیل ولتاژ خواهیم پرداخت، نتایج بدست آمده نشان بر سرعت بالا و همگرایی سریع این الگوریتم داشته و در از بین بردن عیوب شبکه بسیار کارا می باشد.
کلمات کلیدي: منابع تولیدات پراکنده، مدیریت تراکم، تلفات، پروفیل ولتاژ، الگوریتم تکثیر باکتري بهبود یافته - Extended Bactrial
.1 مقدمه
امروزه با رشد روز افزون تقاضاي برق، با تجدید ساختار و نیز حرکت سیستم هاي قدرت از ساختار سنتی به سمت ساختار رقابتی - بازار برق - و مشکلات اقتصادي و محیطی نیروگاههاي بزرگ، باعث شده که تولیدات پراکنده جایگاه ویژه اي بیابند. بنا به گزارش CIGRE سهم توان تولید شده توسط این منابع از کل توان تولیدي در دانمارك و هلند به ترتیب 37% و 40% می باشد. در حال حاضر استفاده از منابع تولیدات پراکنده بسیار فرا گیر شده بطوري که در کنار مزایاي متعدد این منابع، آزاد سازي بازار توان در اروپا، یکی از اساسی ترین دلایل این افزایش به شمار می رود.
پیش بینی می شود با پیاده سازي و اجراي پروتکل کیوتو که به منظور حمایت از تکنولوژي هاي سبز، توسط اکثر کشور هاي جهان امضا شده، استفاده از این نوع منابع در پروسه تولید توان الکتریکی، افزایشی بیش از پیش داشته باشد. نکته مهم این است که استفاده از منابع تولید پراکنده در سیستم هاي قدرت، تحت هر شرایطی نمی تواند نتایج مثبتی به همراه داشته باشد. انتخاب مکان و اندازه نامناسب این منابع، می تواند منجر به افزایش قابل توجه تلفات در سیستم قدرت گردد.
مقالات و مطالعاتی که تا سال 2005 در زمینه مدیریت گرفتگی سیستم انتقال انجام شده است را مورد تحلیل و بررسی قرار می دهد.[1] مدیریت گرفتگی سیستم انتقال در بازار تجدید ساختار یافته را مورد بررسی قرار می دهند3]،.[2 پخش بار بهینه با در نظر گرفتن گرفتگی سیستم انتقال می تواند در بازار انرژي الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.[4]
از معیار حساسیت توان نسبت به راکتانس خطوط براي کاهش گرفتگی استفاده شده است.[5] احداث نیروگاه هاي جدید و یا گسترش سیستم انتقال به عنوان راهکارهاي بلند مدت در زمینه مدیریت گرفتگی سیستم انتقال در ارائه شده اند 6]،.[7 از آنجا که کمینه کردن هزینه بهره برداري از سیستم قدرت با در نظر گرفتن گرفتگی مسئله اي دشوار و پیچیده است، از الگوریتم اجتماع پرندگان براي حل این مساله استفاده شده است .[8] مدیریت گرفتگی سیستم انتقال در حالتی که امنیت ولتاژ شبکه نیز حفظ شود را مورد بررسی قرار می دهد .[9]
.2 تعریف منابع تولید پراکنده
تولید پراکنده یا - Distributed Generation - DG عمومآ عبارت است از تولید برق در محل مصرف، اما گاهآ به تکنولوژي هایی گفته می شود که از منابع تجدید پذیر براي تولید برق استفاده می کنند. چیزي که عمومآ مورد قبول است، این است که مولدها صرف نظر از نحوه تولید توان آنها، ظرفیت تولیدي آنها معمولآ کوچک می باشد و مستقیمآ به شبکه وصل می شوند.از دیدگاه آژانس بین المللی انرژي - - IEA، DG به منبعی اطلاق می شود که on-site، توان مورد نیاز مشتري را برآورده ساخته و شبکه را در توان دهی یاري دهد.
از دیدگاه CIGRE، DG به منبعی اطلاق می شود که داراي این ویژگی ها باشد: به صورت متمرکز تاسیس نمی شود، دیسپاچینگ آن به صورت متمرکز صورت نمی گیرد و اندازه آن معمولآ کمتر از 50MW الی 100MW می باشد. استفاده از DG در سیستم هاي قدرت می تواند مزایایی از قبیل: کیفیت توان، بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات و پیک سایی، افزایش قابلیت اطمینان و کاهش THD و کاهش تراکم خطوط را به همراه داشته باشد. علاوه بر این مزایاي ذکر شده، اندازه کوچک این منابع، مزیت دیگري است که باعث می شود در زمان بسیار کوتاه در محل مورد نظر نصب و راه اندازي شود. تعدادي از تکنولوژي هاي تولید توان از نوع پراکنده موجود در جهان، عبارتند از: میکرو توربین ها، نیروگاههاي خورشیدي، پیل سوختی، توربین هاي بادي،نیروگاههاي زمین گرمایی و غیره....
منابع تولید پراکنده را می توان به چهار نوع تقسیم کرد :[4]
- نوع اول تنها قابلیت تولید و تغذیه توان اکتیو را دارد که از این نوع می توان منابع فتوولتائیک را نام برد. سلول هاي خورشیدي تنها توان حقیقی تولید می کنند.انرژي تولید شده در سلول هاي خورشیدي به صورت جریان مستقیم وارد باطري ها می شود، از این سو فقط تواناي تولید توان اکتیو را دارند.
- نوع دوم تنها توان راکتیو تولید می کنند. تولیدات پراکنده اي نظیر کندانسور سنکرون بدین صورت عمل می کنند. کندانسور سنکرون ماشین سنکرونی است که بدون بار و به منظور بهبود شرایط شبکه به آن متصل شده و با کنترل تحریک آن گاهی توان راکتیو جذب و گاهی تولید می کند.
- نوع سوم هم توان اکتیو و هم توان راکتیو تولید می کنند. به عنوان نمونه توربین هاي بادي در این دسته قرار دارند که از موتور القایی براي تولید الکتریسیته استفاده می کنند، توربین هاي گازي و دیزل ژنراتورها.
- نوع چهارم تنظیم کننده ولتاژ باس می باشد. در این حالت واحد هاي تولید پراکنده ضمن تامین توان اکتیو، توان راکتیو تولید و یا مصرف می کنند تا ولتاژ باس متصل به آنها ثابت بماند.
در این مقاله از DG نوع سوم که هم توانایی تولید توان اکتیو و همچنین توان راکتیو را دارا می باشد استفاده شده است.
.3 تعریف گرفتگی و عوامل رخداد آن
گرفتگی طبق تعریف، به معنی استفاده از شبکه انتقال خارج از محدوده هاي مجاز بهره برداري می باشد. به عبارت دیگر، هنگامی که تغییر تولید در حداقل یک ژنراتور خاص در شبکه یا قطع خط انتقال و یا افزایش بار، موجب اختلال در تداوم بهره برداري از سیستم گردد، سیستم قدرت دچار گرفتگی می شود. گرفتگی ممکن است به شکل واقعی، در هنگام بهره برداي از شبکه قدرت اتفاق افتد و یا در برنامه ریزي بهره برداري از سیستم نمود پیدا کند.
.4 تابع هدف، قیود و فرمول بندي مسئله
در این مقاله براي رفع تراکم و تلفات سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ از منابع تولیدات پراکنده - DG - بر مبناي الگوریتم هوشمند تکثیر باکتري بهبود یافته - - EBFA استفاده کرده ایم. بعد از مکان یابی و تعیین اندازه DG، تلفات و تراکم به طور چشم گیري کاهش پیدا می کند و پروفیل ولتاژ نیز در محدوده مجاز خود قرار می گیرد. تابع هدف و قیود مسئله در زیر آمده است:
تولیدي و توان اکتیو تولیدي توسط DG میباشند. Pline - i. j - و Pline - i. j - max ، بترتیب توان حقیقی عبوري از باس i به باس j و ماکزیمم ظرفیت توان قابل انتقال از باس i به باس j می باشد. Ploss نیز تلفات سیستم می باشد.
در این مقاله روش پیشنهادي براي رفع تراکم و کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ، توسط تعیین مکان و اندازه بهینه منابع تولید پراکنده توسط الگوریتم تکثیر باکتري بهبود یافته - EBFA - در نرم افزار Matlab و پخش بار نیوتن رافسون در Matpower3.2 به عنوان روشی هوشمند و جدید معرفی شده است، که در قسمت هاي 5 و 6 به بررسی آن می پردازیم.
