بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله جایابی و تعیین ظرفیت بهینه واحدهای تولید پراکنده به منظور کاهش تلفات توان و بهبود پروفیل ولتاژ در شبکه های توزیع با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه شده است. روش پیشنهادی نسبت به سایر الگوریتم ها ، از دقت و سرعت همگرایی بالاتری برخوردار است و جواب های دقیقتری را بدست می دهد. برای نشان دادن قابلیت روش پیشنهادی، شبکه 33 باسه استاندارد شعاعی بعنوان شبکه نمونه و برای آنالیز وضعیت شبکه در هر مرحله، برنامه پخش بار پسرو- پیشرو که از سرعت و دقت همگرایی قابل قبولی برخوردار است بکار گرفته شده است. تابع هدف مسئله شامل دو بخش کاهش تلفات توان و بهبود پروفیل ولتاژ است که با استفاده روش پیشنهادی بهینه می گردد.
واژگان کلیدی:پروفیل ولتاژ, تولید پراکنده, کاهش تلفات, اندازه بهینه, شبکه توزیع
مقدمه
تقسیم ژنراتورهای DG در سیستم قدرت به طور آهسته در سالهای اخیر افزایش یافته است. مبتنی بر گزارش CIGRE، [CIGRE,1999] در نتیجه آزادسازی بازار برق در اروپا، استفاده از DG به ترتیب در دانمارک و هلند به 37% و 40% رسیده است. مطالعات شرکت EPRI پیشبینی کرده که 25% از تولیدات جدید در 2010 توزیع خواهد شد و یک مطالعه مشابه توسط NGF این را ثابت کرده است که تقسیم DG در تولیدات جدید به 30% در 2010 خواهد رسید . [CIGRE,2000] اعداد ممکن است در تعریف آژانسهای مختلف از DG در روشهای مختلف، متفاوت باشند، گرچه با پروتکول Kyoto و اجرا شدن آن در یک بازار مطلوب برای DG که از تکنولوژیهای سبز آمدهاند، سهم DG افزایش یافته و هیچ نشانهای از کاهش در آینده نزدیک نخواهد بود. علاوه بر این، ابتکارات قانون در ارتقای DG در سراسر جهان نیز نشان میدهد که تعداد به سرعت رشد میکند.
همزمان با اینکه نفوذ DG در سیستم توزیع افزایش یافت، این بهترین بهره را برای تمامی بازیگران سهیم در تخصیص DG در روش بهینهای که تلفات سیستم را کاسته و در نتیجه پروفایل ولتاژ را بهبود میبخشد. [Griffin and Mithulananthan,2004] مطالعات نشان میدهد که انتخاب نامناسب مکان و اندازه DG، ممکن است به تلفات بیشتر سیستم نسبت به تلفات بدون DG منجر شود. شرکتها قبلاً با مشکل تلفات بالای توانی و پروفایل ضعیف ولتاژ روبرو شدهاند، مخصوصاً در کشورهای توسعهیافته، نمیتوانند هر افزایش در تلفاتی را متحمل شوند. با تخصیص بهینه، شرکتها مزایایی همچون کاهش تلفات در سیستم، بهبود تنظیم ولتاژ و ارتقای قابلیت اطمینان تغذیه بهره میبرند.[Borges and Mithulananthan2003] این همچنین ظرفیت را از سیستم انتقال و توزیع برمیدارد و نیز سرمایهگذاریهای جدید را به تاخیر انداخته که دارای زمان انجام کار طولانی میباشد.
DG را میتوان به عنوان یکی از گزینههای بادوام برای برطرف کردن مشکلاتی - نظیر تلفات بالا، قابلیت اطمینان پایین، کیفیت توان ضعیف، تراکم در سیستم انتقال - که سیستمهای قدرت با آنها مواجه هستند، میباشد که جدا از برآورده کردن تقاضای انرژی حتی بارهای در حال رشد است. علاوه بر این، اندازه قیاسی و کوچک DG کار طراح را در نصب آن در چارچوب زمانی کمتر نسبت به راهحلهای سنتی، راحت میکند. این برای نصب DG در تنظیمات فعلی تاسیسات مفیدتر است، که به سمت محیط غیر متمرکز حرکت میکنند جایی که یک عدم قطعیت بالاتری در تغذیه و تقاضا وجود دارد. گرچه با معلوم بودن گزینهها، آنها نیاز به قرار گرفتن در مکانهای مناسب با اندازههای مناسب دارند. بنابراین، ابزاری برای توسعه مورد نیاز است تا موقعیتها و اندازهدهی نصب DG را تست کنند.
تخصیص بهینه DG میتواند همانند جبران توان اکتیو رفتار میکند، که شبیه تخصیص خازن در جبران توان راکتیو میباشد. مطالعات تخصیص DGبرخلاف تخصیص خازن نسبتاً نوین میباشد. در مرجع [Row NS and Kim JO2014] الگوریتم بخش بار برای یافتن اندازه بهینه DG در هر باس بار ارائه گردیده است که فرض شده است که هر باس بار میتواند منبع DG داشته باشد. گرچه چنین روشهایی به دلیل حجم وسیهی از محاسبات ناکارآمد هستند. الگوریتم ژنتیک مبتنی بر این روش برای تعیین سایز و موقعیت در [Kim K-Hand carpinelli G2001] استفاده شده است.
در مرجع [Wang C and Silvestri A2001] روش تحلیلی برای مکانیابی DG در سیستمهای شعاعی همانند سیستمهای حلقوی برای مینمم کردن تلفات توان در سیستم ارائه شده است. در این روش عبارتهایی را برای سیستم شعاعی و شبکه استخراج شده است و یک رویه پیچیده مبتنی بر جریان فازوری برای حل مسائل موقعیت ارائه شده است. گرچه، این روش تنها موقعیت را بهینه میکنند و اندازه DG را ثابت در نظر میگیرد. در این مقاله، یک عبارت تحلیلی برای محاسبه اندازه ارائه شده است و یک روش موثر برای شناسایی موقعیت بهینه برای جایابی DG ارائه گردیده است. روش ارائه شده از لحاظ محاسباتی سبکتر است. DG برای قرار گرفتن در سیستم توزیع شعاعی در نظر گرفته میشود و هدف از جایابی DG کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ است. هزینه DG و دیگر مزایای مرتبط در نظر گرفته میشود تا زمانی که حل مساله موقعیت و اندازه صورت گیرد. روش ارائه شده برای تخصیص DG در یک شبکه توزیع مشخص، مناسب است.
تولید پراکنده
تولید پراکنده، یک منبع توانی است که مستقیماً به شبکه توزیع یا سمت مصرف متصل میشود. [IEA Publication2001] ممکن است برحسب عباراتی ساده همچون تولید برق در مقیاس کوچک درک شده باشد. تعریف تولید پراکنده شکلهای مختلفی در بازارها و کشورهای مختلف به خود میگیرد و به طور متفاوتی توسط آژانسهای مختلف تعریف میشود. IEA تولید پراکنده را به صورت ذیل تعریف میکند که نیروگاه تولیدی که مصرفکننده را در سایت سرویسدهی کرده و یا پشتیبانی را برای یک شبکه توزیع متصل به شبکه در ولتاژهای سطح توزیع را تامین میکند .[IEAPublication2001] CIGRE، DG را بدین صورت تعریف میکند که تولیدی که ویژگیهای زیر را داشته باشد: - 1 به صورت متمرکز طراحی نمیشود؛ در حال حاضر به صورت متمرکز دیسپتچ نمیشود؛ معمولاً به شبکه توزیع متصل میشود؛ کمتر از 50-100MW است. دیگر سازمانها نظیر EPRI بدین صوت تعریف میکند که تولیدی است که از چندکیلووات تا 50MW میباشد .[Thomas Ackermann2001] به صورت کلی DG به معنی تولید در مقیاس کوچک است.
تعدادی تکنولوژی DG در بازار امروز در دسترس میباشد و تعدادی هنوز در مرحله بررسی و توسعه میباشند. برخی از تکنولوژیهای موجود موتورهای حرکت رفت و برگشتی، توربینهای میکرو، توربینهای گازی احتراقی، سلولهای سوختی فوتوولتائیک و توربینهای بادی هستند. هر یک از این تکنولوژیها دارای مزیت و ویژگیهای مختص به خود میباشند. در میان تمامی DGها، موتورهای رفت و برگشتی گازی یا دیزل و توربینهای گازی تاکنون بیشترین ظرفیت نصب شده را به خود اختصاص دادهاند. به طور همزمان، تکنولوژی DG جدید مثل توربین میکرو معرفی شده و تکنولوژی قدیمی نظیر موتور رفت و برگشتی ارتقا یافته است .[IEA Publication2001] سلولهای سوختی تکنولوژی آینده هستند . گرچه، برخی از پروژههای آزمایشگاهی نیز در دست بررسی میباشد. هزینههای سیستم های فوتوولتائیک انتظار میرود که به طور مداوم در طی دهه بعدی کاهش پیدا کند. این به این تاکید میکند که آینده تولید توان، DG است.
تغذیه توان پیک برای کاهش هزینه برق، کاهش انتشارات زیست محیطی از طریق تکنولوژیهای پاک و تجدیدپذیر، ترکیب توان و حرارات - CHP - ، سطح بالای قابلیت اطمینان و کیفیت توان تغذیه و انتقال پرداختهای نقدی از گذشته به دوره آتیِ مربوط به سرمایهگذاری خطوط انتقال و توزیع از طریق بهبود ظرفیت بار، کاربردهای اصلی DG میباشند [Francesco .Gulli2003] به غیر از این کاربردها، کاربرد اصلیِ DG در فضای تجدید ساختاریافته در شکل خدمات جانبی میباشد. این خدمات جانبی شامل رزروهای چرخان و غیرچرخان، تغذیه توان راکتیو و کنترل ولتاژ و غیره میباشد [Resource DG .Dynamics2001] همچنین مزایای مختلفی نظیر کاهش هزینه انرژی از طریق تولید ترکیبی توان حرارتی، اجتناب از هزینههای انتقال برق، و کمتر در معرض قرار گرفتن تغییرات قیمت میباشد. گرچه DG به عنوان یک راهحل بادوام برای اکثر مسائل در نظر گرفته میشود که تاسیسات امروزی با آنها روبرو هستند، بسیاری از مشکلات - مثل اتصال DG به شبکه، قیمتگذاری، تغییر در طرح حفاظت و مزاحمت تریپ کردن و غیره - وجود دارند که باید آدرسدهی شوند. علاوه بر این نوعِ تکنولوژی DG اتخاذ شده، نقش عظیمی در روش حل دارد. در این مطالعه، DGsها قادر به تغذیه توان اکتیو تنها در نظر گرفته شدهاند.
مسائل موقعیت و اندازهدهی
