بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله، تاثیر حضور ماشین های برقی درعملکرد شبکه توزیع و همچنین صحت کار با استفاده از نرمافزار المان محدود متلب بررسی شده است. اساس کار در این مقاله، از تولید توان های بادی و خورشیدی در کنار ایستگاه های شارژ ماشین های برقی PHEV استفاده شده است. این خودروها قابلیت شارژ و دشارژ در شبکه را دارا می باشند بنابراین می توانند هم به عنوان تولید کننده و هم بعنوان بار مدیریت پذیر در شبکه نقش آفرینی کنند.
مدل های پیشنهادی بر روی ریزشبکه ای شامل توان های بادی و خورشیدی - با در نظر گرفتن رفتار احتمالی ان ها - ، میکروتوربین، دیزل ژنراتور و پیل سوختی و تعدادی خودروی الکتریکی جهت بهینه کردن هزینه ها و کاهش انتشار آلودگی های زیست محیطی از دید مالک ریزشبکه - بهره بردار - پیاده سازی و فرمولبندی می شود.
حل مساله با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات PSO در محیط نرم افزار MATLAB صورت می پذیرد. در نهایت خودروها به عنوان ابزاری در اختیار بهره بردار ریزشبکه قرار میگیرند تا با مشارکت در یک برنامهریزی بهینه سعی در کاهش هزینهها و نیز کاهش مجموع انتشار آلاینده ها از واحدهای تولیدی درون ریز شبکه نقش آفرینی کنند بکارگیری می شوند.
دراین کار، نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی بر روی سیستم توزیع 69 شینه و برای یک سیستم دو سناریو - سناریواول و سناریودوم - انتخاب شده بررسی شده است.
-1 مقدمه
استفاده از حمل و نقل الکتریکی بهعنوان آیندهای اجتنابناپذیر برای بسیاری از کشورها مطرح گردیده است و بهعنوان یک رکن اساسی از مفهوم سیستمهای هوشمند حمل و نقل لحاظ میگردد. لذا، بررسی جنبههای گوناگون حضور این نوع تکنولوژیهای جدید میتواند بهخوبی چراغی بر سر راه طراحان، سیاستگذاران و تصمیمگیران سیستمهای حمل و نقل باشد تا بیش از پیش با ویژگیهای این نوع فنآوری جدید آشنا شده و آن را در مسیری صحیح هدایت نمایند.
از طرف دیگر، بهکارگیری خودروهای الکتریکی میتواند در جنبههای گوناگون مانند وابستگی به سوختهای فسیلی و میزان انواع آلودگیهای زیستمحیطی تأثیرگذار بوده و بهعنوان راهحلی دائمی برای کلان شهرهای آلودهای همچون تهران مطرح گردد. با افزایش استفاده از خودروهای الکتریکی، بهرهبرداران نگران تأثیر این تکنولوژی جدید بر روی عملکرد، بازده، پایداری و قابلیت اطمینان شبکه میباشند. طبیعی میباشد شارژ ناهماهنگ و تصادفی خودروهای الکتریکی میتواند موجب افزایش تلفات، اضافهبار و نوسانات ولتاژ گردد.
امروزه صنعت برق را می توان یکی از پایه های اصلی اقتصاد و صنعت هر کشوری دانست . اگر چه سیستم قدرت فعلی پاسخگوی مصرف کنندگان خود می باشد اما دارای مشکلات و معایبی نیز بوده که تا کنون حل نشده است. شبکه های توزیع از دیرباز همواره به صورت شعاعی بوده و براساس تجربه مورد بهره برداری قرار گرفتهاند . همیشه بیشتر توجه متخصصان به بخشهای تولید و انتقال معطوف بوده است . از این رو مشکلات سیستمهای تولید و انتقال تاحدود زیادی حل شده است، اما به علت توجه کمتر به شبکه توزیع، این بخش از سیستم قدرت در طی سالها تغییرات چندانی را در ساختار و بهره برداری خود شاهد نبوده است.
با بزرگ شدن شبکههای الکتریکی نیاز به وجود سیستمهای کنترلی و نظارتی بر کیفیت برق تحویلی به احساس شد. همچنین سیستمهای مدیریت انرژی به منظور افزایش بهرهبرداری و کاهش هزینهها در سطح سیستمهای توزیع و انتقال ایجاد گشت. همچنین ازسال 1980 میلادی حرکت سیستم های قدرت به سمت تجدید ساختار و شکل گیری بازارهای برق شروع شد.
بازارهای برق امکان مشارکت مشتریان در خرید و فروش برق و کسب درآمد از این طریق را فراهم نمودند. اگر چه با شکل گیری بازارهای برق ؛ امکان حضور مشتریان در معاملات انرژی الکتریکی ایجاد گردید اما بخاطر محدودیتهایی نظیر عدم پایش لحظه ای ودقیق سمت مصرف، اجرا شدن بسیاری از برنامههای پاسخگوی بار به مرحله عمل نرسید. یکی دیگر از معایب شبکه های الکتریکی فعلی پیرامون مبحث انتشار گازهای آلاینده میباشد.
گرمتر شدن کره زمین و تخریب لایه ازن مشکل بزرگ همه جوامع محسوب می شود و صنعت برق بخاط داشتن نیروگاه های بزرگ فسیلی سهم قابل توجهی در انتشار گازهای آلاینده دارد به همین خاطر سیستم قدرت باید تا حد امکان از تولید نیروگاههای با سوخت فسیلی خود کم نموده و انرژیهای تجدیدپذیر نظیر انرژی باد و خورشیدی را جایگزین این نیروگاهها نماید. استفاده از منابع تجدیدپذیر اگر چه مزایایی چون پاک و رایگان بودن را به همراه خواهند داشت اما به علت ماهیت تصادفی خود باعث چالشهایی در امر بهره برداری خواهد شد که باید در بکارگیری آنها مد نظر قرار گیرد. با توجه به مشکلات فعلی سیستم قدرت ضرورت ایجاد تغییرات اساسی در آن امری بدیهی به نظر می رسد.
رفع این نواقص، سیستم قدرتی را ملزم مینماید که قابلیت پایش همه اجزای خود را به صورت به هنگام داشته و سهم قابل توجهی از تولید توان خود را توسط منابع تجدید پذیر ایجاد نماید. همچنین از مولدهای تولید پراکنده تجدیدپذیر بطور گسترده در شبکه توزیع و سمت مصرف استفاده خواهد نمود و مشتریان توانایی شرکت در بازار انرژی وافزایش منافع خود را خواهد داشت. چشم انداز بیان شده باعنوان شبکه هوشمند معرفی میگردد.
پیرامون خودروهای الکتریکی در حضور ایستگاه های شارژ انرژی الکتریکی و نحوه اتصال آنها به شبکه توزیع کارهایی صورت گرفته در این قسمت معرفی برخی از تحقیقات که به نحوهی با موضوع مقاله درارتباط هستند پرداختهشده است.
- کلمنت وهمکاران - 2009 یک مدل برنامهریزی درجه دوم پویا برای ارزیابی تأثیر خودروی الکتریکی بر روی شبکه بلژیک در ]توسعه یافته است. این مدل برای زمانی که خودروهای الکتریکی در منزل شارژ میشوند، ارائه شده است. مدل مذکور با استفاده از دو روش برنامهریزی دینامیکی و درجه دوم و با استفاده از روشهای قطعی و تصادفی انجام شده است. متغیرهای ورودی در هر دو حالت، پروفیل بار روزانه میباشند. در حالت قطعی پروفیل بار استاتیک میباشد و در حالت تصادفی پروفیل بار بهصورت تابع توزیع احتمال در نظر گرفته شده است و 2000 سناریوی بار مختلف، تولید و نتایج بهینهسازی برای هر بار محاسبه و مقایسه شده است.
نتایج این مقاله نشان میدهد که هر دو روش بهینهسازی، نتایج مشابهی را ارائه میدهند. برنامهریزی درجه دوم برای حل در حوزه پیوسته و برنامهریزی پویا در حوزه گسسته جواب بهتری ارائه میکنند. برای بررسی تأثیر خودروهای الکتریکی بر روی شبکه، شبیهسازی برای دو سناریوی مختلف شارژ هماهنگ و ناهماهنگ انجام شده است. تلفات شبکه برای حالت شارژ ناهماهنگ غیرقابل صرفنظر میباشد. در این مقاله نتیجهگیری شده است که شارژ خودروی الکتریکی باید توسط اپراتور بهصورت هماهنگ انجام شود و سایر اهداف مورد انتظار سیستم باید همزمان با کاهش تلفات و افت ولتاژ برآورده شود.
- شائو وهمکاران - 2009 تأثیر شارژ خودروهای الکتریکی بر روی یک فیدر نوعی در شبکه بلکزبرن ارائه شده است. شبکه در نظر گرفته شده جهت مطالعه شامل 5 خانه و دو عدد خودرو میباشد. در این مقاله دو استراتژی شارژ در نظر گرفته شده است که کل خودروهای الکتریکی در ساعت 6 بعدازظهر و یا در ساعات کمباری شبکه شارژ شوند. نتایج بدست آمده در حالت اول بیانگر آن است که در بدترین شرایط بار شبکه - بار زمستانی یا تابستانی - ، در حدود 68,52% اضافه بار برای ترانسفورماتور تغذیهکننده به وجود میآید و این اضافه بار در حالت دوم به 58,52% کاهش مییابد که تأثیر زمان شارژ بر میزان اضافه بار شبکه را نشان میدهد. در این مقاله همچنین برای حالتی که تعداد خودروهای الکتریکی به 5 عدد افزایش یابد نیز بررسی شده است.
- معصوم وهمکاران - 2011 یک الگوریتم جدید مدیریت بار هوشمند زمان واقعی - RT-SLM - برای هماهنگ کردن فعالیتهای متعدد شارژ خودروی الکتریکی، پیشنهاد داده است که میتواند قابلیت اطمینان، امنیت و عملکرد شبکه را بهبود ببخشد. هدف الگوریتم پیشنهادی مبتنی بر RT-SLM مختص خودروی الکتریکی برای شارژ زمان واقعی - بهعنوان مثال، هر 5 دقیقه - خودروی الکتریکی برای به حداقل رساندن هزینه و بهبود پروفیل ولتاژ با توجه به اولویتهای مشخص شده زمان شارژ توسط صاحبان خودروی الکتریکی، میباشد.
- اکسسن ,کورانی - 2009 تاثیرگذاری خودروهای الکتریکی در شبکه کالیفرنیا مورد بررسی قرار گرفته است. اساس این مطالعه جمعآوری اطلاعات در بخشهای مختلف میباشد. نتایج این مقاله نشان میدهد که تهدید اساسی برای شبکه کالیفرنیا، شارژ کنترلنشده - ناهماهنگ - خودروهای الکتریکی در ساعات پیک مصرف میباشد و با استفاده از شارژ کنترلشده - هماهنگ - خودروهای الکتریکی در زمان پائین بودن مصرف، میتوان بر این مشکل غلبه نمود.
- کانیزارس و همکاران - 2010 هر ایستگاه شارژ قابلیت ترزیق در صدی از توان خود را به شبکه داشته است که در ایستگاه شارژ برای نصب با ظرفیت ماکزیمم 900ماشین در نظر گرفته شده است و هر ماشین یک باتری با ظرفیت ذخیره ی kw4 را دارد.
