مقاله پیش بینی کوتاه مدت توان تولیدی توربین های بادی با استفاده ازشبکه های عصبی

word قابل ویرایش
11 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

پیش بینی کوتاه مدت توان تولیدی توربین های بادی با استفاده ازشبکه های عصبی
چکیده
همزمان با بالا رفتن نفوذ انرژی بادی، در سبد جهانی انرژی، نیاز به پیش بینی میزان توان، از جانب گردانندگان شبکه به عنوان یک نیاز اساسی جهت اتصال این انرژی به شبکه مطرح شده است. بنابراین با توجه به تمایل روبه رشد استفاده از انرژی باد در نقاط مختلف دنیا، استفاده از تجهیزات و سیستم های پیش بینی کننده توان، جهت ورود انرژی بادی به بازار
رقابتی برق به عنوان یک مسئله اساسی مطرح شده است. در این مقاله مدلی هوشمند جهت پیش بینی ساعتی میزان توان توربین های بادی ارائه شده است. این ساختار بر اساس شبکه های عصبی پرسپترون بنا نهاده شده است. در این مقاله ابتدا سرعت و جهت باد با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون، در افق های زمانی مورد نظر پیش بینی می شود، سپس با استفاه از یک شبکه عصبی سری شده با آن میزان توان تولیدی توربین های بادی در افق متناظر با افق پیش بینی باد، پیش بینی می شود.

مقدمه
روند رو به رشد استفاده از انرژیهای نوین و همچنین مسائل و مشکلات استفاده از این منابع انرژی در سالهای اخیر بسیار نمود پیدا کرده است. انرژی باد به عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر و فاقد آلودگی در سالهای اخیر رشد چشمگیری داشته است. مزارع بادی بزرگ با تعداد توربین های زیاد در نواحی مختلف دنیا راه اندازی شده اند. یکی از مشکلات اساسی در استفاده حجم بالا از توربین های بادی تغییرات سریع در میزان توان استحصالی از این توربین ها می باشد.
مشخص نبودن میزان تولید و تغییرات سریع آن یکی از موانع اساسی در اتصال انرژی نیروگاههای بادی به شبکه سراسری
می باشد، همچنین امروزه با دایر شدن بازار رقابتی برق در کشورهای مختلف تولید کنندگان بایستی میزان توان تولیدی خود را چندین ساعت جلوتر به واحد تنظیم بازار ارائه نمایند.
بنابراین لزوم در دست داشتن ابزارهای پیش بینی میزان توان توربین های بادی، بیش از پیش احساس خواهد شد. با در اختیار داشتن یک پیشبینی دقیق از میزان توان تولیدی این عدم اطمینان کاهش مییابد و جایگاه رقابتی انرژی بادی در بازار تجدید ساختار شده بالا میرود. پیش بینی دقیق میزان تولید آتی توربین، امکان دیسپاچینگ تولید کننده های بادی را برای مراکز دیسپاچینگ فراهم می آورد، همچنین به بهره برداران سیستم قدرت نشان می دهد که چه میزان ظرفیت رزرو جهت پشتیبانی واحدهای بادی بایستی بصورت آماده نگه دارند. از جنبه برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری نیز برای صنایع برق بسیار مهم است که امکان پیشبینی توان خروجی توربین ها را جهت بهینه سازی کارکرد سیستم و برنامه ریزی صحیح جهت خروج و یا تعمیرات توربین ها در اختیار داشته باشند.
استفاده از روشهای هوشمند در پیش بینی پارامترهای مختلف امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به کارایی خوب شبکه های عصبی در شناسایی الگوها می توان از آن در پیش بینی میزان توان آتی توربین های بادی استفاده کرد.
شبکه های عصبی با داشتن الگوی ورودی ها و خروجی ها و تجزیه تحلیل کردن آن محتوی اطلاعات موجود را بطور معنی داری طبقه بندی می کنند. پس از آموزش١ سیستم با داده های موجود، با وارد کردن ورودیهای جدید خروجی های مورد نظر پیش بینی می شوند. در این مقاله روشی ساده و هوشمند بر پایه شبکه های عصبی جهت پیش بینی میزان توان تولیدی
از توربین های بادی در افق کوتاه مدت ۱ ساعته ارائه شده است لازم بذکر است که این مدت تا زمانهای بیشتر مثلاً تا ۲۴ ساعت آتی قابل تعمیم می باشد[۱]، [۲] و.[۳]
۱ ساختار کلی مدل پیش بینی کننده توان
محاسبات تئوری نشان از آن دارد که میزان توان تولیدی توسط توربین های بادی تابعی از توان سوم سرعت باد، جهت باد و چگالی هوا می باشد. بنابراین جهت پیش بینی توان بایستی ابتدا متغییرهای سرعت باد، جهت باد و چگالی هوا را

در افق مورد نظر پیش بینی کرد سپس متغییرهای پیش بینی شده را به عنوان ورودیهای سیستم تخمین کننده توان توربین استفاده کرد. ساختار کلی مدل پیش بینی کننده توان در شکل ۱ ارائه شده است. این سیستم از دو زیر سیستم مطابق شکل۱ تشکیل شده است. زیر سیستم اول(فاز( ۱ یک ساختار شبکه عصبی می باشد، این سیستم بر پایه شبکه عصبی پرسپترون بنا نهاده شده است. این سیستم با استفاده از داده های گذشته سرعت و جهت باد، ثبت شده در مزرعه بادی ابتدا آموزش دیده سپس سرعت و جهت باد را در افق زمانی مورد نظر پیش بینی می کند. در مرحله بعد با استفاده از یک سیستم شبکه عصبی دیگر بصورت سری شده با سیستم گفته شده بالا، میزان توان تولیدی توسط توربین پیش بینی می شود(فاز .(۲
مزرعه بادی نمونه جهت پیاده سازی مدل مطابق شکل ۲ می باشد. این مزرعه بادی شامل ۴۲ عدد توربین بادی ۳۰۰ کیلو وات می باشد. همانطور که در شکل۲ ملاحظه می شود این توربین ها در ۷ ردیف ۶ تایی به موازات هم قرار گرفته اند.
دو ایستگاه اندازه گیری(mast#1،(mast#2 جهت اندازه گیری سرعت و جهت باد در نواحی مختلف مزرعه نصب شده اند.
این دو ایستگاه به نحوی در داخل مزرعه کارگذاری شده اند که هر یک در معرض عبور جریانهای هوایی مختلفی قرار می گیرند، ایستگاه ۱ در ناحیه بالادست توربین ها قرار گرفته است و در معرض محدوده وسیعی از جریانات هوا قرار دارد که از شرق به شمال شرق جریان دارند. ایستگاه شماره ۲ در داخل قسمت کم ارتفاع مزرعه قرار گرفته است این ایستگاه در معرض جریانهای توزیع شده گردابی در داخل مزرعه که در جهات مختلف جریان دارند قرار گرفته است. به همین دلیل در این ایستگاه از سیستم اندازه گیری التراسونیک که قادر است مؤلفه های بردار سرعت را اندازه بگیرد استفاده شده است. در شکل های ۳ و ۴ نمونه هایی از سری زمانی داده های سرعت و جهت باد بدست آمده از مزرعه ثبت شده است. همانگونه که ملاحظه می شود بازه زمانی ثبت داده ها ۱۰ دقیقه می باشد.[۴]

۲ مدل پیش بینی کننده سرعت و جهت باد
در این بخش پیش بینی سرعت باد با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون ارائه شده است. از داده های ۱۰ دقیقه ای باد در دوره های ۱ساعته میانگین گیری شده است در این قسمت داده ها به دسته های مساوی تقسیم شده اند، سپس هر یک از دسته ها نیز خود به دو قسمت تقسیم شده است، قسمت اول جهت آموزش شبکه استفاده شده است، قسمت دوم داده های مربوط به هر دسته جهت تست شبکه پس از آموزش و بررسی صحت مدل، استفاده شده است.
نمونه ای از ساختار دسته بندی داده ها در شکل۵ نشان داده شد.

اگر تابع سیستم پیش بینی کننده را بصورت F(T) در نظر بگیریم، با توجه به اینکه تعداد نمونه های قبلی مؤثر در تابع پیش بینی را چه تعداد در نظر بگیریم، پروسه پیش بینی یک پله به جلو را که در پیش بینی ۱ ساعت آتی استفاده شده است می توان بصورت زیر در نظر گرفت، اگر تعداد ورودیهای سیستم پیش بینی n عدد باشدداریم:

در روابط ذکر شده بالاT0 برابر فاصله زمانی بین پله های نمونه برداری داده ها می باشد( ۱ ساعت)، n تعداد ورودیهای یستم پیش بینی کننده می باشد. ساختار شبکه عصبی مورد استفاده جهت سیستم پیش بینی کننده در شکل ۶ نشان داده
شده است.[۵]

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 11 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد