بخشی از مقاله
چکیده - ورود منابع تولید پراکنده به شبکههایتوزیع الکتریکی، نیازمند اصلاح و بروز رسانی دیدگاه حاکم بر طراحی و بهرهبرداری از این نوع شبکه ها می باشد. با توجه به این که سهم عمده درآمد حاصله از تولید برق در نیروگاه های مقیاس کوچک فقط برای توان اکتیو تولیدی بوده و توان راکتیو تولیدی DGها ارزش گذاری نمی گردد، بنابراین مشارکت مولدهای مقیاس کوچک در مدیریت توان راکتیو شبکه بسیار کم رنگ میباشد. در این مقاله مسئله یافتن مکان و ظرفیت مناسب منابع تولید پراکنده و خازن ها را بصورت همزمان و با هدف بهبود پروفیل ولتاژ و افزایش پایداری ولتاژ شبکه با بکارگیری الگوریتم ژنتیک در یک شبکه 33 باسه مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی اثر بخشی و کارآیی روش پیشنهادی را نمایش می دهد.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر رویکرد جدیدی برای بهینهسازی و تغییر سیستمهای قدرت از ساختار سنتی به ساختاری جدید با مالکیتهای خصوصی، صورت گرفته است. در نتیجه این تغییر و نیز تحول چشمگیر در زمینه فنآوریهای تولید پراکنده، انتظار میرود که نیروگاه های مقیاس کوچک، همچون توربوژنراتورهای بادی، آبی و گازی کوچک، فتوولتائیکها، میکروتوربینها، پیلهای سوختی و واحدهای تولید همزمان برق و حرارت نقش مهم و اساسی را درصنعت برق ایفا کنند.
بدون تردید، ورود منابع تولید پراکنده به شبکههایتوزیع الکتریکی، نیازمند اصلاح و بروز رسانی دیدگاه حاکم بر طراحی و بهرهبرداری از این شبکه ها می باشد تا بتوان از آثار مثبت توسعه منابع تولید پراکنده همچون کاهش تلفات الکتریکی، افزایش کیفیت توان، افزایش پایداری شبکه و بطور کلی کاهش هزینه های خدمات دهی، بهرمند گردد. جهت نیل به اهداف مذکور، رعایت اصول، استانداردها و ضوابط خاص فن آوری های یاد شده و انجام تحلیلهای دقیق و مناسب ضروری است .
تاکنون مطالعات متعددی بمنظور جایابی بهینه تولید پراکنده شامل تعیین مکان و اندازه این منابع انجام یافته است. نویسندگان در [1] یکی از روشهای لاگرانژ - مرتبه دوم - را جهت جایابی تولید پراکنده با هدف کاهش تلفات در سیستم توزیع بکار بردهاند. همچنین در مرجع [2] از ارتباط بین پخش بار بهینه و پایداری ولتاژ، بر اساس روش لاگرانژ، جهت تعیین مکانهای تولید پراکنده با هدف کاهش هزینههای سیستم و افزایش پایداری استفاده شده است.
خالصی، رضایی و حقیفام در [3]، یک تابع چندهدفه برای تعیین بهینه مکان و اندازه DG در سیستمهای توزیع با استفاده از روش جدیدی بر اساس برنامهریزی دینامیکی ارائه کرده اند. اهداف مدنظر، حداقلسازی تلفات سیستم، افزایش سطح قابلیت اطمینان و بهبود پروفیل ولتاژ بوده است و مدل بار بصورت متغیر با زمان در نظر گرفته شده است. نتایج مطالعه نشان می دهد که تلفات و قابلیت اطمینان شبکه شدیداً به موقعیت مصرف کننده، قدرت تقاضا شده از شبکه، نوع و ظرفیت منابع تولید پراکنده و موقعیتشان در شبکه وابسته است.
در [4] از الگوریتم اجتماع مورچگان جهت جایابی بهینه ترکیبی تولید پراکنده و ریکلوزر در شبکههای توزیع، جهت افزایش قابلیت اطمینان پیشنهادی استفاده شده است. همچنین در [5] فلاحی و همکارانش از الگوریتم بهینهسازی کلونی زنبور جهت تعیین تعداد، مکان و اندازه بهینه DG در سیستمهای توزیع با هدف کاهش تلفات و بهبود ظرفیت خط استفاده کرده اند. مرادی و عابدینی در [6]، با پیشنهاد الگوریتم جدیدی که ترکیبی از الگوریتم ژنتیک و بهینهسازی تجمع ذرات میباشد جهت تعیین مکان و اندازه بهینه DG با هدف حداقلسازی تلفات توان، تنظیم ولتاژ بهتر و پایداری ولتاژ در شبکههای توزیع استفاده نموده اند.
از راهکارهای سنتی جهت مدیریت توان راکتیو و بهبود پروفیل ولتاژ در شبکه های توزیع، انجام خازن گذاری در شبکه می باشد که در این خصوص نیز مطالعات فراوانی انجام و ارائه گردیده است.[7,8,9] با ورود DG ها به ساختار شبکه های توزیع در ایران، با توجه به این واقعیت که سهم عمده درآمد حاصله از تولید برق در نیروگاه های مقیاس کوچک فقط برای توان اکتیو تولیدی بوده و توان راکتیو تولیدی DGها ارزش گذاری نمی گردد، سرمایه گذاران اینگونه واحدها همواره بر حفظ ضریب توان نزدیک به یک در برق تولیدی تمایل دارند. در این مقاله با در نظر گرفتن واقعیت فوق و به منظور افزایش پایداری ولتاژ، مطالعه جایابی و تعیین ظرفیت بهینه همزمان منابع تولید پراکنده و خازن در یک شبکه توزیع نمونه با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه گردیده است.
-2 تعریف و فرمول بندی مسئله
یکی از مهم ترین و در عین حال ساده ترین شاخص های عرض یابی عمل کرد مناسب شبکه های توزیع برق، ارائه ولتاژ استاندارد به مشترکین می باشد. کنترل افت ولتاژ نه تنها بعنوان یکی از پارامترهای ارتقای کیفیت برق مطرح می باشد بلکه از نظر امنیت و پایداری شبکه و همچنین کاهش هزینه های بهره برداری نیز اهمیت زیادی دارد. بنابه تعریف، پایداری ولتاژ عبارتست از توانایی یک سیستم قدرت در نگهداری ولتاژ دائمی در همه باسهای سیستم بعد از بروز اغتشاش در شرایط مشخصی از بهره برداری، - اغتشاش ممکن است ناشی از خروج ناگهانی یکی از تجهیزات یا افزایش تدیریجی بار باشد - بطوریکه با افزایش توان الکتریکی انتقالی به بار، بتواند بار اضافه شده را تامین کند و هر دو مؤلفه توان و ولتاژ قابل کنترل بمانند.
بنابراین اگر سیستم بتواند بار الکتریکی را منتقل کند و ولتاژ از دست برود، سیستم ناپایدار ولتاژ است. فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ می دهد که افزایش بار باعث غیرقابل کنترل شدن ولتاژ در ناحیه مشخصی از سیستم قدرت گردد. در صورتی که حداکثر بار قابل تحمل یک باس را با Pmax نمایش دهیم و ولتاژ و توان فعلی باس مذکور بترتیب برابر V0 و P0 باشند، با اتصال منبع تولید پراکنده به ظرفیت PDG به باس فوق، منحنی بالای مجاز شبکه تجاوز کند.
