بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه به علت گستردگی استفاده از انرژي الکتریکی و کمبود ذخایر انرژي، توجه به تلفات از مهمترین مسائل پیش روي صنعت برق می باشد. تحویل انرژي مطلوب و مصرف بهینه آن در سیستمهاي الکتریکی همواره لازم و ضروري است. از آنجا که بخش زیادي از انرژي برق به صورت انرژي الکتریکی نمی توان ذخیره کرد، پس صرفه جویی در انرژي، امري مهم تلقی می شود. مصرف بهینه انرژي هم از نظر مصرف کننده و هم از نظر تولید کننده سودمند می باشد. از نظر مصرف کننده صرفه جویی در مصرف انرژي منجر به کاهش هزینه برق و از نظر تولید کننده کاهش قیمت تمام شده تولید برق و در نهایت سود بیشتر می شود. به منظور کاهش تلفات راهکارهایی چون افزایش تولید انرژي، تغییر توپولوژي شبکه، جبران توان راکتیو، مدیریت مصرف، به عنوان گزینه هاي اجرایی مطرح می باشند.
در این مطالعه از روش افزایش تولید به صورت پراکنده و مدیریت بار جهت کاهش تلفات انرزي استفاده شده است. در این تحقیق با استفاده از منابع تولید پراکنده و مدیریت سمت بار کاهش تلفات انرژي انجام می دهیم. در مورد منابع تولید پراکنده، مقدار تولید و مکان نصب منابع مهم است. در این تحقیق به کمک تخمین زن فازي و الگوریتم ژنتیک این عمل انجام شده است .در روش مدیریت بار با در نظرگرفتن پروفایل مصرف روزانه 24 - ساعته - با کاهش مصرف در زمانهاي پیک مصرف و شیفت بار ها به زمانهاي با مصرف کمو در نهایت با مدل کردن منحنی انعطاف پذیر بار کاهش تلفات انرژي انجام می گردد. روش هاي ذکر شده را روي شبکه هاي 33 و 69 باس توزیع آزمایش کرده ایم و نتایج قابل قبولی اخذ شده است.
کلمات کلیدي:منابع تولید پراکنده،مدیریت سمت بار ،تخمین زن فازي،الگوریتم ژنتیک،پروفایل بار،تلفات انرژي
.1 مقدمه
یکی از موضوعاتی که در برنامه ریزي و بهره بردا ري ازسیستم قدرت مورد توجه می باشد، تلفات انرژي الکتریکی است. مقداربهینه تلفات از مواردي است که دستیابی به آن نیازمند مطالعات فنی و اقتصادي است. کاهش تلفات انرژي الکتریکی، راهکاري جهت افزایش ظرفیت شبکه تولید، انتقال و توزیع است، بدون آنکه درامر تولید سرمایه گذاري کرده باشیم. تلفات در شبکه هاي الکتریکی عامل به هدر رفتن مقادیربسیار زیادي انرژي و سرمایه و در نتیجه عدم استفاده بهینه از آن می باشد. بنابراین پرداختن به این مقوله می تواند در جهت بهبود شبکه و ذخیره سرمایه جهت گسترش کمی آن بسیار تاثیر گذار باشد.
تلفات در سیستمهاي قدرت در سه بخش شامل تولید،انتقال ،توزیع، وجود دارد که تلفات در بخش توزیع به خاطر پیچدگی شبکه توزیع بیشتر می باشد.[1] جلوگیري از افزایش تلفات انرژي در سیستم هاي الکتریکی یک نوع صرفه جویی در مصرف انرژي الکتریکی می باشد. با افزایش تلفات انرژي باعث بالا رفتن مصرف و در نهایت منجر به مدار امدن واحد هاي نیروگاهی با بازده پایین و پرهزینه می شود. با این کار هزینه تولید انرژي بالا می رود و از نظر تولید کننده این کار سود کمتري در پی خواهد داشت. علاوه بر سود کمتر در دراز مدت هزینه هاي احداث نیروگاه و توسعه خطوط انتقال، افزایش محدویت در ظرفیت هاي موجود، کاهش ضریب اطمینان سیستم خواهد شد.
از نظر مصرف کننده نیز تلفات انرژي باعث افزایش هزینه هاي برق مشترکین می گردد زیرا قیمت نهایی انرژي بالا میرود. از جمله راهکارهاي کاهش تلفات می توان به مواردي نظیر کنترل عبور توان راکتیو، تغییر سطح مقطع هادیها، تغییر سطح ولتاژ، مدیریت بار ترانسفورماتور، مدیریت بار، تغییر توپولوژي شبکه فوق توزیع وافزایش تولید اشاره نمود. مدیریت مصرف انرژي که باعث کاهش تلفات انرژي می شود از نظر دوره زمانی به سه دوره تقسیم می شود. دوره زمانی کوتاه مدت ،که با تغییر زمان مصرف از پیک به زمان هاي غیر پیک از روش هاي این دوره زمانی است، در دوره زمانی میان مدت و بلند مدت که بهبود شبکه هاي توزیع، استفاده از سیستمهاي با تجهیزات مدرن، استفاده از تجهیزات کنترل انرژي، افزایش تولید معمولا در این دوره ها انجام می شود.
در این تحقیق جهت افزایش تولید جهت مدیریت مصرف انرژي از منابع تولید پراکنده استفاده شده است.
مزایاي استفاده از منابع تولیدات پراکنده تا حدي است که انتظار می رود در آینده اي نزدیک تولیدات پراکنده نقش مهمی در بهره برداري و برنامه ریزي سیستم هاي قدرت ایفا کنند. استفاده از منابع تولید پراکنده در سیستم هاي قدرت می تواند مزایایی از قبیل: کیفیت توان، بهبود پروفایل ولتاژ، کاهش تلفات و پیک سایی، افزایش قابلیت اطمینان و کاهش تراکم خطوط را به همراه داشته باشد.[2] منابع تولیدات پراکنده انواع مختلفی دارد که می توان از بین آن ها توربین گازي احتراقی، توربین کوچک، وسایل ذخیره انرژي، توربین بادي، انرژي بیو مس، پیل سوختی و سلول خورشیدي نام برد[3]
امروزه سهم انرژي هاي تولیدي ناشی از منابع تولید پراکنده در سیستمهاي قدرت به شدت بالا رفته است این منابع در سیستمهاي توزیع نقش عمده اي بازي می کنند. در کشورهاي توسعه یافته منابع تولید پراکنده با انرژیهاي تجدید پذیر براي تولید برق استفاده می شود که خود منجر به کاهش سوخت هاي فسیلی و در نهایت کاهش گاز هاي گلخانه اي نیزمی شود5]و. [4 از انجا که در این کشورها سیستم هاي قدرت تجدید ساختار شده است هر فردي می تواند از منابع تولیدپراکنده با سوخت تجدید پذیر استفاده کند و به شبکه قدرت انرژي بدهد.[6 ] در این کشور ها انرژي الکتریکی به عنوان یک کالا است که خریداران و فروشندگان با هم قرار داد خرید و فروش می بندند.
در نتیجه با کاهش تلفات انرژي که باعث صرفه جویی ان می شود هم خریدار و هم فروشنده سود می برد. استفاده از منابع تولید پراکنده در مکان هاي مناسب از سیستم توزیع در صورتی که اندازه بهینه داشته باشد باعث کاهش تلفات انرژي شبکه می شود.[7 ] روش هاي مختلفی در تحقیقات انجام شده در مکان یابی منابع تولید پراکنده استفاده شده است .[8-9] در این مطالعه به کمک تخمین زن فازي مکان مناسب منابع تولید پراکنده و به کمک الگوریتم ژنتیک اندازه بهینه انها تعیین می کنیم. براي انجام تخمین مکان مناسب منابع تولید پراکنده، از ضریب حساسیت تولید در باس ها استفاده شده است.
کاهش تلفات در کل سیستم با تزریق توان اکتیو و راکتیو به بعضی از باس هاکه کل سیستم از تولید در آنها متاثر می شودصورت می گیرد. این باس ها به عنوان باس هاي حساس شناخته می شوند و ضریب حساسیت در آنها بالا می باشد. یکی از ورودیهاي تخمین زن همین ضریب حساسیت است و دو ورودي دیگر نیز شامل میزان توان ظاهري تزریقی به هر باس و ولتاژ هر باس در نظر گرفته ایم. هر سه پارامتر ذکر شده با انجام پخش بار در سیستم محاسبه می گردند. با اعمال این سه پارامتر به تخمین زن، میزان مناسب بودن مکان روي هر باس به صورت احتمال بدست می آید، که باس با احتمال بیشتر به عنوان مکان مناسب انتخاب می گردد.
با پیدا شدن مکان مناسب منابع مقدار بهینه آنها از طریق الگوریتم ژنتیک بدست می آوریم به این صورت که با نصب منبع در باس مورد نظر میزان توان اکتیو و راکتیو آن را با هدف کاهش تلفات کل انرژي سیستم محاسبه می گردد. علاوه بر منابع تولید پراکنده با اعمال مدیریت بر روي بار ها نیز می توان تلفات انرژي را کاهش داد .مدیریت باریعنی کنترل بار هاي الکتریکی با استفاده از تکنیکهاي توسعه یافته جهت بهبود بهره وري انرژي.[ 10] پس در سمت مصرف کننده نیز با کنترل مصرف در زمان هاي پیک ،با انتقال مصرف از زمان هاي پیک به زمان هاي غیر پیک ،یا با داشتن مصرف کننده هایی با منحنی بار قابل انعطاف می توان با تغییر زمانهاي مصرف، کاهش تلفات انرژي را داشته باشیم.
با انجام تکنیک هاي مدیریت بار می توان مقداري قابل توجه تلفات انرژي را کاهش داد تا اولا هزینه مصرف انرژي برق مصرف کننده کم شود ثانیا هزینه هاي سرمایه گذاري تولید کننده پایین بیایدو همچنیین قابلیت اطمینان سیستم بالا رود.[11 - 12]در ادامه در بخش 2 فرمولبندي مسئله جهت تخمین زن فازي و در بخش 3 تشریح تخمین زن فازي در بخش 4 تابع هدف و پارامتر هاي الگوریتم ژنتیک و در بخش 5 مدیریت بار و تکنیک هاي آن شرح می دهیم و در قسمت 6 شبیه سازي و در نهایت در بخش 7 نتیجه گیري انجام می شود.
.2 فرمول تلفات و ضریب حساسیت تلفات نسبت به تزریق توان اکتیو
تلفات کل سیستم طبق فرمول - - 1 می باشدکه در فرمول فوق Slineتلفات خط بین باسi,j میباشد و باشد.تلفات بین خطوط طبق فرمول - 2 - بدست می ایددر فرمول - ٢ - Si,j,Sj,i به تر تیب توان عبوری از باس jبه iو از iبهj می باشد.که از فرمول - ٣ - به دست می اید.که I*i, j مزدوج جریان عبوري از هر خط وVi ولتاژ هر باس می باشد.که تلفات حقیقی ، بخش حقیقی رابطه فوق را تشکیل میدهد.ضریب حساست تلفات در واقع ازمساوي صفر قرار دادن نسبت تغییرات تلفات انتقال به تغییرات تزریق توان اکتیو به باس بدست می ایدارتباط تلفات خط انتقال به توان اکتیوو راکتیو تزریقی به باس طبق فرمول - 4 - میباشد.[13]در فرمول - 4 - ، Q,P,PL به ترتیب تلفات خط و توانهاي اکتیو و راکتیو تزریقی به باسi ام می باشدو ضرایب β و α طبق روابط - - 5و - - 6 محاسبه می گردند.
