پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق الکترونیک گرایش قدرت:مدیریت بر شرایط گذرای میکروگرید ها، …

 
 
 
استاد راهنما
دکتر ابراهیم فرجاه
 
 
 
مهر ۱۳۹۱
 
 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
مدیریت بر شرایط گذرای میکروگرید ها، چالش ها و راهکارها
Transient management of microgrids, challenges and strategies
 
به کوشش
تیمور قنبری هاشم آبادی
 
این تحقیق به بررسی شرایط گذرای میکروگریدها اختصاص یافته است. شرایط مورد نظر مشتمل بر گذراهای مربوط به تغییر وضعیت میکروگرید بصورت عادی و غیر عادی است. راهکارها و چالشهای پیش رو در اجرای یک مدیریت مطلوب بر شرایط گذرای میکروگریدها مورد مطالعه قرار گرفته است.
ویژگیهای ذاتی اجزای یک میکروگرید از جمله حساس بودن برخی بارها و نیز ظرفیت پایین واحدهای DG آن، اهمیت حفظ کیفیت توان در سطح مطلوب و تعامل صحیح با شبکه اصلی را در شرایط گذرا مشخص می سازد. در صورتی که پدیدهای گذرا بسرعت تشخیص داده شده و از همان لحظات ابتدایی مدیریت صحیحی برای کاهش اثرات آنها صورت گیرد، بنظر می رسد که هم فرونشاندن آنها راحتتر صورت گرفته و هم اجزای میکروگرید کمترین تاثیر را از این شرایط خواهند پذیرفت. در واقع در یک میکروگرید هر گونه تغییر کوچک در ولتاژ نقاط مختلف شبکه، ممکن است با اضافه جریانهای قابل ملاحظه ای همراه شود. هر عملکرد غیر صحیح از جانب تجهیزات حفاظتی شبکه سبب وخیم تر شدن اوضاع و اضافه جریان بیشتر می شود. هدف اصلی این پایان نامه مطالعه در مورد اعمال یک مدیریت صحیح بر سیکلهای اولیه هر پدیده گذرا مبتنی بر سناریوهای از پیش تعیین شده می باشد، بنحوی که اجازه ندهیم بخشهای حساس شبکه تحت تاثیر این وقایع قرار گیرند. برای این کار دو تکنیک بکار گرفته می شود. در روش اول با تشخیص سریع وقوع و نوع پدیده گذرا، بهترین استراتژی مدیریتی از پیش تعیین شده در شبکه پیاده سازی می شود. در روش دوم با نصب تجهیزات مناسب در مکانهایی از شبکه که احتمال پدیده گذرا در آنها زیاد است، از شرایط حاد پدیده گذرا جلوگیری می شود. این روش شامل استفاده از تجهیزاتی برای جلوگیری اساسی از وقوع پدیده های گذرا و یا بدست فرصت کافی (By some time) در مقابله با شرایط گذرا می باشد. یک روش سریع و مطمئن برای تشخیص و طبقه بندی پدیده های گذرا مبتنی بر فیلتر کالمن و شبکه عصبی ارائه شده است. بکارگیری محدود کننده های جریان خطا (FCL)[1] و مدار شکن های حالت جامد (SSCB)[2] و برخی دیگر از تجهیزات مشابه در مدیریت بر شرایط گذرای میکروگریدها نشان داده شده و توانمندیهای آنها در فرونشاندن پدیده های گذرا بصورت محلی و کلی در میکروگرید بررسی شده است.
 
 
 
فهرست مطالب
 
عنوان                                         صفحه
 
پیشگفتار ز
چکیده ح
فهرست مطالب ط
فهرست جداول ل
فهرست اشکال م
 
فصل اول: مقدمه
۱-۱- آشنایی با ساختارهای جدید در شبکه های قدرت ۲
۱-۱-۱- تولیدات پراکنده ۳
۱-۱-۲- میکروگریدها ۶
۱-۱-۳- شبکه های هوشمند ۱۰
۱-۲- مدیریت بر میکروگریدها ۱۱
۱-۲- ۱- مبانی کلی مدیریت بر میکروگریدها ۱۲
۱-۲-۲- مدیریت اولیه بر شرایط گذرای میکروگریدها ۱۳
۱-۲-۳- تعدادی از مهمترین وقایع گذرای میکروگریدها ۱۴
۱-۲-۳-۱- خطاها ۱۵
۱-۲-۳-۲- جزیره ای شدن ۱۵
۱-۲-۳-۳- مغناطیس شدن ترانسفورمر ۱۷
۱-۲-۳-۴-کلید زنی خازن ۱۸
۱-۲ -۴- روشهای تشخیص و طبقه بندی وقایع گذرا ۱۸
۱-۲ -۵- بررسی تعدادی از تجهیزات مناسب برای مقابله با شرایط گذرا ۲۰
۱-۲-۵-۱- واسطه های الکترونیک قدرت ۲۲
۱-۲-۵-۲- محدود کننده های جریان خطا ۲۵
۱-۲-۵-۳- کلیدهای استاتیکی ۲۶
۱-۲-۵-۴- ادوات DFACT 27
 
عنوان                                         صفحه
 
۱-۳- انگیزه اصلی تحقیق ۲۸
۱-۴- چهارچوب تحقیق ۲۸
 
فصل دوم: تشخیص و طبقه بندی وقایع گذرا در میکروگرید
۲-۱- تشخیص و طبقه بندی Real time وقایع در یک میکروگرید ۳۱
۲-۲- مروری بر روشهای پیشنهادی ۳۲
۲-۳- روش پیشنهاد شده در این تحقیق ۳۴
۲-۳-۱- محاسبه مدال ۳۴
۲-۳-۱- تخمین فرکانس ۳۵
۲-۳-۱- فیلترینگ کالمن ۳۵
۲-۳-۱- بیان ریاضی ORBFNN 38
۲-۴- مطالعه موردی و متدولوژی تکنیک ۴۲
۲-۵- نتایج شبیه سازی ۴۳
۲-۶- نتیجه گیری ۴۷
 
فصل سوم: معرفی چند وسیله مناسب برای مدیریت بر شرایط گذرا و مدیریت اولیه بر چندین پدیده گذرای مهم بصورت محلی در میکروگریدها
۳-۱- تعدیل کننده، محدود کننده و قطع کننده جریان گذرا ۴۹
۳-۱-۱- قطع کننده جریان ۴۹
۳-۱-۲- تعدیل کننده جریان ۵۳
۳-۱-۲- محدود کننده جریان ۵۶
۳-۲- خطاها ۶۱
۳-۳- مغناطیس شدن ترانسفورمر ۶۶
۳-۴- کلید زنی خازن ۷۱
۳-۵- جزیره ای شدن ۸۱
۳-۶- نتیجه گیری ۹۳
 
فصل چهارم: مدیریت اولیه کلی بر پدیده های گذرا در میکروگریدها
۴-۱- جبران سازی سگ ولتاژ با استفاده از محدود کننده جریان خطا و DVR 95
عنوان                                         صفحه
 
۴-۱-۱- تحلیل سگ ولتاژ در ساختار پیشنهادی برای شبکه ۹۷
۴-۱-۲- ملاحظات طراحی DVR 99
۴-۱-۳- شبیه سازی و نتایج عملی ۱۰۱
۴-۲- حفظ هماهنگی حفاظتی شبکه و بهبود کیفیت توان میکروگرید در وضعیت اتصال میکروگرید به شبکه اصلی ۱۰۵
۴-۲-۱- تاثیر UFCL بر کیفیت توان میکروگرید و هماهنگی حفاظتی شبکه ۱۰۹
۴-۲-۲- نتایج عددی ۱۱۲
۴-۲-۳- الگوریتم تشخیص جهت جریان خطا ۱۱۶
۴-۳- مدیریت گذرای یک میکروگرید توسط یک سیستم چند عاملی از محدود کننده های جریان خطا ۱۲۱
۴-۱-۱- طرح مبانی روش پیشنهادی ۱۲۴
۴-۱-۲- ارزیابی روش پیشنهادی ۱۲۹
۴-۴- نتیجه گیری ۱۳۳
 
فصل پنجم: جمع بندی و پیشنهادات
۵-۱-نتیجه گیری ۱۳۶
۵-۲-پیشنهادات برای تحقیقات آینده ۱۳۷
 
فهرست منابع و مآخذ ۱۳۹
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول ها
 
 
عنوان                                         صفحه
 
جدول (۱-۱) انواع تولیدات پراکنده …………. ۴
جدول (۲-۱) عملکرد ساختارهای مختلف شبکه عصبی در مقایسه با ساختار پیشنهادی ……………………………… ۴۷
جدول (۳-۱) مشخصات محدود کننده جریان خطای پیشنهادی و مدار آزمایش آن ……………………………………. ۶۳
جدول (۳-۲) پارامترهای ترانسفورمر مورد آزمایش  69
جدول (۳-۳) پارامترهای SSCSTL و سیستم آزمایشگاهی برای تست آن ۷۷
جدول (۳-۴) حالتهای مختلف مطالعه شده در شبکه ۹۱
جدول (۳-۵) مقادیر شاخصای مبتنی بر انرژی ولتاژ در موارد مختلف………………………………………. ۹۱
جدول (۳-۶) مقادیر شاخصای مبتنی بر انرژی جریان در موارد مختلف………………………………………. ۹۲
جدول (۴-۱) مشخصات شبکه شکل (۴-۱)…………. ۱۰۱
جدول (۴-۲) مشخصات شبکه شکل (۴-۱۲)………… ۱۰۸
جدول (۴-۳) پارامترهای مدار معادل اتصال کوتاه شبکه شکل (۴-۱۳)………………………………………. ۱۱۱
جدول (۴-۴) تنظیمات OCR ها قبل از اضافه شدن DG2 114
جدول (۴-۵) محاسبات هماهنگی حفاظتی رله ها قبل از اضافه شدن DG2………………………………………. 115
جدول (۴-۶) محاسبات هماهنگی حفاظتی رله ها بعد از اضافه شدن DG2………………………………………. 115
جدول (۴-۷) محاسبات هماهنگی حفاظتی رله ها بعد از اضافه شدن DG2 و استفاده از یک FCL متداول………………… ۱۱۵
جدول (۴-۸) دامنه سگ ولتاژ در باس ۵ در شرایط خطای پایین دست در حالت استفاده از یک FCL متداول و استفاده از UFCL 116
جدول (۴-۹) تعیین موقعیت خطا در شبکه شکل (۴-۲۸) ۱۲۰
جدول (۴-۱۰) تعیین موقعیت خطا در شبکه شکل (۴-۳۰) ۱۳۳
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها
 
 
عنوان                                         صفحه
 
شکل (۱-۱) ساختار یک نمونه از میکروگرید…….. ۸
شکل (۱-۲) نمونه ای از یک میکروگرید پیاده سازی شده در یونان ۹
شکل (۱-۳) روند تغییر ساختار در شبکه های قدرت. ۱۱
شکل (۱-۴) شماتیکی از تشکیل یک جزیره ………. ۱۶
شکل (۱-۵) ناحیه غیر تشخیصی در تشخیص جزیره ای شدن   17
شکل (۱-۶) دسته بندی روشهای تشخیص و طبقه بندی وقایع شبکه     18
شکل (۱-۷) مفهوم کلی یک واسطه الکترونیک قدرت ماژولار ۲۳
شکل (۱-۸) بلوک دیاگرام واسطه های الکترونیک قدرت منابع مختلف ………………………………………. ۲۳
شکل (۱-۹) بخشهای مختلف یک واسطه الکترونیک قدرت ماژولار   24
شکل (۱-۱۰) کنترل واسطه الکترونیک قدرت در یک میکروتوربین ۲۴
شکل (۱-۱۱) موقعیت های مختلف FCL در شبکه……. ۲۵
شکل (۱-۱۲) بریکر استاتیکی با استفاده از تایریستور ۲۷
شکل (۲-۱) شماتیکی از روند تشخیص و طبقه بندی پیشنهادی    34
شکل (۲-۲) ساختار شبکه عصبی RBF……………. 39
شکل (۲-۳) دیاگرام تک خطی میکروگرید مورد مطالعه ۴۲
شکل (۲-۴) ساختار ORBFNN پیشنهادی………….. ۴۳
شکل (۲-۵) مدال ولتاژ باس یک و جریان DG1 و تخمین مولفه اصلی آنها با یک فیلتر کالمن، در حالت خطا (بالایی) و تغییر بار (پایینی)……………………………………….. ۴۴
شکل (۲-۶) سیگنال ابداعی ولتاژ و جریان در شرایط خطا و تغییر بار ………………………………………. ۴۵
شکل (۲-۷) فرکانس تخمینی مربوط به شکل موجهای نشان داده شده در شکل (۲-۵)، خطا (بالایی) تغییر بار (پایینی) ……. ۴۶
شکل (۲-۸) انرژی مولفه های مدال جریان و مولفه اصلی مدال ولتاژ مربوط به شکل موجهای نشان داده شده در شکل (۲-۵)، خطا (بالایی) تغییر بار (پایینی) ……………………… ۴۶
شکل (۳-۱) شماتیکی از مدار بریکر استاتیکی پیشنهادی ۵۱
عنوان                                         صفحه
 
شکل (۳-۲) a) ساختار پایه کموتاسیون اجباری b) ساختار پل کموتاسیون اجباری ………………………………… ۵۲
شکل (۳-۳) تعدیل کننده جریان گذرا ………… ۵۴
شکل (۳-۴) مدار ساده برای بررسی عملکرد تعدیل کننده جریان گذرا (Vs=50sin314t, Lr=46 mH, Cr=220 µF, and ZL=10 Ω) ………… ۵۴
شکل (۳-۵) شکل موج جریان خطا a) بدون تعدیل کننده جریان گذرا b) با تعدیل کننده جریان گذرا c) با تعدیل کننده جریان گذرا و در نظر گرفتن مقاومتهای سلف Lr و اجزای دیگر مدار ….. ۵۵
شکل (۳-۶) ساختار پیشنهادی محدود کننده جریان خطا در [۱۵۰]    57
شکل (۳-۷) ساختار پیشنهادی برای محدود کننده جریان خطا    58
شکل (۳-۸) مدار معادل محدود کننده جریان پس از عملکرد     59
شکل (۳-۹) کنترل هایبرید (خودکار و خارجی) …. ۶۱
شکل (۳-۱۰) شماتیکی از مدار آزمایش محدود کننده جریان خطای پیشنهادی ………………………………. ۶۲
شکل (۳-۱۱) تصویری از مدار آزمایش محدود کننده جریان خطای پیشنهادی ………………………………………. ۶۳
شکل (۳-۱۲) جریان خطا بدون استفاده از FCL…… 64
شکل (۳-۱۳) جریان خطا با استفاده از FCL ……. 64
شکل (۳-۱۴) ولتاژ دو سر مدار رزنانس موازی در حالت عادی و خطا ………………………………………. ۶۴
شکل (۳-۱۵) نمونه ساخته شده از بریکر استاتیکی پیشنهادی   65
شکل (۳-۱۶) ولتاژ و جریان بار و جریان در بخشهای مختلف بریکر استاتیکی پیشنهادی ………………………. ۶۵
شکل (۳-۱۷) ولتاژ و جریان بار در هنگام عملکرد بریکر استاتیکی ………………………………………. ۶۶
شکل (۳-۱۸) محدود کننده جریان هجومی با کنترل هایبرید ۶۸
شکل (۳-۱۹) شماتیک سیستم پیاده سازی شده برای آزمایش محدود کننده جریان هجومی…………………………….. ۶۹
شکل (۳-۲۰) مشخصه V-I ترانسفورمر مورد آزمایش .. ۶۹
شکل (۳-۲۱) نمونه ای از جریان هجومی بدون حضور محدود کننده جریان هجومی، شبیه سازی (بالایی) و آزمایشگاهی (پایینی) ۷۰
شکل (۳-۲۲) نمونه ای از جریان هجومی با حضور محدود کننده جریان هجومی، شبیه سازی (بالایی) و آزمایشگاهی (پایینی) ۷۰
شکل (۳-۲۳) محدود کننده گذرای سویچینگ خازن استاتیکی ۷۳
شکل (۳-۲۴) مدار معادل SSCSTL در مد محدود کنندگی ۷۴
شکل (۳-۲۵) مدار معادل SSCSTL در مد اتصال کوتاه ۷۵
شکل (۳-۲۶) سیستم آزمایشگاهی برای تست SSCSTL .. 76
عنوان                                         صفحه
 
شکل (۳-۲۷) ولتاژ MOV3 (بالایی) و جریان خازن (پایینی) در کلیدزنی خازن a) نتایج شبیه سازی b) نتایج عملی …….. ۷۸
شکل (۳-۲۸) ولتاژ راکتور DC (بالایی) و سیگنال درایو Th (پایینی) در کلیدزنی خازن a) نتایج شبیه سازی b) نتایج عملی ۷۸
شکل (۳-۲۹) جریان بانک خازنی ۱۲۰ µF با (بالایی) و بدون (پایینی) SSCSTL در کلیدزنی خازن a) نتایج شبیه سازی b) نتایج عملی    79
شکل (۳-۳۰) جریان بانک خازنی ۲۴۰ µF با (بالایی) و بدون (پایینی) SSCSTL در کلیدزنی خازن a) نتایج شبیه سازی b) نتایج عملی    80
شکل (۳-۳۱) ولتاژ گذرای de-energization با SSCSTL (بالایی) و با کلید مکانیکی (پایینی) a) نتایج شبیه سازی b) نتایج عملی   81
شکل (۳-۳۲) الگوریتم پیشنهادی برای تشخیص شرایط جزیره ای شدن ۸۵
شکل (۳-۳۳) انتخاب th1 و th2 بر اساس اطلاعات بدست آمده از شبیه سازی متعدد شبکه …………………………….. ۸۶
شکل (۳-۳۴) شبکه مورد مطالعه برای بررسی شرایط جزیره ای شدن   86
شکل (۳-۳۵) طیف فرکانسی زمان-فرکانس ولتاژ و امپدانس توالی منفی مربوط به کلیدزنی بار L4 ………………… 88
شکل (۳-۳۶) مشخصه ای هارمونیکی انرژی ولتاژ باس یک مربوط به کلیدزنی بار L4 ………………………………… 88
شکل (۳-۳۷) مشخصه ای هارمونیکی انرژی جریان DG1 مربوط به کلیدزنی بار L4 …………………………………. 88
شکل (۳-۳۸) طیف فرکانس-زمان ولتاژ، امپدانس توالی منفی، مشخصه های هارمونیکی انرژی ولتاژ و جریان در حالت خطای تکفاز به زمین (F1)………………………………………. 89
شکل (۳-۳۹) طیف فرکانس-زمان ولتاژ، امپدانس توالی منفی، مشخصه های هارمونیکی انرژی ولتاژ و جریان در حالت جزیره ای شدن وقتی که B1 و B5 قطع شوند ……………………………. ۹۰
شکل (۳-۴۰) سیگنال جریان و امپدانس توالی منفی آن در مورد ۶   92
شکل (۳-۴۱) سیگنال جریان در شرایط جزیره ای شدن و اتصال به شبکه وقتی شرایط مشابه هم باشند………………… ۹۲
شکل (۴-۱) مدار تک خطی شبکه توزیع مورد مطالعه (بالایی)، مدار معادل توالی مثبت شبکه در شرایط خطا …………….. ۹۷
شکل (۴-۲) شماتیکی از DVR و شیوه کنترل آن …. ۱۰۰
شکل (۴-۳) ولتاژ PCC با و بدون FCL در شرایط خطا ۱۰۲
شکل (۴-۴) جریان F3 با و بدون FCL در شرایط خطا ۱۰۲
شکل (۴-۵) تغییرات زاویه فاز ولتاژ PCC با و بدون FCL در شرایط خطا ………………………………………. ۱۰۲
عنوان                                         صفحه
 
شکل (۴-۶) جبرانسازی تکمیلی توسط DVR ……… 103
شکل (۴-۷) توان تزریقی توسط DVR در شرایط خطا با و بدون FCL   103
شکل (۴-۸) جریان تزریقی توسط DVR در شرایط خطا با و بدون FCL  104
شکل (۴-۹) ولتاژ PCC (بالایی) و جریان F3 (پایینی) در شرایط خطا بدون FCL …………………………………… 104
شکل (۴-۱۰) ولتاژ PCC (بالایی) و جریان F3 (پایینی) در شرایط خطا با FCL …………………………………… 105
شکل (۴-۱۱) تغییرات زاویه فاز ولتاژ PCC در شرایط خطا با و بدون FCL ………………………………………. 105
شکل (۴-۱۲) یک میکروگرید متصل به یک شبکه توزیع ولتاژ متوسط   108
شکل (۴-۱۳) مدار معادل شبکه ارائه شده در شکل (۴-۱۲) را برای محاسبه جریان خطا ……………………………. ۱۱۰
شکل (۴-۱۴) مشخصه عملکرد رله های اولیه و پشتیبان و تاثیر نصب یک DG جدید و یک FCL بر آنها ……………….. ۱۱۲
شکل (۴-۱۵) مشخصه عملکرد رله های اولیه و پشتیبان و تاثیر نصب یک DG جدید و یک FCL بر آنها ……………….. ۱۱۳
شکل (۴-۱۶) سگ ولتاژ در بار L5 به عنوان یک بار محلی حساس در شرایط خطا در باس ۶ در دو حالت با و بدون FCL …….. 113
شکل (۴-۱۶) ساختار سه فاز از UFCL پیشنهادی … ۱۱۷
شکل (۴-۱۷) فلوچارت الگوریتم پیشنهادی …….. ۱۱۹
شکل (۴-۱۸) شبکه مورد مطالعه برای بررسی اعتبار الگوریتم پیشنهادی ………………………………………. ۱۲۰
شکل (۴-۱۹) تغییرات P5 در خطاهای F1، F2 و F3 …. 120
شکل (۴-۲۰) تغییرات P5 در خطاهای F4، F5 و F6 …. 120
شکل (۴-۲۱) تغییرات P5 در خطای F4 برای زوایای مختلف رخ دادن خطا………………………………………. ۱۲۱
شکل (۴-۲۲) تغییرات P5 در خطای F1 برای زوایای مختلف رخ دادن خطا ………………………………………. ۱۲۱
شکل (۴-۲۳) جریانهای سه فاز خطا و سیگنال مدال مربوطه     124
شکل (۴-۲۴) سیگنال مدال جریان خطا و تخمین آن . ۱۲۵
شکل (۴-۲۵) یک شبکه ساده با دو FLIU ……….. 126
شکل (۴-۲۶) سیگنال تغییرات CT2 وقتی F2 (بالایی) و F3 (پایینی) رخ می دهد ………………………………….. ۱۲۶
شکل (۴-۲۷) سیگنال تغییرات CT6 وقتی F4 (بالایی) و F3 (پایینی) رخ می دهد ………………………………….. ۱۲۷
شکل (۴-۲۸) شبکه شکل (۴-۲۵) با ملزومات کافی برای تشخیص موقعیت خطا با روش پیشنهادی ……………………….. ۱۲۷
شکل (۴-۲۹) فلوچارت الگوریتم پیشنهادی در تعیین موقعیت خطا    129
شکل (۴-۳۰) a) نوع ترانسفورمری کنترل ناپذیر SFCL b) نوع کنترل پذیر SFCL ………………………………….. 130
عنوان                                         صفحه
 
شکل (۴-۳۱) مایکروگرید محک برای بررسی تکنیک تشخیص موقعیت خطای پیشنهادی ……………………………… ۱۳۰
شکل (۴-۳۲) سیگنال تغییرات مربوط به CT4، CT5، CT6 و CT7 را وقتی
که F5 رخ می دهد ……………………….. ۱۳۱
شکل (۴-۳۳) سیگنال تغییرات مربوط به سایر FLIU های دیگر وقتی
که F5 رخ می دهد ……………………….. ۱۳۱
شکل (۴-۳۴) سیگنال تغییرات مربوط به سایر FLIU1 و FLIU2 وقتی
که F3 رخ می دهد ……………………….. ۱۳۲
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
مقدمه

۱-۱- آشنایی با ساختارهای جدید در شبکه های قدرت
تامین انرژی یکی از موضوعات مهم در جوامع بشری است که مسائل زیادی موجب توجه روزافزون به آن شده است. موضوعاتی همانند رو به زوال بودن منابع انرژی فسیلی، رشد سریع تقاضای انرژی و مشکلات زیست محیطی برخی از این مسائل می باشند. انرژی الکتریکی بعنوان اصلی ترین شکل انرژی مورد استفاده در عصر حاضر، توسط شبکه های قدرت در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. ساختار معمول و سنتی شبکه های قدرت از سه بخش تولید، توزیع و انتقال تشکیل شده است. در بخش تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز بوسیله تعداد محدودی از نیروگاههای بزرگ تامین می گردد. مکان احداث این نیروگاهها به عواملی از جمله نوع نیروگاه، منابع آب و داشتن فضای مناسب بستگی دارد که معمولا دور از مراکز بار بوده و نیاز است که انرژی الکتریکی از طریق خطوط انتقال به مصرف کننده تحویل داده شود. به دلیل مسافت بالای خطوط انتقال که موجب افت ولتاژ و تلف توان قابل ملاحظه ای می شود، از پستهای افزاینده و کاهنده ولتاژ به ترتیب در ابتدا و انتهای خطوط انتقال استفاده می شود. پستهای کاهنده که در فاصله نسبتا نزدیک به مراکز بار احداث می گردند، انرژی الکتریکی را در سطح ولتاژ پایین تر به شبکه توزیع تحویل می دهند. در شبکه توزیع نیز با استفاده از ترانسفورمرهای کاهنده در مجاورت بارها، ولتاژ به سطح قابل استفاده برای مصرف کننده در خواهد آمد. به دلایل زیاد فنی و اقتصادی مدتها تلاش بر این بوده است که شبکه های قدرت بصورت یکپارچه درآیند، تا حدی که شبکه های قدرت کشورهای مختلف نیز با هم متصل شده تا تبادل توان بین آنها امکان پذیر شود. مهمترین عامل این انگیزه پیک سایی اوج مصرف بوده که خود نیاز به احداث واحدهای نیروگاهی جدید را تا حدودی کاهش می دهد. اینچنین ساختاری از شبکه های قدرت پسیو خوانده می شوند، چرا که تبادل توان از مراکز تولید به مراکز مصرف یکطرفه می باشد. توسعه واحدهای نیروگاهی بزرگ و خطوط انتقال با محدودیتهای بسیار جدی از جمله موانع زیست محیطی و اقتصادی روبروست. از این رو ایده تجدید ساختار شبکه های قدرت شکل گرفت. در مقابل شبکه های پسیو، شبکه های اکتیو به شبکه هایی اطلاق می شود که علاوه بر واحدهای نیروگاهی بزرگ، واحدهای کوچکی در مجاورت مراکز بار وجود دارند که می توانند یک تعامل دو طرفه را در انتقال توان ایجاد کنند. این واحدها تولیدات پراکنده DG[3] نامیده شده که نسبتا کوچک (کوچکتر از ۵۰ مگاوات) بوده و تولیدات توزیع شده[۴] نیز نامیده می شوند [۱]. تولیدات پراکنده معمولا به شبکه فشار متوسط یا فشار ضعیف همانند شبکه های توزیع متصل می شوند [۲].
میکروگریدها شبکه های کوچکی مشتمل بر واحدهای تولید پراکنده و بارهای محلی هستند که در سطوح پایین ولتاژ بصورت مستقل یا متصل به شبکه های توزیع مورد بهره برداری قرار می گیرند. شبکه های هوشمند[۵] ساختار دیگری از شبکه های قدرت آینده می باشند که از تعدادی منابع انرژی تجدید پذیر[۶] و بارهای محلی کنترل پذیر با ارتباطات مدرن تشکیل شده اند. این شبکه ها می توانند از اتصال چندین میکروگرید به همدیگر ایجاد شوند که در دو مود متصل به شبکه اصلی و مستقل قابل بهره برداری می باشند. بر هر یک از ساختارهای جدید مطرح شده برای شبکه های قدرت مزایا و توانمندی هایی مترتب است که در ادامه بیشتر در مورد آنها بحث خواهد شد.

۱-۱-۱- تولیدات پراکنده

در دهه های اخیر ضریب نفوذ تولیدات پراکنده در شبکه های قدرت متداول بطور قابل ملاحظه ای رو به افزایش است. بر تولیدات پراکنده بعنوان زیربنای ساختارهای جدید در شبکه های قدرت مزایای زیادی از لحاظ فنی، اقتصادی و زیست محیطی مترتب است. با این حال محدودیت ها و موانع جدی در بهره برداری از آنها وجود دارد که لازم است با مطالعه دقیق شیوه هایی برای غلبه بر آنها پیدا شود [۲].
انواع مختلفی از تکنولوژی ها در تولیدات پراکنده بکار گرفته شده اند که از جمله آنها می توان به تکنولوژی های مبتنی بر سوختهای فسیلی همانند موتورهای احتراق داخلی، میکروتوربین ها[۷]، پیلهای سوختی[۸]، یا تکنولوژی های مبتنی بر منابع تجدید پذیر از قبیل سلولهای فتوولتائیک[۹]، توربین های بادی[۱۰]، منابع بیوگاز[۱۱]، زمین گرمایی[۱۲] جزر و مد و … اشاره کرد. سیستمهای ذخیره انرژی الکتریکی و مکانیکی[۱۳] مانند انواع باتریها، ابررساناهای مغناطیسی، چرخ های طیار[۱۴] و ابرخازنها از دیگر تکنولوژی های بکار رفته در تولیدات پراکنده می باشند [۱]. فواید زیادی در بکارگیری تولیدات پراکنده وجود دارد که استفاده همزمان از انرژی الکتریکی و گرمایی این واحدها که به مولدهای ترکیبی تولید همزمان برق و حرارت ([۱۵]CHP) معروف می باشد، مهمترین آنهاست. با بهره برداری از واحدهایی همانند میکرو توربینها، سلولهای سوختی و ژنراتورهای احتراق داخلی در نزدیکی بارها و استفاده همزمان از برق و حرارت، می توان بازده تولید را به حدود ۹۰ درصد رساند. این موضوع مبنای تشکیل ایده میکروگریدها می باشد. از دیگر مزایای تولیدات پراکنده می توان به موارد ذیل اشاره کرد [۱] و [۲]:
۱- کاهش هزینه های انرژی ۲- افزایش قابلیت اطمینان شامل تأمین توان اضطراری و جانشین ۳- کاهش تلفات در بخش انتقال و توزیع ۴- افزایش پیک سایی و بارهای قابل قطع ۵- کاهش یا حذف نیاز به توسعه شبکه انتقال و توزیع ۶- تأمین توان راکتیو و بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان ۷- کاهش آلودگی هوا ۸- کاهش تراکم خطوط انتقال ۹- قابلیت راه اندازی در شرایط اضطراری و پاسخ زمانی سریع
علیرغم مزیتهای فراوان منابع انرژی تجدید پذیر نسبت منابع مبتنی بر سوختهای فسیلی، یکی از اشکالات آنها غیرمنظم بودن انرژی تحویلی مربوط به این منابع است. برخی از این منابع توانمندی توزیع پذیری[۱۶] یعنی تامین بار بدون اتصال به شبکه را دارند و برخی دیگر فاقد این توانمندی هستند. در جدول (۱-۱) مشخصات کلی برخی از تولیدات پراکنده ارائه شده است. مشاهده می شود که نوع بیومس و خورشیدی دارای کمترین بازده و پیل سوختی دارای بیشترین بازده است.
[۱] – Fault Current Limiter (FCL)
[۲] – Solid-State Circuit Bricker (SSCB)
[۳] – Dispersed Generation (DG)
[۴] – Distributed Generation (DG)
[۵] – Smart Grid (SG)
[۶] – Renewable Energy (RE)
[۷] – Micro-turbine
[۸] – Fuel cell
[۹] – Photovoltaic (PV)
[۱۰] – Wind turbine
[۱۱] – Biogas
[۱۲] – Geothermal
[۱۳] – Energy storage system
[۱۴] – Fly wheel
[۱۵] – Combined Heat and Power
[۱۶] -Dispatchable
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :۱۹۴

قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)        serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***