بخشی از مقاله
چکیده
تعیین ظرفیت و مکانیابی مناسب تولید پراکنده میتواند کاهش هزینههاي سرمایهگذاري سیستم با تعویق انداختن احداث تجهیزات جدید، بهبود پروفیل ولتاژ و نیز کاهش تلفات سیستم را به همراه داشته باشد. علاوه بر این میتواند در راستاي بهبود قابلیت اطمینان سرویس مشترکان مورد استفاده قرارگیرد. کاهش تلفات سیستم در یک شبکه توزیع، بشدت تحت تاثیر مکان و ظرفیت منابع تولید پراکنده قرار دارد. در این مقاله، از یک روش جدید بنام الگوریتم خفاش جهت جایابی و تعیین ظرفیت بهینه منابع روي سیستمهاي توزیع ارائه شده است. هدف، به حداقل رساندن تلفات توان شبکه، بهبود پروفیل ولتاژ در چهارچوب عملیاتی سیستم و قیود امنیتی در سیستمهاي توزیع شعاعی و حلقوي می باشد. تجزیه و تحلیل روي سیستم 33 شینه شعاعی و 30 شینه حلقوي استاندارد IEEE انجام شده و عملکرد دقیق اثر بخشی روش پیشنهادي ارائه شده است.
واژههاي کلیدي : تولیدات پراکنده، الگوریتم خفاش، جایابی و تعیین ظرفیت، تلفات
-1 مقدمه
در چند دهه اخیر حضور منابع تولید پراکنده «Distributed Generation» در شبکه هاي توزیع با روند رو برشدي مواجه بوده است. مخصوصاً با افزایش منابع جدید انرژي که داراي توان کوچک و ولتاژ پایین می باشند این مساله شدت یافته است. در این راستا استفاده از مولد هاي چرخان مانند ژنراتور سنکرون، به خاطر قابلیت به کارگیري آنها در نیروگاههاي کوچک حرارتی و آبی و حتی در مزرعه هاي بادي و همچنین به خاطر امکان کنترل مستقل توان اکتیو و راکتیو تزریقی آنها، افزایش چشمگیري داشته است.[1] لذا براي جایابی و تعیین ظرفیت بهینه این نیروگاهها، از روش هاي سنتی مانند روش نیوتن رافسون و گوس سایدل استفاده می شد که از نظر زمانی و تعداد تکرار دیرتر از روش هاي کاوشی به جواب مطلوب و بهینه می رسیدند.[2]
در روش هاي کاوشی از الگوریتم هاي تکاملی براي جایابی و تعیین ظرفیت بهینه این نیروگاهها با هدف مینیمم کردن تلفات اکتیو و راکتیو، بهبود پروفیل ولتاژ و همچنین پایداري ولتاژ، همچون روش مونت کارلو و الگوریتم جستجوگر ممنوعه[3] استفاده شده است. در[4] تکنیک بهینه کردن موارد فوق الذکر و تعیین ظرفیت هادي ها بر حسب «MVA» الگوریتم Particle Swarm » «Optimization میباشد که هم در سیستم شعاعی و هم در سیستم حلقوي مورد تست قرار گرفته است. در[5] براي به حداقل رساندن تلفات انرژي کل، هزینه انرژي الکتریکی کل و میزان آلایندگی کل از الگوریتم هاي ترکیبی اصلاح شده جهش قورباغه - بهینه ساز اصلی - و الگوریتم تکاملی- تفاضلی جهت حفظ تنوع جمعیت و جلوگیري از گمراهی نقطه محلی استفاده شده است.
حتی براي مینیمم کردن شیب ولتاژ و همچنین هزینه نصب و راه اندازي و نگهداري DG ها از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است.[6] از الگوریتم هاي ترکیبی ژنتیک و PSO با هدف مینیمم سازي تلفات توان شبکه، تنظیم بهتر ولتاژ و بهبود پایداري ولتاژ و همچنین مکانیابی مناسب و تعیین ظرفیت نیروگاه هاي مقیاس کوچک DG در چارچوب عملیاتی و محدودیت هاي امنیتی در سیستم هاي توزیع شعاعی استفاده شده است.[7] در[8] تابع چند هدفه، براي تعیین ظرفیت و مکان یابی واحد هايDG در شبکه هاي توزیع به برنامه ریز این امکان را می دهد که هزینه ارتقاي شبکه، هزینه هاي سیستم قدرت و هزینه هاي انرژي را استخراج کند.
براي این مهم از روش کاوشی الگوریتم ژنتیک «Genetic Algorithm» استفاده شده است. توابع چند هدفه دیگري نیز در زمینه جایابی و تعیین ظرفیت تولیدات پراکنده هستند که بهبود یافته و توسط الگوریتم جستجوي هارمونی مینیمم سازي شده اند.[9] براي جایابی واحدهاي تولید پراکنده انرژي هاي تجدید پذیر باد و خورشید در یک سیستم شعاعی با در نظر گرفتن دو استراتژي به نام هاي »ژنراتور توربین بادي در حالت خاموش« و »قطع خروجی ژنراتور توربین بادي« از الگوریتم برنامه ریزي پویا استفاده شده است.[10] در این مقاله از یک الگوریتم جدید به نام الگوریتم خفاش[11] استفاده شده است که بر اساس انعکاس صدا از رفتار خفاش ها می باشد. شبیهسازيها بر روي سیستم نمونه 33 باسه شعاعی و 30 باسه حلقوي IEEEانجام شدهاست.
-2 فرمول بندي مسئله
جایابی منابع تولیدات پراکنده در شبکه توزیع میتواند با توجه به نیاز شبکه به دلایل مختلفی صورت گیرد. در این مقاله تابع هدف براي کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژي پیشنهاد شدهاست.
-3 تابع هدف
اساس تابع هدف پیشنهاد شده در این مقاله در راستاي کاهش تلفات در شبکه با مکان یابی و تعیین ظرفیت بهینه DG است. میزان تلفات در یک سیستم توزیع برابر با مجموع تلفات خطوط سیستم توزیع است که با استفاده از روابط زیر محاسبه میشود.[17]که PD,i و Pdg,i بترتیب توان مصرفی و تولیدي در شینه ni میباشند. V و δ نشانگر اندازه و زاویه ولتاژ شینه ها میباشند و Yikاندازه ادمیتانس خطوط و θik زاویه آن می باشد. - 4 - - 5 - - 6 - که در آن Xk و Rk راکتانس و مقاومت خط واصل شینههاي k و i میباشند.
-4 قیود
بمنظور جایابی DG در شبکه توزیع میبایست قیود شبکه و همچنین تجهیزات شبکه لحاظ شود.
-1-4 قید تعادل توان
براي هر شینه از شبکه توزیع میبایست قید تعادل توان که بصورت زیر تعریف میشود برقرار باشد.[17]
