بخشی از مقاله
چکیده
نیروگاه های بادی از جمله منابع تولید پراکنده هستند که امروزه با افزایش تقاضا برای منابع انرژی تجدید پذیر و به دلیل کاهش اثرات زیست محیطی و آلودگی، مورد توجه بسیاری ازکشورهای جهان قرار گرفته اند.ترکیب بهینه شبکه های قدرت در سال های اخیر با هدف کاهش تلفات در سیستم توزیع می باشد. این مقاله یک روش تصادفی جدید بر اساس روش برآورد دو نقطه - 2PEM - با در نظر گرفتن اثرات عدم قطعیت بار در مسئله جایابی بهینه نیروگاههای بادی در شبکه را نشان می دهد.
این روش تصادفی پیشنهادی عدم قطعیت ، خطاهای پیش بینی بارهای اکتیو و راکتیو وسایر عدم قطعیت های شبکه را می تواند پوشش دهد.توابع هدف مورد مطالعه در این مقاله - 1 - تلفات اکتیو - 2 - شاخص ظرفیت آزاد خطوط خواهد بود.این توابع هدف را بصورت چند هدفه بوسیله الگوریتم هوشمند تکامل تفاضلی بهینه و مسئله جایابی را حل و با روش مونت کارلو مقایسه خواهیم کرد. امکان سنجی و اثربخشی این روش را بر روی سیستم استاندارد توزیع 69 شینه IEEE در نرم افزار Matlab مورد ارزیابی قرار می گیرد.
مقدمه
انرژی الکتریکی از انرژیهای زیر بنایی بوده و به عنوان یکی از اساسی ترین شاخصهای رشد وترقی هرکشور به حساب میآید. مطالعات انرژی در جهان حکایت از افزایش سهم برق از کل انرژی مصرفی دارد و این در حالی است که رشد ظرفیت تولید انرژی الکتریکی در دنیا به دلیل تغیرات عمده در فناوریهای به کار رفته شده دچار تحولات اساسی شده است.نیروگاه های بادی در سیستمهای قدرت در سالهای اخیر مورد توجه محققین و دست اندرکاران صنعت برق قرار گرفته است.
نیروگاه های بادی از جمله منابع تولید انرژی هستند که امروزه به لحاظ مزایای متعدد از جمله، تجدیدپذیری، پاک بودن در مقایسه با نیروگاه های سوخت فسیلی، مورد توجه بسیاری ازکشورهای جهان قرار گرفته اند. در حال حاضر با اطمینان میتوان گفت انرژی برق بادی تنها یک را ه حل کوتاه مدت برای رفع نیازهای جهانی انرژی نیست، بلکه یک سیستم تولید انرژی پیوسته و مداوم با دارا بودن مزایای زیست محیطی فراوان است. اقتصادی شدن استفاده از تولیدپراکنده از جمله انرژی های نو مانند باد در مقابل تولید متمرکز با ارائه تکنولوژیهای جدید که دارای بازده بالا در مقابل ژنراتورهای دیزلی کلاسیک می باشند.مطرح شده است. در مرجع [1] مسئله جایابی بهینه منابع تولید پراکنده با در نظر گرفتن بار متغیر مورد بررسی قرار گرفته است.
در این مرجع تأثیر منابع تولید پراکنده با در نظر گرفتن بار متغیر بر روی هزینه بهرهبرداری سیستم و قابلیت اطمینان سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مرجع تنها یک منبع تولید پراکنده جایابی می شود و در نتیجه نیاز به استفاده از روش پیچیدهای برای بهینهسازی نمیباشد. در [2] تأثیر انواع مختلف مدلهای بار بر روی مسئله جایابی بهینه منابع تولید پراکنده بررسی شده است. به منظور حل مسئله از روش بهینهسازی اجتماع ذرات استفاده شده است. اهداف مسئله کمینه نمودن تلفات اکتیو و راکتیو و ظرفیت انتقالی خطوط می باشد.در مرجع [3]، تخمین مکان و اندازه واحدهای تولید پراکنده در سیستمهای توزیع با مدل های بار مختلف نشان داده شده است که یک بهینهسازی چند هدفه برای برنامه ریزی واحدهای تولیدپراکنده می باشد.
در بیشتر مطالعات، مدل بار توان - اکتیو و راکتیو - ، ثابت فرض شده در حالیکه مدل های بار بطور موثری در جایابی بهینه واحدهای تولیدپراکنده در سیستمهای توزیع تاثیر دارند. در مرجع [4]، روشی که به منظور جایابی واحدهای تولید پراکنده در شبکه توزیع بکار رفته است مبتنی بر آنالیز تداوم پخش بار و تعیین شینهای با بیشترین حساسیت به فروپاشی ولتاژ بوده ضمن اینکه تاثیر بازده و کارایی روی بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات توان بررسی میشود.
شبیه سازی مونت کارلو - MCS - ، روشهای تحلیلی،و روش های تقریبی را می توان به عنوان سه روش اصلی از مدل احتمالاتی در مطالعات سیستم قدرت به حساب آورد. مونت کارلو معمولا برای نشان دادن دقت مدل عدم قطعیت بکار گرفته می شود. [5 ] این روش از برخی از روال های قطعی برای حل مسئله در هر مرحله از شبیه سازی استفاده می کند. ضعف این روش در تعداد بسیار زیاد شبیه سازی هایی است که برای حل مسئله لازم دارد که این خود زمان بر خواهد بود.
روشهای تحلیلی ازبرخی فرضیات ریاضی به منظور حل مسئله بهره می گیرد. در این رده،برخی از روش های مختلف مانند مدل چند خطی [5]، توابع فون میزس [6]، و روش بسط گرم - شارلیه[7] می توان اشاره کرد. روش تقریبی از خصوصیات آماری متغیرهای تصادفی خروجی به عنوان نتیجه نهایی تجزیه و تحلیل احتمالاتی بهره می گیرد. در این میان روش مرتبه اول لحظه دوم - FSOMM - است که دارای معایبی است که یکی از آنها نیاز آن به گرفتن و محاسبه مشتق با توجه به متغیرهای تصادفی است .[7]
روش PEM به تازگی به عنوان یک روش کارآمد برای بررسی عدم قطعیت های موجود بکار گرفته می شود. [8] در این مقاله،رفتار تصادفی بار مصرفی به عنوان عامل عدم قطعییت در مسئله پخش بار در نظر گرفته می شود و مسئله عدم عدم قطعیت بار را همانطور که گفته شد بوسیله روش برآورد دو نقطه یکبار روش برآورد دو نقطه برای حل مسئله چند هدفه مکان یابی بهینه نیروگاه های بادی حل کرده و در محاسبات قرار می دهیم.مزیت این روش کاهش زمان محاسباتی و تعداد محاسبات است. سازمان دهی مقاله بصورت زیر خواهد بود: در بخش دوم بطور خلاصه الگوریتم هوشمند نکامل تفاضلی برای حل مسئله کمینه کردن توضیح داده شده است.در بخش سوم مدل کردن مسئله آمده است.در بخش چهارم و پنجم هم مسئله حل وبخش ششم نتایج مقایسه و در بخش آخر نتیجه گیری نشان داده می شوند.
الگوریتم بهینه سازی تکامل تفاضلی - Differential Evolution -
در سالهای اخیریک الگوریتم تفاضلی به نام الگوریتم تکاملی تفاضلی - DE - به عنوان روشی قدرتمند و سریع برای مسائل بهینه سازی در فضاهای پیوسته معرفی شده است.الگوریتم جستجوی DE یکی از جدیدترین روشهای جستجو است.[8,9] الگوریتم تکاملی تفاضلی - DE - نخستین بار توسط استورن و پرایس معرفی شد.این دو نشان دادند که این الگوریتم توانایی خوبی در بهینه سازی توابع غیرخطی مشتق ناپذیر دارد.تکامل تفاضلی یک روش جست و جوی احتمالی بر پایه جمعیت است. تفاضل تکاملی در حالی که تشابهاتی با سایر الگوریتم های تکاملی دارد اما استفاده از اطلاعات فاصله و جهت از جمعیت فعلی برای پیش بردن عملیات جست و جو آن را از سایر الگوریتم های تکاملی متمایز کرده است. 11]،[10
