بخشی از مقاله
چکیده — در این مقاله ، جایابی همزمان منابع تولید پراکنده و بانک خازنی در شبکه توزیع جهت افزایش سوددهی سیستم در طول زمان برنامهریزي با استفاده از الگوریتم HSS بررسی شده است. مدلهاي مختلفی براي بار شامل صنعتی، تجاري و مسکونی همراه با منحنی بار روزانه و سالانه براي نزدیک شدن به شرایط واقعی لحاظ شده است و همچنین عوامل اقتصادي مانند نرخ تورم و نرخ بهره و رشد بار سالانه نیز مدل شدهاند.
هدف تعیین تعداد، مکان و اندازه بهینه منابع تولید پراکنده و خازن در سطوح مختلف بار شبکه توزیع میباشد بطوري که مجموع هزینه خرید و هزینه تعمیرات منابع تولید پراکنده و خازن و هزینه مربوط به تلفات طی مدت برنامهریزي در کمترین مقدار ممکن باشد تا سود آوري هر چه بیشتر در شبکه توزیع حاصل شود. مطالعات بر روي یک شبکه توزیع واقعی شامل ترکیبی از بارهاي مسکونی، تجاري و صنعتی اعمال و نتیجه شبیه سازيها نشان دهنده موفقیت مدل و روش حل پیشنهاد شده میباشد.
.1 مقدمه
منابع تولید پراکنده1 به مفهوم تولید توان بصورت غیر متمرکز با اتصال اتصال واحدها ي تولیدي کوچک به سیستم توزیع میباشد . این واحدهاي تولیدي میتوانند هم انرژي تجدیدپذیر - فتولتائیک، بادي، زمین گرمایی، آبی کوچک، بیومس و غیره - و هم انرژي غیرتجدیدپذیر - پیل سوختی، توربین گازي و غیره - باشند. درست است که امروزه نیروگاههاي متمرکز منبع اصلی تول ید توان میباشند اما تکنولوژي منابع تولید پراکنده به سرعت در حال گسترش است چون داراي مزایاي اقتصادي و فنی و مخصوصاً زیست محیطی فراوانی است.
منابع تولید پراکنده تأثیرات اساسی بر روي تلفات سیستم، پروفیل ولتاژ سیستم، پایداري شبکه، بارهاي حساس و هزینه تولید دارد. مزایاي مذکور زمانی حادث میگردد که اندازه و مکان یابی صحیحی از این منابع وجود داشته باشد[1]در. سیستم توزیع تقریباً %13 از توان تولیدي تلف میشود. این تلفات با نصب خازنهاي موازي در مکانهاي مناسب کاهش مییابد. مکان یابی و تعیین اندازه بهینه بانک خازنی امري غیرقابل اغماض هست.[2] از طرفی چون اکثر تکنولوژيهاي به کاربرده شده در منابع تولید پراکنده از ژنراتورهاي آسنکرون استفاده میکنند، نمیتوانند توان راکتیو به سیستم تزریق کنند.
براي رفع این محدودیت از بانکهاي خازنی استفاده میشود. جایابی مناسب منابع تولید پراکنده و بانکهاي خازنی باعث کاهش میزان تقاضاي توان حقیقی از شبکههاي انتقال میشود. از نتایج جایابی مناسب بانکهاي خازنی می توان به بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات توان حقیقی و راکتیو، تلفات پیک بار و همچنین کاهش تلفات انرژي در شبکههاي توزیع اشاره کرد.[3] مطالعات نشان میدهد که انتخاب نامناسب در اندازه و موقعیت DG، ممکن است تلفات سیستم را بگونهاي افزایش دهد که این مقدار بیش از زمانی شود که DG حضور نداشته است. [4] لذا جایابی و تعیین اندازه بهینه هر دو مورد امري ضروري و مهم ﺑﺸﻤﺎر میآید.
۲. الگوریتم بهینه سازي HSS
در این الگوریتم جمعیت اولیهاي متناسب با nPop در ابتداي برنامه تعریف میشود بعد از محاسبه نتایج، به اندازه ده درصد از کل جمعیت به عنوان مراکز کرهها انتخاب میشود و در نهایت مابقی ذرات به هر مرکز کره اختصاص می یابد و در یک شعاع محدودي اطراف مرکز کره مربوط به خود شروع به جستجو میکند و اگر ذرهاي توانست جوابی بهتر از مرکز کره خود بیابد جایگاهش با مرکز کره خود جابجا میشود که توضیحات بیشتر در مرجع [5] آورده شده است.
نحوه استفاده از این الگوریتم براي بهینه سازي مطابق شکل1 به این صورت است که در قسمت گسسته این الگوریتم مکانهاي منابع تولید پراکنده و خازن و در قسمت پیوسته اندازه مربوط به آنها تعیین میشود. تعداد ذرات 50 و تعداد تکرار حلقه اصلی برنامه 250 جهت بهینهسازي میباشد و تعداد مراکز کره نیز ده درصد تعداد کل ذرات میباشد . همچنین شعاع جستج و ذرات به دور مرکز کره خویش را 0 تا 1,1 در نظر گرفته شده است. در روابط فوق، Pi و Qi به ترتیب توان اکتیو و توان راکتیو باس i و P0i و Q0i نیز توانهاي اکتیو و راکتیو نامی باس i هستند. Vi ولتاژ باس i ، α و β نیز ضرایب وابستگی توانهاي اکتیو و راکتیو به ولتاژ در مدل بارهاي مختلف است.
.4 بار متغیر با زمان
از آنجا که مقدار بار در طول ساعات شبانه روز ثابت نیست براي نزدیک کردن مدل بار به واقعیت از منحنی بار استفاده شده است، بطوري که سه سطح بار براي هر روز در نظر گرفته شده است و براي هر ماه نیز یک روز بعنوان نماینده سایر روزهاانتخابشده است تا مدت زمان اجراي برنامه کاهش یابد . هزینه انرژي فروخته شده متناسب با نوع بار و زمان تحویل به آن متفاوت میباشد که این هزینهها در جدول2 آورده شده است.
.3 مدلسازي نوع بار مصرفی
در این مقاله براي نزدیکتر کردن شبیه سازي به شرایط واقعی از مدلهاي مختلف بار استفا ده شده است. در بسیاري از مقالات، بار اکتیو و راکتیو متصل به باسها ثابت فرض شده است. درحالی که، دامنه ولتاژ باسها در میزان توان مورد نیاز سیستم تأثیر میگذارند. در نتیجه با ثابت فرض کردن مقادیر توان اکتیو و راکتیو بار باسها نمی-توان به نتایج مطلوب رسید. بنابراین، براي ارزیابی الگوریتم پیشنهادي در شرایط واقعیتر بهره برداري که امکان ثابت بودن بار تا حدودي غیرممکن است، بار وابسته به ولتاژ در نظر گرفته شده است. در این مقاله، توان اکتیو و راکتیو بار باسها متناسب با نوع بار، وابسته به ولتاژ باسهاي سیستم لحاظ شده است. مدل ریاضی وابستگی ولتاژ بارها به صورت روابط - 1 - و - 2 - بیان میشوند.[6]
.5 شبکه مورد مطالعه
براي هرچه روشنتر شدن روابطی که در بخشهاي بعد آورده میشود، در این بخش شبکه مورد مطالعه معرفی می شود. شبکه مورد مطالعه یک شبکه 28 باسه میباشد که بصورت شعاعی به ترانس موجود در پست توزیع متصل شده است. این شبکه داراي بارهاي مختلف مسکونی، صنعتی و تجاري است که در شکل 4 نشان داده شده است و هریک از توانهاي اکتیو و راکتیو دریافتی بارها بنحوي به ولتاژ وابسته است . در این شبکه طول هر بخش خط 1 کیلومتر و محدوده ولتاژ هر باس بین 1/05 و 0/95 در نظر گرفته شده است. اطلاعات مربوط به بارها، خطوط و محدودیت توان عبوري خطوط در مرجع [6] موجود است.
همچنین هزینههاي مربوط به نصب، تعمیر و نگهداري منابع تولید پراکنده، نرخ تورم، نرخ بهره، رشد بار سالانه و زمان برنامهریزي در جدول3 آورده شده است. عبارت CostDG ، CostCap ، l ، i ، NDG و NCap به ترتیب هزینه مربوط به نصب هر منابع تولید پراکنده، خازن، شمارنده سطوح بار، شمارنده تعداد باسها، تعداد منابع پراکنده و خازنهاي متصل به هر باس میباشد. روابط 5 و 6 مربوط به هزینه تعمیرات منابع تولید پراکنده و خازنها در طول زمان برنامهریزي میباشد . این قسمت چون وابسته به زمان است و هزینه تعمیرات هر سال نسبت به سال پیشین متفاوت خواهد بود از مفاهیم نرخ تورم و نرخ بهره استفاده شده است.
