بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه بکارگیری منابع تولید پراکنده در شبکه توزیع جهت بهرهگیری از انرژیهای نو در صورت جایابی صحیح سبب کاهش قابل ملاحظه تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ و افزایش قابلیت اطمینان سیستم می شود. از طرفی نصب منابع توان راکتیو در شبکه توزیع سبب کاهش مؤلفه توان راکتیو شده و این امر باعث کاهش تلفات و اصلاح پروفیل ولتاژ در شبکه و افزایش ظرفیت سیستم می شود. از این رو مکان و اندازه منابع توان اکتیو و راکتیو در سیستم توزیع موضوعی بسیار مهم در بعد فنی و اقتصادی است. و از جنبههای مختلف نیاز به نگرش دارد، مانند: سطح نفوذ منابع تجدیدپذیر، ساختار سیستم توزیع، وجود ریزشبکه و حالات عملکرد ریزشبکه، تغییرات بار در ساعات مختلف و .... این مقاله رویکردی برای جایابی و تعین اندازه بهینه منابع توان اکتیو و راکتیو در ریزشبکه سیستم توزیع در حالت اتصال به شبکه ارائه داده است که این عمل به صورت همزمان انجام شده و باعث کاهش تلفات سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ شده است. در این مقاله از الگوریتم ژنتیک که ابزاری قدرتمند در حل مسائل به شمار میرود استفاده شده است. روش ارائه شده بر روی سیستم استاندارد 69 باس تست شده وکیفیت عملکرد بررسی شده است.
کلمات کلیدی: جایابی بهینه، منابع تولید پراکنده، منابع توان راکتیو، تلفات سیستم، پروفیل ولتاژ، الگوریتم ژنتیک
.1 مقدمه
امروزه دلایل و موضوعات مختلفی از قبیل: افزایش نرخ مصرف انرژی ، نیاز به کاهش تلفات سیستم ، به تعویق افتادن ارتقا سیستم های توزیع و نیاز به افزایش قابلیت اطمینان باعث روی آوردن به منابع تجدیدپذیر شده است. .[4-1] افزایش نگرش به منابع تجدیدپذیر و پیشرفت محسوس صنعت برق و... میتواند دلایلی برای تبدیل شبکه توزیع معمولی به سیستم توزیع مدرن که اصطلاحاً ریزشبکه گفته میشود باشند. ریزشبکه میتواند شامل مجموعه ای از منابع تولید پراکنده - DG - ،واحدهای ذخیره ساز و بارهای قابل کنترل که به سیستم ولتاژ پایین وصل شده اند باشد ، و در حالات غیرمستقل - اتصال به شبکه - و مستقل - جزیره ای - عمل کند.[18] هر نوع تولید انرژی در ظرفیتهاینسبتاً کم که در محل مصرفکننده ویا در نزدیکیآن - عمدتاً در بخش توزیع شبکه قدرت - صورت پذیرد و بدون در نظر گرفتنفنّاوری مورد استفاده در پروسه تولید آن، نوعی تولید پراکنده محسوب میشود .
تولید پراکنده می تواند به صورت جدا از شبکه - Stand Alone - ویا به صورت متصل به شبکه توزیع - - grid connected انرژی الکتریکی تولید کند. از طرف دیگر نیاز به تولید توان راکتیو در شبکههای قدرت به دلیل القایی شدن شبکههای قدرت لزوم استفاده از منابع تأمینکننده توان راکتیو - - DRS را موجب شده است. که این امر باعث کاهش تلفات سیستم ، بهبود پروفیل ولتاژ و افزایش ظرفیت در سیستم های توزیع می گردد.در دههی گذشته تلاش های بسیاری برای استاندارد سازی ریز شبکه ها صورت گرفته است .[5] ریزشبکه ها از جنبه های مختلفی از قبیل : کاهش تلفات سیستم توزیع[6] ، مدیریت منابع تولید پراکنده [10-7] ،کنترل وحفاظت شبکه توزیع12]،[11 ، جبران توان راکتیو[13] ، بهبود عدم تعادل ولتاژ[14] ، استراتژی ها کنترل پیشرفته و طراحی ریز شبکه هوشمند15]،8،[4 مورد مطالعه قرار گرفته اند.
به دلیل افزایش روز افزون رویکرد به منابع تجدید پذیر ونیاز به ظرفیت بیشتر در سیستم های توزیع در این مقاله جایابی منابع تجدیدپذیر که شامل منابع خورشیدی ، بادی و نیروگاه های بیوماس است ، وهمچنین جایابی و تعیین اندازه منابع توان راکتیو به طور هم زمان با توجه به شرایط سیستم انجام شده است.[19] جایابی منابع تولید پراکنده براساس توابع هدف متفاوت در مقالات مختلف مورد بررسی قرار گرفته است؟این مسئله براساس کاهش تلفات سیستم در×بًٍب و بر اساس کاهش تلفات و هزینه انرژی فروخته نشده دربٌٍب موردمطالعه قرارگرفته است؟همچنین بهبود شاخصهای قابلیت اطمینان در مرجعبٍٍب و با در نظر گرفتن بار متغیر دربٍَب مدنظر قرارگرفته است از سوی دیگر جایابی منابع توان راکتیو در مرجعبٍُب بر اساس کاهش تلفات و با در نظر گرفتن منحنی بار متغیر و در مرجع ]ٍِب بر اساس کاهش تلفات و محدودیتهای شبکه موردبررسی قرارگرفته است؟ در این مقاله دو تابع هدف برای بهینه سازی در نظر گرفته شده: کاهش تلفات سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ ،و این اهداف در حالتی که ریز شبکه به شبکه ی اصلی متصل شده ارزیابی می شوند.
در این جا منابع توان راکتیو بانک های خازنی در نظر گرفته شده اند،که به دلیل هزینه کمتر، تلفات پایین، هزینه تعمیر و نگهداری حداقل، اقتصادی تر بودن، قابلیت انعطاف در کاربرد و عدم نگرانی در جدا شدن آنها از سیستم نسبت به دیگر منابع توان راکتیو در سیستم توزیع ،انتخاب شده و تأثیر به سزایی در کم کردن تلفات سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ دارند. در این مقاله با استفاده از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک در محیط نرم افزار - MATLAB - مسأله تعیین همزمان تعداد و مکان بهینه منابع توان اکتیو و راکتیو در شبکه های توزیع شعاعی ارائه شده است ؟در این بهینه سازی در تکمیل مطالعات قبلی در این زمینه ، مجموع توان منابع اکتیو و راکتیو در نظر گرفته شده و در مکان و اندازه ی بهینه با گام مشخص توسط الگوریتم ژنتیک جایابی می شوند .
این عمل با هدف کاهش تلفات و اصلاح پروفیل ولتاژ به صورت کاملا دقیق و بهینه انجام میپذیرد.در روش ارائه شده توسط الگوریتم ژنتیک کروموزوم هایی ازمیان جواب های شدنی سیستم که حاوی اطلاعاتی نظیر مکان و اندازه DG وDRS هستند ، انتخاب شده و محاسبات پخش بار بر روی شبکه پیشنهادی انجام می گیرد سپس با توجه به تابع هدف پیشنهادی بهترین جواب از میان جواب های کاندیدا×ارائه می گردد. برای به دست آوردن تلفات شبکه و پروفیل ولتاژ شین ها از پخش بار رفت و برگشتی شبکه های شعاعی×استفاده شده استبٍّب.اهداف اصلی این مقاله که مربوط به جایابی منابع توان اکتیو و راکتیو در حالت اتصال به شبکه است به صورت زیر دسته بندی میشود:
-1حداقل کردن تلفات سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ -2در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده مانند:توربین بادی، ماژول های فتوولتاییک ، نیروگاه های بیوماس و منبع توان راکتیو: بانک خازنی
-3در نظر گرفتن پروفیل بار
الگوریتم ارائه شده بر روی سیستم توزیع 69 باس IEEE شبیه سازی شده و نتایج مورد نظر به دست امده است .این مقاله به صورت زیر دسته بندی شده : فرمول بندی مسئله و الگوریتم بهینه سازی مورد استفاده و مدل های استفاده شده برای ژنراتورها و بارها، بررسی جایابی منابع برای سیستم توزیع 69 باس IEEE و در نهایت نتیجه گیری.
.2 فرمول سازی مسئله و الگوریتم بهینه سازی
.1,2 مدل سازی اجزا سیستم
برای یافتن جایگاه بهینه ی DRS وDG ها در ریز شبکه سیستم توزیع ، بارها و واحد های DG و همچنین DRS ها مدل شده اند. برای این کار بارها با استفاده از روش [16] IEEE-RTS مدل شده اند. منابع توان راکتیو - DRSها - به
