بخشی از مقاله
چکیده
امروزه صنعت برق در دنیا دستخوش تغییرات ساختاری به منظور دستیابی همزمان و دسترسی همه جانبه به شبکه برق و همچنین استفاده از مزایای تولید پراکنده است. با توجه به گستردگی و تعداد ادوات سیستم توزیع، حجم بالایی از سرمایه گذاری در سیستم قدرت به این بخش اختصاص یافته است. بنابراین با طراحی صحیح سیستم توزیع ضمن بهبود وضعیت سرویسدهی مشترکین می توان کارایی اقتصادی سیستم را نیز افزایش داد. در این مقاله، یک روش جدید برای جایابی تولیدات پراکنده با در نظر گرفتن تلفات و کیفیت توان در سیستمهای توزیع ارائه شده است. کارایی DG در هر شین سیستم توزیع با در نظر گرفتن مقدار بهبود پروفیل ولتاژ وکاهش تلفات و انرژی تامین نشده مدلسازی شده است. برای محاسبه مقدار کارایی از روش تحلیل پوششی داده ها استفاده گردیده است. همچنین برای محاسبه انرژی تامین نشده شبکه، از روشی مبتنی بر جستجوی ممنوع، با هدف کمینهکردن هزینه خاموشی مشترکین جهت بازیابی بار شبکه های توزیع در حضورDG استفاده شده است.
کلید واژه- تحلیل پوششی دادهها، جایابی تولیدات پراکنده، سیستمهای توزیع، کیفیت توان.
-1 مقدمه
بحث استفاده از مولدهای DG یکی از مباحث عمدهای است که امروزه در مجامع علمی از آن بسیار یاد میشود. DG در حقیقت به معنی تولید توان الکتریکی با استفاده از ژنراتورهای کوچک محلی میباشد. استفاده از شبکههای DG مزیتهای زیادی دارد این منابع قابلیت اتصال به شبکه توزیع را دارند و در مقایسه با ژنراتورهای بزرگ و نیروگاهها، حجم و ظرفیت تولید کمتری داشته و با هزینه پایینتری راهاندازی میشوند. همچنین اتصال آنها به شبکههای توزیع منافع و سودمندی های زیادی به دنبال دارد. از جمله مواردی که استفاده از واحدهای DG را توجیه پذیر میکند میتوان به مسائلی نظیر مسائل اقتصادی در توسعه تولید، کاهش آلودگی محیط زیست، بالا بودن بازدهی این منابع در تولید برق، بالا بردن کیفیت برقرسانی به مشتریان، کاهش تلفات در شبکههای توزیع، بهبود پروفیل ولتاژ، آزادسازی ظرفیت شبکه و بسیاری از موارد دیگر اشاره نمود.
به دلیل وجود ریسک و عدم قطعیت در بازارهای برق، واحدهای تولید پراکنده به علت آنکه از هزینه سرمایه-گذاری پایینی برخودار هستند، به یک گزینه مناسب و قابل قبول برای توسعه شبکههای توزیع تبدیل شدهاند. به دلیل کوچکی اندازه واحدهای تولید پراکنده، عملیات مکانیابی و ساخت آنها زمان کمی میبرد. علاوه بر این واحدهای تولید پراکنده این فرصت را مهیا میکنند که انعطاف بیشتری برای تامین سوخت تولید برق فراهم شود.[1] در مرجع [2] روشی برای شناسایی مکان و ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع در قالب یک مدل برنامهریزی فازی ارائه شده است. در 3] [جایابی تولیدهای پراکنده در فیدرهای توزیع با هدف کاهش تلفات توسط الگوریتم ژنتیک انجام شده است. در [4] مساله تعیین مکان و ظرفیت منابع تولید پراکنده در شبکه فشار متوسط در محیط تجدید ساختار شده مطرح و با بکارگیری یک الگوریتم جستجوی ابتکاری حل شده است.
در مرجع [5] مکانیابی DG بر اساس حداقل کردن تلفات و حداکثر کردن قابلیت اطمینان آورده شده است. در این مقاله یک DG مکانیابی شده و بار بصورت متغیر با زمان در نظر گرفته شده است. در [6] تاثیر مکان و تعداد DG بر روی قابلیت اطمینان ارائه شده است.روش محاسبه قابلیت اطمینان در این مقاله تحلیلی بوده و مدل بار نقطهای در نظر گرفته شده است. در این مقاله جایابی تولیدات پراکنده با در نظر گرفتن تلفات و کیفیت توان در سیستمهای توزیع انجام شده است. برای ارزیابی کیفیت توان از شاخصهای انرژی تامین نشده - ENS - و پروفیل ولتاژ استفاده شده است. در این مقاله ابتدا یک واحد DG در هر شین در نظر گرفته میشود و برای هر کدام از این حالتها مقادیر تلفات، انرژی تامین نشده و پروفیل ولتاژ شبکه محاسبه میشود. برای محاسبه انرژی تامین نشده، عملیات بازیابی با استفاده از الگوریتمی مبتنی بر جستجوی ممنوع در حضور DG با هدف کاهش هزینه خاموشی ارائه میشود.
در این الگوریتم قیودشعاعی ماندن شبکه، عدم تخطی از جریان مجاز خطوط و ولتاژ شینها و محدودیت ظرفیت منابع مدل شدهاند. در این مقاله با استفاده از روش تحلیل پوششی دادهها، مقدار کارایی DG با توجه به مقادیر تلفات، انرژی تامین نشده و پروفیل ولتاژ شبکه برای هر حالت بدست میآید. در نهایت حالتهایی که مقدار کارایی آنها بیشتر باشد بعنوان مکان مناسب برای DG در نظر گرفته میشود. در حقیقت مقدار کارایی، بیان کننده تاثیر DG بر روی تلفات، انرژی تامین نشده و پروفیل ولتاژ شبکه میباشد و هر چه بهبود این سه عامل توسط DG بیشتر باشد، مقدار کارایی آن نیز بیشتر است. این الگوریتم بر روی شبکه تست 32 شینه، که اطلاعات ان در پیوست آمده، اعمال شده و نتایج آن ارائه شده است. باید خاطرنشان کرد که رفتار دینامیکی منابع تولید پراکنده در این مقاله مورد نظر نبوده و عدم قطعیت در تولید DG در نظر گرفته نشده است. الگوریتم روش استفاده شده در این مقاله برای جایابی تولیدات پراکنده در شکل - 1 - آورده شده است.
-2 شاخصهای کیفیت توان
کیفیت برق از نظر افراد مختلف دارای تعابیر متفاوتی است. از نظر مشترکین، مشکل کیفیت برق به مواردی مربوط میشود که در تأمین برق آنها خدشهای وارد شود. از دیدگاه مسؤولین و کارشناسان شرکتهای توزیع، تخطی از استانداردهای مختلف مانند افت ولتاژ یا هارمونیک شبکه، کیفیت برق را خدشهدار میکند، برخی نیز کیفیت برق را همان کیفیت ولتاژ تعبیر میکنند.
کیفیت توان به سه دسته کلی تقسیم می شود ب:[7 -1 کیفیت ولتاژ -2 کیفیت تجاری -3 قابلیت اطمینان
·کیفیت ولتاژ: این دسته از کیفیت توان بیشتر بر روی شکل موج ولتاژ تاکید دارد. کیفیت ولتاژ شامل تغییرات فرکانس یا نوسانات در اندازه ولتاژ،تغییرات کوتا مدت ولتاژ Dips - ، Swell و قطعی های کوتاه مدت - ، تغییرات بلند مدت - Over/Under Voltage - ، حالتهای گذرا.
·کیفیت تجاری: این کیفیت مرتبط با توافقات بین شرکتها و مشترکین است مانند شرایط اتصال مشترکین جدید، نصب وسایل اندازه گیری، چگونگی تنظیم صورتحساب و خواندن کنتورها، و چگونگی پاسخگویی به مشکلات و شکایات مشترکین.
·قابلیت اطمینان: این دسته مهمترین جنبه کیفیت توان است. قابلیت اطمینان شبکه بوسیله توانایی شبکه برای تغذیه مداوم تقاضای مشترکین تعریف می شود و به دو جزء کلی تقسیم می شود: -1 کافی بودن ظرفیت تولید در بلند مدت -2 تغذیه مشترکین بدون هیچ قطعی در آن. قابلیت اطمینان شبکه بوسیله تعداد و مدت قطعی سنجیده می شود. اندیسهای متداول برای قابلیتاطمینان SAIFI ، SAIDI و ENS هستند. اگر چه محاسبه قابلیت اطمینان یک روش سرراست دارد اما برای مقایسه سطوح قابلیت اطمینان بین شرکتها یا کشورها باید دقت شود. برای مثال تجربه در انگلستان و هلند نشان داده که اطلاعات مهمترین مشکل ارزیابی قابلیت اطمینان است و تعاریف مختلف و فرایندهای اندازه گیری ممکن است باعث مبهم بودن این مقایسه ها شود. مثلا در انگلیس قطعیهای بیشتر از سه دقیقه جزء آمار قطعی محاسبه می شود در حالیکه در هلند قطعی های بالاتر از 1 دقیقه جزء آمار قطعی محاسبه می شود. هر چند زمان شروع محاسبه قطعی ها هم با هم متفاوت است زیرا بعضی از قطعی ها بطور اتوماتیک ثبت می شوند و بعضی دیگر به وسیله خبر دادن مشترکین. در این مقاله از اندیس ENS برای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه استفاده شده است.
-3 الگوریتم پیشنهادی بازیابی بار
برای جستجوی بهترین آرایش نهایی بازیابی شبکه از تکنیک جستجوی ممنوع استفاده میشود. الگوریتم جستجوی ممنوع یکی از مدرنترین روشهای ابتکاری برای حل مسائل بهینه سازی ترکیبی است که در 8] و [9 به عنوان یکی از موثرترین روشها در حل مسائل بیان شده است یک مشخصه جستجوی ممنوع نسبت به سایر روش های بهینهسازی، بهرهگیری آن از شکلهای انعطاف پذیر حافظهاست. از آنجا که ممکن است پس از چند تکرار متوالی پاسخ بدست آمده یکی از نقاط جستجوی مراحل قبل باشد. جواب های چند مرحله آخر درحافظهی کوتاه مدت قرار می گیردکه به آن فهرست ممنوع گفته میشود. بهترین پاسخ هرمرحله در فهرست ممنوعه قرار میگیرد و
