بخشی از مقاله
چکیده
افزایش روزافزون تقاضای انرژی الکتریکی و در عین حال پیشرفت های اخیر در تکنولوژی واحدهای تولید پراکنده جذابیت ویژهای در استفاده از این واحدها ایجاد کرده است.در واقع تولیدات پراکنده یکی از تجهیزات مهم در آینده سیستم های قدرت محسوب می شوند که به خاطر کاهش حجم سرمایه گذاری ،نزدیکی در محل مصرف افزایش قابلیت اطمینان در تأمین انرژی مصرفی مشترکین و بسیاری مزیتهای دیگر نقش مهمی را در صنعت برق کشورهای پیشرفته و توسعه یافته ایفا خواهند نمود.با افزایش استفاده از تولیدات پراکنده و همچنین مسائل فنی و مالی این تکنولوژی ،مسائل جدیدی از جمله تعیین ظرفیت و مکان اتصال این تجهیزات به شبکه مورد بررسی قرار گرفته است.
جلوگیری از عیوبی که در اثر استفاده از منبع تولید پراکنده در لحظات کمباری به وجود میآید مزایای استفاده از DG1ها را نمایانتر خواهد ساخت.از آنجا که هزینه تولید برق و قیمت فروش آن در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است و در بازار برق،تفاوتهای چشمگیری دارد،بنابراین ایده ذخیره سازی برق درساعات غیر پیک - برق ارزان - و استفاده از آن درساعات پیک - برق گران - مطرح شد.دردهههای اخیر انواع تکنولوژیهای ذخیرهساز انرژی به طور روز افزونی توسعه یافتهاند.در حال حاضر بسیاری از این تکنولوژی ها،قابلیت ذخیرهسازی چند ده تا چند صد مگاوات ساعت را دارند و میتوان از انرژی ذخیره شده در آن در بازههای مختلف زمانی از چند سیکل و چند ده میلی ثانیه تا چند ساعت،با توجه به هدف و کاربرد مورد نیاز،استفاده نمود.
استفاده از سیستمهای ذخیرهساز انرژی درکنار منابع تولید پراکنده باعث میشود ،در مواقعی که بار سیستم ازحد معینی کمتر است سیستم ذخیرهساز شارژ شده و در زمانی که بار از حد معینی زیادتر میشود سیستم ذخیرهساز دشارژ شده و از اینرو تعادلی بین بار و تولید ایجاد میکند. می توان با جایابی بهینه منابع تولید پراکنده و سیستمهای ذخیرهساز انرژی درشبکه توزیع و با معرفی توابع هدف مورد نظر و در نظر گرفتن قیود فنی و اقتصادی مورد نیاز برای این موضوع،سعی در انتخاب بهینه مکان و ظرفیت هریک از المانهای فوق انجام ودش . ضمناً عدم قطعیتهایی مثل تغییرات نامشخص بار،قیمت و زمان متغییر مصرف انرژی میتواند در مکانیابی مناسب و بهینه منابع تولید پراکنده و سیستمهای ذخیره ساز انرژی تاثیرگذار باشد.
واژههای کلیدی : منابع تولید پراکنده، جایابی DG، شبکه توزیع، عدم قطعیت، باطری ذخیره ساز انرژی . - BESS -
-1 مقدمه
در صورتی که نیروگاههای تولید پراکنده به صورت مناسبی جایابی نشوند ممکن است مشکلات فراوانی را ایجاد نمایند. برای مثال میتوان به اضافه ولتاژ در انتهای فیدر ،عدم تعادل سمت تقاضا در حین بروز خطا، کاهش کیفیت توان یا اعوجاج ولتاژ درسمت تقاضا ،افزایش تلفات توان و کاهش سطح قابلیت اطمینان اشاره کرد. راهحل قطعی و دقیق جایابی واحدهای تولید پراکنده از طریق یکایک شماری تمام ترکیبات ممکن مکانها و ظرفیتهای موجود این واحدها در شبکه بدست میآید. از بسیاری از روشهای کلاسیک مانند روشهای گرادیان، برنامهریزی خطی برنامه ریزی غیرخطی درجه دوم و برنامه ریزی دینامیکی برای حل مسئله بهینه سازی در سیستمهای قدرت در مراحل طراحی بهرهبرداری و ... استفاده شده است.
ولی با توجه به پیچیدگی برخی مسائل این روشها ممکن است قادر به یافتن جوابهای بهینه مطلق نباشند. در [2] ،هدف مینیمم کردن تلفات توان اکتیو و راکتیو و بارگیری خطوط شبکه میباشد و در این مقاله فرض شده است که محلهای نامزد جهت نصب DG مشخص است. مقاله[3]، نیز از یک روش تحلیلی با تقریبهای خاص بهره برده است. در این مقاله تلفات سیستم توزیع و انتقال و آزادسازی ظرفیت تجهیزات مد نظر قرار گرفته است. روش ارائه شده ، تلفات سیستم را در ساعات اوج مصرف - انتقال توان بالا - ، کمینه میکند. در مقاله[4] جایابی بر اساس پخش بار بهینه دارای قید پایداری ولتاژ انجام شده است.
زیرا ممکن است DG باعث تزریق ناخواسته توان راکتیو به شبکه شده و وضعیت پایداری ولتاژ را بدتر نماید. در واقع دراینجا نصب DG بر اساس پایداری ولتاژ صورت گرفته است. در مقاله [5] بیشتر به واحدهای زیست توده پرداخته شده است و هدف =، جایابی و تعیین ظرفیت بهینه با رعایت دیدگاههای اقتصادی -فنی میباشد. در [6] با استفاده از الگوریتم NSGAII2 سعی در افزایش میزان نفوذ منابع تولید پراکنده شده است.تابع هدف در نظر گرفته شده در این مقاله شامل افزایش فروش انرژی ،کاهش میزان تلفات ، کاهش میزان سطوح اتصال کوتاه میباشد.در [1] از یک روش ترکیبی شامل GA و OPF3 با تابع هدف حداکثر سازی توان تزریقی توسط منابع تولید پراکنده استفاده شده است.
در [7] سه حالت زیر با هدف کاهش تلفات جایابی DG انجام شده است: -1میزان بار و میزان تولید ثابت فرض شده است - هر دو در بیشترین مقدار خود در نظر گرفته شدهاند - -2میزان بار متغیر با زمان و میزان تولید در بیشترین مقدار خود ثابت فرض شده است.-3میزان بار متغیر با زمان و میزان تولید نیز متغیر در نظر گرفته شده است. در [8] نیز با هدف کاهش تلفات راکتیو شبکه توزیع و در نظر گرفتن معیار N-1 برای این شبکه سعی در حداکثر سازی میزان نفوذ منابع تولید پراکنده شده است. در مرجع[9] با استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت آموزش شبکه عصبی مصنوعی به ظرفیتیابی و نحوه کنترل سیستمهای ذخیرهساز انرژی پرداخته شده است در این مقاله از باتری برم-روی به عنوان سیستم ذخیرهساز استفاده شده است.
در [10] با استفاده از روش تحلیلی و آنالیز هزینه -فایده به مطالب مفیدی راجع به تعیین میزان استفاده از سیستم ذخیرهساز و ارائه تابع هدف در ظرفیتیابی این سیستمها بیان شده است. در [11] به جایابی سیستمهای ذخیرهساز انرژی در شبکههای توزیع شعاعی با استفاده از پخش بار بهینه در حضور منابع تولید پراکنده پرداخته شده است. همانگونه که مشخص است حضور منابع تولید پراکنده در سیستمهای قدرت مزایای بسیاری را هم برای مصرفکنندگان و هم برای شرکتهای توزیع به ارمغان خواهد آورد. در این پژوهش سعی شد است از سیستمهای ذخیرهساز انرژی در کنار منابع تولیدپراکنده برای جلوگیری از عیوبی که ممکن است در استفاده از DGها بوجود آید استفاده شود و این جایابی همزمان DGها وESS4 با هدف کاهش تلفات در شبکه توزیع انجام خواهد شد.
-2 جایابی نیروگاههای تولید پراکنده
به طور کلی حل مسئله جایابی نیروگاههای تولید پراکنده عبارتست از معین کردن تعداد، مکان و ظرفیت بهینه این واحدها جهت نصب در شبکه مورد مطالعه ،با هدف بیشینه کردن صرفه جوئی در هزینهها و یا اهدافی ازاین قبیل و با در نظر گرفتن قیود مشخص شده میباشد. با توجه به پیچیدگی مسئله سادهسازیهایی فرض شده است که در ذیل به برخی از آنها اشاره میکنیم:
-بار هر سکشن از خط به صورت یکنواخت در آن سکشن توزیع شده است، این بار متعادل بوده و جریان بار ثابت است. -ضریب قدرت هر سکشن برابر با یک است.
-مکانهای نامزد جهت نصب واحدهای تولید پراکنده در هر سکشن فیدر مشخص است. -ظرفیت این واحدها از میان تعداد مشخص ظرفیت استاندارد و معین انتخاب میگردد. -در یک محل نامزد نصب ،تنها میتوان یک واحد را نصب کرد.
-حداکثر تعداد مجاز واحدها جهت نصب درشبکه مشخص است.
در این تحقیق جهت نشان دادن اثر جایابی همزمان منابع تولید پراکنده و سیستمهای ذخیره ساز انرژی ابتدا جایابی منابع تولید پراکنده برای سیستم مورد مطالعه انجام شده و سپس به جایابی سیستمهای ذخیره ساز انرژی پرداخته شده و در انتها نیز نتایج عددی مربوط به جایابی همزمان این المانها ارائه خواهد شد. به همین دلیل، در این فصل ابتدا توابع هدف منابع تولید پراکنده و سیستمهای ذخیره ساز انرژی معرفی شدهاند و سپس قیود مربوط به آن بیان گردیده است. در انتها نیز به بیان ابزارهای مناسب برای این موضوع از قبیل پخش بار، الگوریتم مورد استفاده و نحوه کدبندی مسئله توضیح داده شدهاند.
-1-2 تابع هدف جایابی منابع تولید پراکنده با هدف کاهش تلفات سیستم توزیع
با در نظر گرفتن هزینههای مربوط به منابع تولید پراکنده و هزینه تلفات سیستم توزیع تابع هدف جایابی این منابع با هدف کاهش تلفات مطابق رابطه - 1 - در نظر گرفته شده است.
-2-2 تابع هدف جایابی سیستمهای ذخیرهساز انرژی با هدف کاهش تلفات
با در نظر گرفتن هزینههای مربوط به سیستمهای ذخیرهساز انرژی و هزینه تلفات سیستم توزیع تابع هدف جایابی این سیستمها با هدف کاهش تلفات مطابق رابطه - 2 - در نظر گرفته شده است.
-3-2 توابع هدف جایابی همزمان منابع تولیدپراکنده و سیستمهای ذخیرهساز انرژی
با توجه به مطالب بیان شده در توابع هدف جایابی منابع تولید پراکنده و همچنین جایابی سیستمهای ذخیرهساز انرژی تابع هدف مربوط به جایابی همزمان آنها با اهداف کاهش تلفات سیستم توزیع به صورت روابط - 3 - در نظر گرفته شوند:
