بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مسایلی همچون تجدیدساختار، مسایل زیست- محیطی، مشکلات و محدودیتها در احداث خطوط انتقال جدید، سبب ورود روز افزون سیستمهاي تولید پراکنده شده است.[1] واحدهاي تولید پراکنده با توجه به مشخصات، تکنولوژي و مکان اتصال به شبکه، میتوانند تأثیرات مثبتی از جمله بهبود قابلیت اطمینان را روي شبکههاي توزیع بوجود آورند. بنابراین با افزایش استفاده از تولیدات پراکنده و همچنین مسائل فنی و مالی این تکنولوژيها، مسائل جدیدي از جمله تعیین ظرفیت و مکان اتصال این تجهیزات به شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. هدف این مقاله ارائه روشی مناسب جهت مکانیابی و تعیین ظرفیت منابع تولید پراکنده به منظور بهینهکردن شاخصهاي قابلیت اطمینان - با در نظر گرفتن قیود اقتصادي - و همچنین کاهش میزان خاموشیهاي ناشی از افتادگی ولتاژ١ در شبکه توزیع میباشد. در انتها نتایج روش پیشنهادي، بر روي شبکه تست 33 شینه اصلاح شده IEEE آورده شده است.
-1 مقدمه:
طی چند دهه اخیر، مدیریت و مالکیت صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی گردیده است. این تغییرات عمدتاً با هدف افزایش بازده بهرهبرداري و تشویق سرمایهگذاران در صنعت برق بوده است. این تحولات از یکسو و عواملی همچون آلودگی محیط زیست، مشکلات احداث خطوط انتقال جدید و پیشرفت فناوري احداث واحدهاي تولید پراکنده و.... باعث افزایش استفاده از این منابع شده است، به طوریکه بر اساس تحقیقات انجام شده توسط مراکز پژوهشی معتبر همچون EPRI، تا پایان سال 2010 میلادي، تولید بیش از 25 درصد ظرفیت نصب شده در جهان، مربوط به واحدهاي تولید پراکنده میباشد.[2]
امروزه کشورها و مؤسسات گوناگون، تعاریف مختلفی براي اصطلاح تولید پراکنده پیشنهاد کردهاند، اما تولید پراکنده معمولاً به واحدهاي تولیدي با ظرفیت کمتر از 10 مگاوات اطلاق میگردد که به طور مستقیم به شبکههاي توزیع یا سرویس مشترکین متصلند.[3] عوامل محرك فراوانی باعث افزایش تمایل به بکارگیري سیستمهاي تولید پراکنده شده است. به طور کلی این عوامل جایابی منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع به منظور بهینه کردن شاخصهاي قابلیت اطمینان با الگوریتم PSO و تصمیمگیري چند معیاره را میتوان از سه دیدگاه به شرح زیر تقسیمبندي نمود:[4]
-1 مزایاي تولید پراکنده براي مصرفکنندگان: از جمله این موارد میتوان به افزایش قابلیت اطمینان انرژي الکتریکی، تهیه انرژي الکتریکی با کیفیت مطلوب مورد نیاز، تهیه انرژي مورد نظر در مکان مناسب، کاهش هزینه پرداختی براي انرژي الکتریکی و.... اشاره کرد.
-2 مزایاي تولید پراکنده براي شرکت هاي برق: از جمله این مزایا میتوان به محدود کردن میزان ریسک و تهدیدات به دلیل اندازه، انعطافپذیري، مدت زمان نصب و راهاندازي سریع منابع تولید پراکنده و همچنین پرهیز از صرف هزینه- هاي ناشی از عدم قطعیت در پیشبینی میزان بار و ظرفیت در دسترس اشاره کرد.
-3 مزایاي ملی منابع تولید پراکنده: کاهش گازهاي گلخانه- اي، افزایش بازدهی سرمایهگذاريهاي مختلف به دلیل بهبود قابلیت اطمینان و کیفیت برق تحویل شده به مصرفکنندگان از جمله مزایاي ملی استفاده از منابع تولید پراکنده میباشد. واحدهاي تولید پراکنده میتوانند تأثیرات مثبت قابل توجهی را روي شبکههاي توزیع بوجود آورند. از مهمترین این اثرات که شرکتهاي توزیع را در نصب و راهاندازي این واحدها تشویق مینماید، میتوان به بهبود قابلیت اطمینان، بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات در شبکههاي توزیع اشاره کرد. البته میزان این تاثیرات به مشخصات، تعداد و موقعیت احداث واحدهاي تولید پراکنده وابسته است، که این امر در حقیقت مؤید ضرورت جایابی و تعیین ظرفیت مناسب این واحدها میباشد.
تاکنون مطالعات متعددي در زمینهي ارزیابی قابلیت اطمینان شبکههاي توزیع انرژي الکتریکی انجام گردیده که در تمامی مطالعات، راهکارهایی جهت محاسبهي شاخصهاي قابلیت اطمینان در شبکه ارائه شده است.[5] این مقاله از دو بخش کلی تشکیل شده است، در بخش اول با استفاده از روش تکاملی Particle Swarm Optimization - PSO - به مکانیابی و تعیین ظرفیت منابع تولید پراکنده، جهت بهبود شاخصهاي قابلیت اطمینان پرداخته شده است. اما از آنجا که در این موضوع، ما با چندین معیار - شاخصهاي قابلیت اطمینان و سود سیستم - روبرو هستیم، در بخش دوم با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی - ١ - AHP، به تعیین و انتخاب بهینهترین حالت از میان حالتهاي مختلف بهینه پرداخته شده است.
روشهاي متعددي در خصوص مدلسازي و ارزیابی قابلیت اطمینان شبکههاي توزیع مطرح و ارائه شده است و تحقیقات و مطالعات در این زمینه همچنان ادامه دارد، به طورکلی روش- هاي ارزیابی قابلیت اطمینان شبکههاي توزیع را میتوان به دو دسته عمده تحلیلی و شبیهسازي تقسیم نمود. در روشهاي تحلیلی که کاربرد فراوانی در مطالعات مهندسی قابلیت اطمینان سیستمهاي توزیع دارند، فیدر و تجهیزات مربوطه در قالب ریاضی به صورت اجزاي سري یا موازي مدل میشوند و شاخصهاي مربوطه در زمان نسبتاً کوتاهی محاسبه میشوند.
در روشهاي شبیهسازي، فرآیند واقعی رفتار تصادفی سیستم شبیهسازي شده، سپس با تکرار شبیهسازيها میتوانیم به نتایج دقیقتر پارامترها و شاخصها دست یابیم، لازم به ذکر است که ارزیابی مبتنی بر این روشها نیاز به صرف زمان زیادي دارد. در این مقاله از روش تحلیلی جهت محاسبه شاخصهاي قابلیت اطمینان استفاده شده است، این روش بر اساس مدهاي خطا و بررسی اثر آنها - ٤ - FMEA میباشد.[6] با توجه به هدف این تحقیق که بهبود شاخصهاي قابلیت اطمینان و کاهش میزان خاموشیهاي ناشی از افتادگی ولتاژ میباشد، مدهاي خطا بر اساس وقوع اتصال کوتاه در باسها و خطوط انتقال شبکه که منجر به افتادگی ولتاژ میگردد،تعریف میشوند.
همچنین دسترسی یا عدم دسترسی - Up or Down - تغذیه بارها، بر اساس میزان حساسیت تجهیزات مصرف کننده - نقاط بار - نسبت به افتادگی ولتاژ تعیین میگردد و شاخصهاي قابلیت اطمینان در هر یک از نقاط بار، بر اساس مطالعات پخشبار و اتصال کوتاه مربوط به هر مد خطا مشخص میشود. در این میان نکته مهم و قابل توجه آن است که در شبیه سازي و مطالعات هر یک از مدهاي خطا، میبایست تأثیر ساختار شبکه - در حضور منابع تولید پراکنده - و وجود سکسیونرها به طور صحیح مدلسازي شود. با توجه به شرایط ذکر شده در بالا، میتوان مراحل ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه را به طور خلاصه به شرح زیر بیان کرد :
-1 اعمال تغییرات در ساختار شبکه با توجه به حضور منابع DG - مطابق بخش - 3
-2 مدلسازي شبکه براي تمامی مدهاي خطا
-3 انجام مطالعات اتصالکوتاه و پخشبار و محاسبه ولتاژ نقاط مصرف در مدهاي خطا
-4 تعیین دسترسی یا عدم دسترسی تغذیه بارها، با توجه به ولتاژ بدست آمده از مرحله3 و میزان حساسیت تجهیزات مصرف کننده - نقاط بار - نسبت به افتادگی ولتاژ - وضعیت UP یا Down بودن هر نقطه بار -
-5 تعیین متوسط زمان خاموشیها، که در هر مد خطا، نقاط مصرف قطعاً در یکی از 3 دسته زیر قرار میگیرند :
الف - نقاط باري که اصلاً تحت تأثیر قرار نمیگیرند.
ب - نقاطی که با عمل کلیدزنی، از مسیر دیگر تغذیه میشوند. زمان خاموشی این نقاط بار - TFL+TSW - در نظر گرفته میشود.
ج - نقاط باري که تا پایان زمان تعمیرات، بدون برق میمانند، زمان خامو شی این نقاط بار در نظر گرفته میشود. که TFL ، مدت زمان یافتن محل خطا، TSW مدت زمان کلید زنی و TRP مدت زمان تعمیرات و رفع خطا میباشد.
-6 با توجه به نرخ وقوع خطا - اتصال کوتاه - و متوسط زمان خاموشی هر نقطه بار، شاخصهاي مربوطه بر اساس روابط - 7-4 - محاسبه میشوند.[7]
