بخشی از مقاله
چكيده
انرژي ترمزي برگشتي١ توليد شده در قطارهاي برقي، نحوهي ذخيره سازي و استفاده از آن پتانسيل فراواني را جهت افزايش بهرهوري سيستم-هاي قطار برقي ايجاد كرده است. در اين مقاله بالابردن بهره وري در مسأله پخش بار اقتصادي براي قطارهاي برقي با در نظر گرفتن منابع انرژي تجديدپذير و ذخيره ساز انرژي مد نظر قرار گرفته شده است. همچنين اطلاعات هواشناسي لازم به صورت ميداني براي منابع تجديدپذير همانند دماي خورشيد و سرعت باد استخراج شده است. توليد و ذخيره سازي انرژي تجديدپذير در زمان هاي غير اوج بار و استفاده مجدد از انرژي ذخيره شده در طي زمان هاي دسترس ناپذيري آن باعث مؤثر و كارآمد بودن مسأله پخش بار مي شود. بنابراين براي حل اين مسأله از الگوريتم جديد بهينه سازي واكنش شيميايي كه داراي سرعت همگرايي بالا، تحليل و محاسبات ساده مي باشد و همچنين روش قدرتمندي در حل مسأله بهينه سازي محسوب مي شود، استفاده شده است. در نهايت روش پيشنهادي با استفاده از نرم افزار متلب٢ بر روي سيستم ٦ نيروگاهي فاز يك مترو تبريز در قالب جداولي با روش هاي ديگر مقايسه شده كه نشان دهنده كارايي، دقت و سرعت مناسب اين الگوريتم در حل مسأله توزيع اقتصادي بار مي باشد.
كلمات كليدي: قطار برقي، انرژي ترمزي برگشتي، افزايش بهرهوري، انرژي هاي تجديدپذير، پخش بار اقتصادي
١. مقدمه
انرژي ترمزي برگشتي توليد شده در قطارهاي برقي و نحوهي ذخيره سازي و استفاده از آن پتانسيل فراواني را جهت افزايش بهرهوري سيستمهاي قطار برقي ايجاد كرده است كه امروزه در شهرهاي هوشمند بسيار مورد توجه مي باشد . به طور كلي مي توان روش هاي استفاده از انرژي ترمزي برگشتي را به ٣ دسته تقسيم نمود: ١- بهينه سازي سناريو بهرهبرداري جهت استفاده بيشينه از انرژي ترمزي برگشتي ٢- استفاده از پستهاي برق فعال - برگشت پذير - ٣- استفاده از سيستمهاي ذخيره كننده انرژي. در اين مقاله با تمركز بر روش دوم و سوم يعني استفاده از پست هاي برق فعال با در نظر گرفتن سيستم هاي ذخيره كننده انرژي در يك شبكه مترويي كه قابليت اتصال به شبكه توزيع جهت بازگشت توان در آن وجود دارد استفاده از الگوريتم بهينه سازي واكنش شيميايي جهت انجام پخش بار اقتصادي پيشنهاد شده است كه داراي سرعت همگرايي بالا، تحليل و محاسبات ساده مي باشد و همچنين روش قدرتمندي در حل مسأله بهينه سازي است.
با توجه به مطالب گفته شده در ابتدا در مورد انرژي برگشتي بحث شده است و راهكار استفاده از پست هاي فعال ارائه شده است سپس الگوريتم بهينه سازي پيشنهادي معرفي شده است و پس از بحث در مورد سيستم مورد مطالعه اين مقاله و معرفي آن كه فاز ١ از خط ١ مترو تبريز مي باشد، با استفاده از نرم افزار متلب و اطلاعات واقعي،انجام پخش بار اقتصادي با روش پيشنهاد شده انجام شده است و در نهايت نتايج در قالب جداولي ارائه شده و عملكرد اين الگوريتم با ديگر روش ها مقايسه شده است.
٢. انرژي ترمزي برگشتي
انرژي ترمزي برگشتي چه در صنعت ريلي و چه در صنعت خودرو در سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. مقاله ]١[ اين موضوع را در سيستمهاي راهآهن برقي و مقاله ]٢[ اين موضوع را در خودروها بررسي نموده است. در وضعيت عادي با تحريك استاتور موتور و ايجاد ميدان مغناطيسي، روتور به حركت در آمده با گردش روتور كه توسط گيربكس به چرخهاي قطار متصل شده است، قطار به حركت در ميآيد. در اين حالت سرعت گردش روتور از سرعت گردش سنكرون كمتر ميباشد، كه سبب گشتاور خروجي مثبت شده و با جذب آن توسط چرخها باعث حركت قطار ميشود. مطابق شكل ١، وضعيت كاري عادي نشان داده شده است]١.[قطع تحريك موتور، سبب كاهش سرعت چرخش ميدان سنكرون ميشود و با كمتر شدن سرعت چرخش ميدان سنكرون از سرعت چرخش ميدان روتور، كه به چرخها متصل است موتور - ماشين الكتريكي - وارد مد ترمزي شده و با جذب گشتاور منفي انتقال يافته از چرخها تبديل به ژنراتور ميشود و برق توليد ميكند. مطابق شكل ٢، وضعيت كاري ترمزي نشان داده شده است]١.[
٣.استفاده از پستهاي برق فعال - برگشت پذير -
يكي ديگر از روشهاي مرسوم در استفاده از انرژي ترمزي بازگشتي نصب مبدلهايي با قابليت بازگشت توان از شبكه برق مترو به شبكه برق توزيع - ويا فوق توزيع - است. مقالات ]٣[و]٤[ به بررسي دقيق اين موضوع پرداخته و با انجام شبيهسازي ميزان توان قابل بازگشت را محاسبه نمودهاند. در اين پژوهشها مقدار توان قابل صرفه جويي ٧ الي ١٤ درصد گزارش شده است. مطابق شكل ٣، نتايج شبيهسازي بر روي شبكه مورد مطالعه در ٣٠ دقيقه مشاهده ميشود]٤.[ توان جذب شده، توان بازگشت داده شده و توان متوسط مشخص شده است. مطابق شكل ٤، اين موضوع در طول يك روز شبيهسازي شده است]٤.[در جدول ١ برخي از محصولات شركتهاي بزرگ در زمينه ساخت تجهيزات پستهاي برق فعال نمايش داده شده است]٥.[ مشخصات هر محصول ذكر شده و به محل پياده سازي و تست آنها اشاره شده است.
