بخشی از مقاله
واژه هاي کلیدي: قابلیت اطمینان، نیروگاه هاي بادي، ظرفیت معادل
چکیده
در این مقاله پس از بررسی مشخصه تولید نیروگاه هاي بادي و معرفی شبکه تست مورد استفاده، شاخص هاي مهم قابلیت اطمینان تولید شامل LOLE و LOEE معرفی و محاسبه شده اند. سپس روش جدیدي جهت محاسبه این شاخص ها در شبکه هاي شامل نیروگاه بادي بر اساس برش هاي عرضی از اطلاعات روزانه سرعت باد ارایه شده است.
به منظور انجام محاسبات، اطلاعات آماري سرعت باد شهر اردبیل که طی 25 سال اخیر در سازمان هواشناسی گردآوري شده مورد استفاده قرار گرفته اند. در گام بعدي مفهومی با عنوان ”ظرفیت معادل نیروگاه هاي بادي“ و شاخص مربوط به آن یعنی ECGC معرفی شده و بر اساس مقادیر به دست آمده شاخص هاي قابلیت اطمینان در مراحل گوناگون، مورد محاسبه قرار گرفته است. نتایج حاصله بیانگر تأثیر چشمگیر استفاده از روش پیشنهادي در افزایش دقت محاسباتی است.
این نتایج می تواند تأثیر مهمی در تغییر رویکرد در برنامه ریزي هاي مربوط به توسعه تولید و بهره برداري از شبکه هاي شامل نیروگاه هاي بادي داشته باشد. علاوه بر این با توجه به تعیین دقیق تر ظرفیت معادل نیروگاه بادي توسط روش پیشنهادي، این روش می تواند در امکان سنجی نصب این نیروگاه ها در نقاط مختلف شبکه و مباحث اقتصادي مربوطه کاربرد داشته باشد.
-1 مقدمه
با توجه به اهمیت استفاده از انرژي هاي نو و توجه روز افزون به استفاده از این انرژي ها در تولید نیرو و همچنین ضرورت ارزیابی میزان تولید نیروگاه هاي تجدید پذیر و قابلیت اطمینان سیستم هاي قدرت شامل چنین نیروگاه هایی مباحث جدیدي در زمینه بررسی قابلیت اطمینان شبکه هاي قدرت مطرح شده است. در این میان نیروگاه هاي بادي به دلایل گوناگون بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. ورود چنین نیروگاه هایی به چرخه تولید به پیچیدگی هاي مربوط به برنامه ریزي هاي شبکه افزوده است.
بخش عمده این پیچیدگی ها مربوط به خصوصیت تصادفی تولید این نیروگاه هاست. بدین معنا که امکان قضاوت دقیقی در خصوص زمان و میزان تولید آنها وجود ندارد. در این مقاله از روش تحلیلی که بر اساس تشکیل جدول خروج نیروگاه هاست و روش COPT1 نامیده می شود جهت محاسبه مقادیر شاخص هاي قابلیت اطمینان سطح ترتیبی - HLI2 - 1 استفاده شده است. لیکن لازم به ذکر است که مبناي طرح پیشنهادي کاملاً مستقل از روش محاسبه و سطح ترتیبی ارزیابی قابلیت اطمینان بوده و براي دیگر روش ها و سطوح ارزیابی قابل تعمیم است.
-2 مدلسازي نیروگاه هاي بادي
نیروگاه هاي بادي معمولاً با نصب تعدادي از توربین هاي بادي ایجاد شده اند. این نیروگاه ها می توانند به شبکه هاي توزیع یا انتقال وصل شوند و یا به طور مجزّا از شبکه کار کنند. توان خروجی توربین هاي بادي بر اساس سرعت باد و این ویژگی ها تعیین می شود. بنابر این الگوي تولید نیروگاه بادي با شناخت از تأثیر سرعت باد و مدل توربین بادي قابل بیان است .
-1-2 الگوي سرعت باد شهر اردبیل
متداولترین روش جهت پیش بینی و قضاوت درباره سرعت باد یک منطقه رجوع به اطّلاعات آماري و بررسی دقیق آنهاست. اطّلاعات استفاده شده در این مقاله بر اساس آمار 25 ساله سرعت باد شهر اردبیل است که از سازمان هواشناسی اخذ شده است. میانگین سرعت باد منطقه در این مدت حدود 4 m/s بوده است.[2] منحنی توزیع احتمالاتی سرعت باد در این 25 سال که بر اساس فراوانی توزیع آن رسم شده.
لازم به ذکر است ارتفاع استاندارد جهت سنجش سرعت باد توسط سازمان هواشناسی 10 متري سطح زمین بوده و از آنجاییکه توربین هاي استفاده شده در این مقاله، روي برج هایی به ارتفاع 60 تا 80 متري از سطح زمین نصب می شوند، می بایست این اطّلاعات به طریقی به مقادیري مناسب تر جهت استفاده تبدیل شوند.
با توجه به عدم افزایش قابل توجه سرعت باد بعد از ارتفاع 50 متري، ضریب مناسب براي تبدیل اطّلاعات مربوط به سرعت باد 1/26 خواهد آمد که در تمام اطلاعات آماري سرعت باد ضرب خواهد شد .
-2-2 مشخصه تولید نیروگاه هاي بادي
مشخصه تولید توربین هاي بادي و ژنراتورهاي متداول تفاوت عمده اي با هم دارند. خروجی توربین هاي بادي تابعی از سرعت باد بوده و یک رابطه غیر خطّی بین سرعت باد و خروجی آن برقرار است. رابطه توان تولیدي با سرعت باد می تواند توسط منحنی توان- سرعت محاسبه شود.
شایان ذکر است توربین هاي استفاده شده در این مقاله مقادیري برابر با Vcin = 4m/s، Vr = 15m/s، Vco = 25m/s و Pr = 2MW را دارا بوده و توربین هایی ساخت کشور دانمارك هستند . تعداد توربین هاي استفاده شده در این مقاله 10 توربین می باشد، بنابر این توان خروجی نیروگاه بادي باید برابر 20MW باشد که البته پس از ضرب این عدد به ضریب همزمانی توربین ها که در اغلب مقالات برابر 0/95 در نظر گرفته می شود، مقدار توان نامی نیروگاه بادي استفاده شده در این مطالعه 19 MW خواهد بود .
-3-2 الگوي احتمالات تولید نیروگاه بادي
روش متداول براي ورود اطّلاعات به جدول COPT که در بسیاري از مقالات استفاده می شود، سطح بندي توان خروجی نیروگاه هاي بادي است. به عبارت دیگر نیروگاه بادي مانند نیروگاه هاي متداول با چند خروجی در نظر گرفته می شود. مانند آنچه در مراجع [6] و [7] صورت گرفته است. در این مقاله توان خروجی هر توربین بادي در شش سطح مختلف تقسیم بندي شده است. که با توجه به توان خروجی 2 MW براي هر توربین این سطوح عبارتند از : 0 ، 0/4 ، 0/8 ، 1/2، 1/6 و 2 مگا وات.
احتمال وقوع توان در هر یک از این سطوح بر اساس فراوانی آنها پس از تبدیل اطّلاعات 25 ساله مربوط به سرعت باد، به توان خروجی به دست خواهند آمد.
-3 معرفی شبکه تست
شبکه تست استفاده شده در این تحقیق، شبکه تست RBTS1 می باشد. این شبکه سیستمی شش شینه و داراي یازده ژنراتور بوده و پیک باري معادل 185 MW را داراست. رفتار بار یا اصطلاحاً منحنی بار آن مطابق با منحنی بار سیستم RTS2 است. منحنی تداومی بار - LDC3 - نیز که از طریق منحنی بار به دست می آید، .
