برنامه ریزی ورود و خروج واحدها به شبکه با در نظر گرفتن انرژی باد و عناصر ذخیره کننده انرژی و تاثیر آن بر عملکرد سیستم و آلودگی محیط زیست – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:189
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

برنامه ریزی ورود و خروج واحدها به شبکه با در نظر گرفتن انرژی باد و عناصر ذخیره کننده انرژی و تاثیر آن بر عملکرد سیستم و آلودگی محیط زیست – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب
1 چكيده
2 مقدمه
12 فصل اول : اصول هماهنگي و در مدار قرارگرفتن واحدها
13  1- 1) هدف
13  1- 2) برنامه ريزي در سيستم هاي قدرت
14 1- 3) مقدمه اي بر مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها
16 1- 4) مسئله ورود و خروج اقتصادي واحدها
17 1-4-1) هزينه سوخت
17  1-4-2) هزينه راه اندازي
19 1-4-3) هزينه از مدار خارج شدن
19 1-4-4) هزينه تلفات
19  1-4-5) هزينه واحد در حالت بدون بار
21 1-4-6) محدوديت توليد هر واحد
21  1-4-7) تامين بار و ذخيره گردان
22  1-4-8) محدوديت حداقل زمان روشن بودن و حداقل زمان خاموش بودن
23  1-4-9) محدوديت نرخ پاسخ
23 1-4-10) محدوديت سوخت
24  1-4-11) محدوديت آلودگي محيط زيست
25 1-4-12) محدوديت خدمه
25 1-4-13) محدوديت برنامه هاي از پيش تعيين شده واحد
26 1-4-14) ساير محدوديت ها
26 1-5) ملاحظات قابليت اطمينان و ايمني
1-5-1) قابليت اطمينان واحدها 26
1-5-2) قابليت اطمينان شبكه 28
1-5-3) ملاحظات امنيت انتقال 29
1-6) تاثير عدم قطعيت ها 29
1-6-1) عدم قطعيت ها در پيش بيني بار 30
1-6-2) عدم قطعيت در ذخيره گردان 30
1-6-3) عدم قطعيت در هزينه افزايشي 30
1-6-4) عدم قطعيت راه اندازي واحدها 30
1-7) برنامه ريزي ورود و خروج واحدها در شبكه هاي خصوصي 30
1-8) پخش بار اقتصادي 31
9-1) بررسي و تحليل روش هاي حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها 32
1- 9- 1) روش هاي كلاسيك 32
1- 9- 2) روش هاي تجربي 36
1- 9- 3 ) روش هاي هوشمند 38
فصل دوم : انرژي باد و سيستم هاي ذخيره كننده هواي فشرده 52
2- 1) شرح مختصري از انرژي باد  53
2-1-1) وضعيت انرژي باد در آمريكا 54
2-2-1) وضعيت انرژي باد در اروپا 55
2-3-1) وضعيت انرژي باد درآسيا 56
2- 2) بررسي اقتصادي استفاده از انرژي باد  57
2- 3) شرح مختصري از نيروگاه هاي ذخيره كننده هواي فشرده  58
2-1-3) مزايا و معايب 59
2-2-3) شرايط جغرافيايي مورد نياز نيروگاههاي ذخيره كننده هواي فشرده 60
2-4) انرژي باد و سيستمهاي ذخيره كننده هواي فشرده 61
2-4-1) نيروگاههاي ذخيره سازي هواي فشرده در كنار نيروگاه باد در آمريكا 62
2-4-2) نيروگاههاي ذخيره سازي هواي فشرده در كنار نيروگاه باد در اروپا 63
2-4-3) سيستمهاي ذخيره سازي هواي فشرده در كنار نيروگاه باد در آسيا 64
فصل سوم : مباني حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها به روش اعداد مختلط   66
3- 1) برنامه ريزي خطي 67
1-1-3) تعريف برنامه ريزي خطي 67
2-1-3) ورودي برنامه ريزي خطي 67
3-1-3) خروجي برنامه ريزي خطي 68
4-1-3) فرم كلي مسائل برنامه ريزي خطي 68
5-1-3) فرضيات مدل برنامه ريزي خطي 70
2-3) مدل تابع خطي گسسته با شيب افزايشي 71
3- 3) مدل تابع خطي گسسته با شيب كاهشي 73
3- 4) مدل تابع پله اي 75
3- 5) مدل تابع غير خطي 77
3-6)روش برنامه ريزي اعداد صحيح و اعداد مختلط 78
فصل چهارم : نتايج شبيه سازي 80
1-4) حل پخش بار اقتصادي 81
2-4) حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها با توجه به محدوديت هاي بار و شبكه 93
2-4-1) تابع هدف 93
2-4-2) محدوديت توليد هر واحد 94
2-4-3) نمايانگر راه اندازي و خاموش كردن واحد 94
2-4-4) محدوديت حداقل زمان روشن و خاموش بودن واحد 94
2-4-5) تعادل بار و توليد 95
2-4-6) ذخيره چرخان 96
2-4-7) ذخيره قابل بهره برداري 96
2-4-8) محدوديت هاي افزايش يا كاهش توليد 97
2-4-9) محدوديت توان عبوري خطوط 97
3-4) حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها با توجه به محدوديت هاي بار و شبكه و واحدهاي بادي 110
4-4) حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها با توجه به محدوديت هاي بار و  شبكه و واحدهاي بادي و ذخيره كننده هواي فشرده 117
فصل پنجم : نتيجه گيري و پيشنهادات 128
نتيجه گيري 129
پيشنهادات 131
132 منابع و ماخذ
132 فهرست منابع فارسي
133 فهرست منابع لاتين
139 چكيده انگليسي

چكيده:
امروزه به دليل تغييرات آب و هوايي و افزايش گازهـاي گلخانـهاي، كـشورهاي جهـان رو بـه توليـدانرژي الكتريكي از منابع انرژي پاك و تجديد پذير آورده اند كه در ميان اين منـابع انـرژي تجديـد پـذير، انرژي باد رشدي سريعتر از ساير انرژيها داشته است. استفاده از انرژي باد در شبكه علاوه بر مزايـاي آن،چالشهايي را از نظر بهره برداري ، كنترل و برنامه ريزي كوتاه مدت و بلنـد مـدت در سيـستم قـدرت بـههمراه دارد . با توجه به اينكه انرژي باد يك منبع غيرقابل پيش بيني است، بنابراين نمي توان ميزان انـرژيتوليدي آن را همانند نيروگاههاي حرارتي مشخص نمود. امروزه استفاده از تكنولوژيهـاي ذخيـره كننـده انرژي در تركيب با انرژيهاي تجديدپذير به عنوان يكي از راهحلهاي كاهش اثرات منفي اسـتفاده از ايـنمنابع در سيستم قدرت ارائه شده است. در اين پروژه هدف بررسي تاثير نيروگاه هاي بادي و سيستم هايذخيره كننده هواي فشرده در برنامه ريزي ورود و خروج واحـدهاي حرارتـي بـه شـبكه و تـاثير آن بـرعملكرد سيستم و آلودگي محيط زيـست مـي باشـد كـه بـه ايـن منظـور از روش اعـداد مخـتلط بـراي برنامه ريزي استفاده شده كه در ادامه به صورت مشخص و كامل مورد بررسي قرار مي گيرد.

مقدمه:
در صنعت برق طراحي و بهره برداري بهينه و موثر اقتصادي همواره مورد نظر بوده است . تا سال 1973 ميلادي و قبل از تحريم نفتي كه منجر به افزايش سرسام آور قيمت نفت گرديد ، شركت هاي توليد برق در ايالات متحده امريكا حدود 20 درصد از كل درآمد خود را صرف هزينه سوخت مي كردند كه تا سال 1980 ميلادي اين رقم به حدود 40 درصد رسيد . در دوره پنج ساله متعاقب 1973 ميلادي هزينه سوخت ، نرخ رشد ساليانه اي معادل 25 درصد داشته است . ارقام فوق نمايشگر اهميت استفاده مؤثر از مواد سوختي است كه غالبا به صورت غير قابل تجديد مورد استفاده قرار مي گيرند . افزايش پيوسته قيمت مواد سوختي و نيز تورم سالانه باعث شده است كه همواره بهره برداري اقتصادي از سيستم هاي توليد انرژي الكتريكي مورد توجه و مطالعه قرار گرفته باشد.
معمولا مصرف كل يك سيستم قدرت در حال كار از ظرفيت نصب شده و قابل بهره برداري آن كمتر است. اين تفاوت حتي در سيستم هاي قدرتي كه با كمبود توليد برق در ساعات اوج مصرف مواجه- اند ، در قسمت عمده اي از ساعات شبانه روز به چشم مي خورد، لذا امكان انتخاب بهينه واحدهاي توليد كننده براي تامين مصرف برق در هر فاصله زماني چند دقيقه اي كه ميزان مصرف تقريبا ثابت مي ماند ، به عنوان يك مساله توزيع بهينه بار مطرح مي شود.
در مطالعه و بررسي مسائل مربوط به بهره برداري از سيستم هاي قدرت ، پارامترهاي زيادي مورد توجه قرار دارند. در بهره برداري اقتصادي يكي از مهم ترين اين پارامترها مجموعه مشخصات ورودي و خروجي واحدهاي توليد انرژي است. در تعريف مشخصات يك واحد ، از واژه ورودي ناخالص1 در مقابل خروجي خالص2 صحبت مي كنيم. ورودي ناخالص ، ورودي كلي به واحد ، بر حسب دلار بر ساعت ، مقدار سوخت بر ساعت يا هر مشخصه ديگر است و خروجي خالص واحد ، شامل انرژي الكتريكي حاصله از ژنراتور مي باشد.
در توزيع بهينه بار مي توان به ملاك هاي مختلفي توجه نمود. معمولا كمينه شدن هزينه سوخت به عنوان عمده ترين هزينه قابل كنترل توليد ، يكي از اهداف اصلي موردنظر است. همچنين تامين انرژي الكتريكي مورد تقاضا با قابليت اعتماد بالا و مطمئن كه با شاخص هاي گوناگوني مانند ظرفيت ذخيره گردان و غيره سنجيده مي شود ، مي تواند به صورت يك تابع هدف ديگر و يا به شكل قيود ديگري به مسئله اضافه گردد. بنابراين به طور اختصار مسئله توزيع بهينه بار را مي توان به صورت يك مسئله كمينه سازي هزينه توليد تحت شرايط برقراري قيود مختلف ، در نظر گرفت. در اين نوع مسئله فرض بر اين است كه بار مصرفي كل سيستم معلوم است و هدف تعيين سهم بهينه توليد واحدهايروشن براي تامين اين بار مي باشد. با توجه به اينكه واحدهاي حرارتي بسته به نوع سوخت و ساختمانفيزيكي آنها زمان قابل توجهي براي راه اندازي و اتصال به شبكه نياز دارند و اين زمان براي بعضي از نيروگاهها به يك ساعت و يا بيشتر مي رسد ، لازم است از يك تا چند شبانه روز قبل برنامه ريزي و پيش بيني لازم براي روشن بودن واحدهاي مناسب و راه اندازي آنها قبل از زمان توليد مورد نظر صورت پذيرد. به اين برنامه ريزي كوتاه مدت اصطلاحا تعيين واحد مي گوييم.
مسئله بهينه سازي به دليل بزرگي ابعاد مسئله ،غير خطي بودن و وجود متغييرهاي پيوسته وصحيح (صفر و يك) بسيار پيچيده است. حل رياضي آن اولين بار در سال 1966 توسط شخصي به نام لاوري (Lowery) با استفاده از روش برنامه ريزي ديناميكي (پويا) انجام شد. ولي با رشد صنعت برق و بزرگتر شدن ابعاد شبكه و نيز محدوديت حافظه و سرعت كامپيوترها در آن زمان، اين روش ها جوابگو نبودند.
بدين ترتيب روش هاي تجربي مطرح شدند كه با ابتكار و تغيير در روش هاي كلاسيك و رياضي، از مشكلات فوق تا حدودي كاسته شد. با روي كار آمدن روشهاي هوش مصنوعي (هوشمند)، دريچه تازه اي براي محققين گشوده شد. اين روشها داراي سرعت بالا و نيز قابليت يادگيري مي باشند.
تلاش در جهت يافتن الگوريتم هاي كارايي كه توانايي رسيدن به پاسخ بهينه و كاهش زمان اجراي محاسبات را داشته باشند هنوز ادامه دارد و علاوه بر آن تابع هدف مسئله بهينه سازي در مدار قرار گرفتن واحدها و قيود مربوطه به سمت واقعي تر هدايت شده اند. به هر حال با توجه به اهميت حل مسئله مدار قرار گرفتن واحدها در كاهش هزينه توليد انرژي و بهره برداري صحيح از سيستم ، جلوگيري از فرسودگي تجهيزات و افزايش طول عمر مفيد قطعات ، از موضوعات پويا و فعال برنامه ريزي سيستم قدرت بوده كه در حال توسعه است.
بطور كلي روش هاي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها را مي توان به سه شاخه اصلي تفكيك نمود كه عبارتند از:
1- روش هاي بهينه سازي كلاسيك نظير برنامه ريزي ديناميكي(DP) ، برنامه ريزي عدد صحيح (IP) ، روش تركيب اعداد صحيح و پيوسته(مختلط)1 ،روش هاي شاخه و كران2 (BB) و روش آزاد سازي لاگرانژ3 (LR)

2- روش هاي ابتكاري و تجربي نظير ليست حق تقدم4 و سيستم هاي خبره5
3- روش هاي هوش مصنوعي نظير شبكه هاي عصبي6 (NN)،الگوريتم ژنتيك7 (GA) و شبيه سازي سرد شدن تدريجي فلزات8 (SA)،جستجو ممنوع9 (TS)، منطق فازي
روش هاي هوش مصنوعي به نظر مي رسد نتايج خوبي داشته اند و در حال توسعه نيز مي باشند. الگوريتم ژنتيك و شبكه هاي عصبي با اصولي از فرآيندهاي زيست شناسي الهام شده و روش شبيه سازيسرد شدن تدريجي فلزات از علم مواد بدست آمده است.
همانطور كه ملاحظه مي شود تعداد روش هايي كه براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها بكار مي رود بسيار متنوع بوده و روشي كه هر شركت يا هر منطقه انتخاب مي كند ، به شرايط خاصي نظير نوع و تعداد واحدهاي آبي ، تلمبه ذخيره اي و…… و وجود محدوديت هاي استفاده اجباري از سوخت، قرار دادهاي قطع بار يا مديريت بار و…….. بستگي دارد.
در سال 1966 Scheidt , Kerr [2]، روشي براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها واحدهاي حرارتي به روش يكايك شماري 10 ارائه كردند و در سال 1971 Johnson , happ [3]، همين روش را براي واحدهاي حرارتي- آبي استفاده كردند. ولي روش فوق خيلي كند و براي شبكه هاي بزرگ غير عملي بود. براي بهبود آن روش ليست حق تقدم ارائه شد. در سال 1980 Helmick , [4]chang , shoult , روشي براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها بر اساس ليست حق تقدم11 ارائه كردند و همچنين Lee [5] در سال 1988 نيز از اين روش براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها استفاده نمود.
روشي ديگري كه در حل مسائل در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها به كار مي رود ، روش برنامه ريزيپويا است . يكي از معايب اين روش زمان محاسبات بالاست كه با اضافه شدن واحد، زمان محاسبات بهصورت تواني بالا مي رود. براي كاهش زمان محاسبات در اين روش از تكنيك ها و ترفند هاي خاصي استفاده شده است. Lowery [6] در سال 1966 از اين روش استفاده نمود . بعدها Guy [7] در سال 1985 از اين روش با در نظر گرفتن محدوديت هاي بيشتر براي حل مسئله UC كمك گرفت. در سال
1985 Kusic, [8] از تلفيق روش ليست حق تقدم و برنامه ريزي پويا ، روشي ارائه نمود كه داراي سرعت بالاتر از روش برنامه ريزي پويا و دقت بيشتر نسبت به روش ليست حق تقدم بود . در سال 1990 پروفسور شاهيده پور[9] روشي ارائه نمود بر اساس برنامه ريزي پويا و قوائد احتمال كه براي واحدهاي حرارتي و آبي همزمان قابل حل بود. روشي نيز توسط Liang,Su,Huang در سال 1991 ارائه شد[10] ، كه در اين روش مسئله به چند زير مسئله تقسيم و هر زير مسئله به روش برنامه ريزي پويا حل مي شود. روشي نيز براساس برنامه ريزي پويا توسط پروفسور شاهيده پور در سال 1991 ارائه شد[11] .اين روش تلفيقي از برنامه ريزي پويا و سيستم هاي خبره مي باشد، كه محدوده جستجو را به پنجره هاي مختلف تقسيم مي نمايد، و داراي سرعت بالاتر نسبت به روش برنامه ريزي پويا مي باشد. روش ديگر مطرح در مسائل بهينه سازي ، روش برنامه ريزي خطي است. در سال 1981 Waight.Albuyeh, ،[12] روشي براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها بر اساس برنامه ريزي خطي ارائه نمودند. برنامه ريزي خطي بوسيله Ven Meeteren [13] در سال 1981 و نيز توسط Grigsby, Sheble [14]، در سال 1986 در مسائل در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها استفاده شد.
برنامه ريزي جريان شاخه1 نيز روشي است كه در مسائل بهينه سازي به كار مي رود. در اين روش تابع هدف مي تواند غير خطي باشد ولي قيود بايد به صورت خطي باشند و الگوريتم حل براساس روش كاهش گراديان مي باشد. Sjelvgren, Bubenko در سال 1983 [15] روشي براي حل مسائل در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها براساس اين روش ارائه نمودند..
روش آزادسازي لاگرانژ يكي از روش هايي است كه در برنامه ريزي ورود و خروج واحدها زياد به كار رفته است. در سال 1973 Fisher, [16] از اين روش براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاهها استفاده نمود و در سال 1989 . پروفسور شاهيده پور[17] روشي از تركيب برنامه ريزي خطي و آزاد سازي لاگرانژ ارائه نمود و همچنين در سال 1990 [18] از آزاد سازي لاگرانژ براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها روي يك شبكه با در نظر گرفتن واحدهاي آبي و حرارتي و همچنين با در نظرگرفتن محدوديت سوخت استفاده نمود.
يكي از روشهايي كه در مسائل در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها به كار رفته تحليل خطرپذيري1 مي باشد. در اين روش تغييرات احتمالي در تغيير بار و همچنين احتمال خارج شدن ناگهاني واحدها و قابليت اطمينان سيستم نيز در نظر گرفته مي شود. Billinton,chow dhury [19] در سال 1990 وهمچنين Chen, Lee [20] در سال 1991 از اين روش در برنامه ريزي ورود و خروج واحدها استفاده كردند.
روش تحليل تصميم2 ، براساس رياضيات آمار و احتمال مي باشد. دراين روش احتمال اينكه هر
مسير بهترين نتيجه را بدهد بررسي مي شود. در سال 1998 Renaud [21] از اين روش براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها استفاده نمود.
روش شاخه و كران3 در سال 1983 توسط Yoshimura, Cohen ، [22] در برنامه ريزي ورود و خروج واحدها مورد استفاده قرار گرفت. در روش ارائه شده واحدهاي با هزينه راه اندازي بالا فقط يك بار در 24 ساعت روشن و خاموش مي شوند و واحدهايي با هزينه راه اندازي پايين داراي قابليت روشن و خاموش شدن با تغيير بار مي باشند.
روش هاي فوق براساس روش هاي بهينه سازي رياضي بودند و با بزرگتر شدن ابعاد مسئله ، مشكل حجم حافظه و زمان محاسبات داشتند. بنابراين به فكر ايجاد تغييرات در روش هاي فوق و استفاده از روش هاي هوشمند همچنين حل مسئله با در نظر گرفتن محدوديت هاي بيشتر افتادند.
در سال 1991 Rajakovic, Ruzic, [23] روشي براساس آزاد سازي لاگرانژ ارائه نمود. در اين روش تابع هدف شامل دو قسمت هزينه توليد و تلفات انتقال مي باشد. كمينه سازي با در نظر گرفتن محدوديت سوخت و راه اندازي واحد مي باشد.
در سال 1987 Powell,Walter, ،[24] براي كاهش زمان محاسبات در روش برنامه ريزي پويا، واحدها را به دو دسته واحدهاي هميشه روشن ، واحدهاي گردان تقسيم نمودند. اين تقسيم بندي باعث كاهش ابعاد مسئله و نيز كاهش زمان محاسبات مي شود.
پروفسور شاهيده پور در سال 1991 [25]، يك روش تجربي براي حل مسئله در مدار قرار گرفتننيروگاه ها ارائه نمود. در اين روش از يك بانك اطلاعاتي استفاده نمود. بدين صورت كه براي الگوهاي مختلف بار ، آرايش هاي مختلفي براي واحدها در نظر گرفته شده است ( اقتصادي ترين آرايش ). با توجه به الگوي بار ، يك آرايش را انتخاب نموده و جواب تقريبا بهينه بدست مي آيد. سپس به وسيله روش هاي بهينه سازي رياضي ، جواب بهينه نهايي بدست مي آيد. زمان محاسبات در اين روش كوتاه مي باشد.
همچنين پروفسور شاهيده پور در سال 1992 ، روشي ارائه نمود [26] كه قادر به حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها در شبكه هاي چند ناحيه اي كه به صورت Tie-Line ارتباط دارند ، مي باشد. برنامه اصلي شامل چند زير برنامه مي باشد و در داخل هر زير برنامه پس از حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها براي هر ناحيه ،  مربوط به آن ناحيه به دست مي آيد و در برنامه اصلي كل براي شبكه به دست مي آيد ، هماهنگ كننده در اين جا اختلاف بين دومي باشد.
در سال 1993 ، پروفسور شاهيده پور و Wong ،[27] روشي براي حل مسائل در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها ارائه نمودند. اين روش بادر نظر گرفتن محدوديت نرخ بارگيري واحد ، جدول ورود و خروج واحدها را تنظيم مي نمايد. الگوريتم حل براساس تركيب برنامه ريزي پويا و شبكه عصبي مي باشد. در سال 1997 نيز روشي براساس برنامه ريزي تركيبي اعداد صحيح (روش تجزيه) [28] ارائه نمودند. اين روش با در نظر گرفتن محدوديت توان راكتيو ولتاژ باس (تپ ترانس ) و همچنين OPF مي باشد.
پروفسور شاهيده پور در سال 1992 ، روشي براساس شبكه عصبي ارائه نمودند[29]. در اين روش از شبكه پرسپترون استفاده نمودند. شبكه يك بار با الگوهاي و جدول برنامه ريزي خروجي آموزش داده مي شود. سپس به ازا هر ورودي، آرايش ورود و خروج واحدها را مي دهد.
در همان سال Musoke, Sendaula [30]، نيز از شبكه عصبي براي حل مسئله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها استفاده نمودند. شبكه عصبي مورد استفاده تلفيقي از شبكه هاپفيلد و شبكه چائولين مي باشد.
در سال Watanabe, Sasaki [31]، با استفاده از شبكه عصبي هاپفيلد روشي ارائه نمود ، در اين روش با استفاده از شبكه عصبي وضعيت روشن و خاموش بودن واحدها مشخص مي شود و بوسيله يك الگوريتم كلاسيك ، توان واحدها مشخص مي شود.
Yuan,chang-ching,su در سال 1991 [32] روشي براساس تخمين فازي و برنامه ريزي پويا ارائه نمودند ، در اين روش الگوي بار ، ذخيره گردان و هزينه توليد به صورت فازي مدل مي شوند.
در سال 1994 Baghzouz,Mosra, ،[33] از سوپر كامپيوتر كه داراي قابليت پردازش موازي بودند استفاده نمودند. الگوريتم براساس برنامه ريزي پويا مي باشد، با اين تفاوت كه در سوپر كامپيوترها سرعت فوق العاده بالاست. در نهايت مقايسه اي بين اين روش و ساير روش ها از نظر سرعت حل ، انجامشده است.
در سال 1995 Sendaula,Kasangaki, ،[34] از تلفيق شبكه عصبي هاپفيلد و روش هاي رياضي احتمالات ، الگوريتمي پيشنهاد نمود كه قادر بود احتمال در مدار قرار گرفتن و قرار نگرفتن واحد را در نظر بگيرد. اين روش قادر به پيدا كردن نقطه بهينه اصلي است و در نقطه بهينه محلي متوقف نمي شود.
در سال 1996 Bakirtzis,Kazarlis, [35]و Sheble [36] از الگوريتم ژنتيك براي حل مسئله برنامه ريزي ورود و خروج واحدها استفاده نمودند.
در سال 1997 Chao-an Li,Svoboda [37] . روشي ارائه نمودند. براساس اين روش بدين صورت بود كه ابتدا تمام واحدها را روشن در نظر مي گرفتند و شروع به خارج كردن واحدها مي كردند ، تا جايي كه بار تامين و ديگر كاهش هزينه نداشته باشيم.
Eliasson,Jantaen نيز از برنامه ريزي خطي فازي در برنامه ريزي ورود و خروج واحدها استفاده نمودند و هم اكنون نرم افزار مربوطه در يك شركت سوئدي بنام Sydkraft مورد استفاده قرار مي گيرد.
[38]
يكي از دلايل اصلي گـرم شـدن زمـين، آلـودگي هـوا و افـزايش گازهـاي گلخانـهاي و اسـتفاده از سوخت هاي فـسيلي مـيباشـد، بـا توسـعه نگرشـهاي زيـست محيطـي و راهبردهـاي صـرفه جويانـه در بهره برداري از منابع انرژي هاي تجديد ناپذير، استفاده از انرژي هاي پاك و تجديد پذير در مقايسه با آنهابسيار كارآمد بوده بطوريكه در بسياري از كشورهاي جهان روبه فزوني گذاشته است. در ميان منابع انرژيتجديد پذير انرژي باد رشدي سريعتر از ساير انرژيها داشـته اسـت بطوريكـه تنهـا درسـال2006 حـدودGW2,15 به ظرفيت نيروگاههاي بادي جهان اضـافه شـد و كـل ظرفيـت جهـان بـهGW2,72 رسـيد.
وضعيت و نرخ پيشرفت انرژي باد تا سال 2004 در برخي از كشورها در شكل(1) نـشان داده شـده اسـتكه همانطور كه مشاهده مي شود آلمان يكي از كشورهايي است كه رشد چشمگيري در زمينـه اسـتفاده ازانرژي باد در سيستم قدرت داشته است.[39]
استفاده از انرژي باد در شبكه علاوه بـر مزايـاي آن، چالـشهايي را از نظـر بهـره بـرداري ، كنتـرل و برنامه ريزي كوتاه مدت و بلند مدت به همراه دارد و همچنين افزايش استفاده از انـرژيهـايي بـا قابليـتكنترل كم و قابل پيش بيني نبودن دقيق ، سيـستم قـدرت را از نظـر كيفيـت تـوان مـشتريان و قابليـتاطمينان شبكه دچار مشكل مي سازد. با توجه به اينكه انرژي باد يك منبع غيرقابل پيش بيني است، لـذانميتوان ميزان انرژي توليدي آن را مشخص نمود. خوشبختانه با پيشرفت تكنولوژي در زمينههايي چـونپيشرفت در ادوات الكترونيك-قدرت، افزايش روشهاي كنترل و پيش بيني بهتر باد و سيستمهاي ذخيـرهكننده انرژي ، اين مشكلات تا حدي كاهش يافته و مانع از رشد استفاده از انرژي باد در شبكه شده است.
با توجه به اينكه سيستم هاي ذخيره كننده انرژي معمولا به صورت محلي بوده و به بار نزديك اند ازاين رو سيستم هاي ذخيره كننده انرژي مي توانند به منظور مديريت بار و پرشـدگي خطـوط هـم مـورداستفاده قرار گيرند. سيستم هاي ذخيره كننده انرژي در واقع، به عنوان مكمل و واسطي بين انرژي بـاد ويا ساير انرژي هاي تجديد پذير و سيستم قدرت مي باشند لذا استفاده از تكنولـوژي هـاي ذخيـره كننـدهانرژي در تركيب با انرژيهاي تجديدپذير به عنوان يكي از راهحلهاي كاهش اثرات منفي اسـتفاده از ايـنمنابع در سيستم قدرت ارائه شده است.
انرژي باد يك منبع غير قابل كنترل و وابسته به وضعيت باد در منطقـه اسـت و چـون سيـستم هـايذخيره كننده انرژي، منابعي قابل كنترل اند، با استفاده از اين منابع در كنار انرژي باد مي توان انرژي بـادرا به يك منبع قابل كنترل تبديل نمود و با توجه به هزينه توليد پايين انرژي باد و سيستم هـاي ذخيـرهكننده انرژي، قيمت توليد انرژي و هزينه توليد را كاهش داد. در واقع قرار گرفتن سيـستم هـاي ذخيـرهكننده انرژي در كنار انرژي باد مي تواند، پايداري و قابليت كنترل ايـن انـرژي را افـزايش داده و توانـاييتامين بار سيستم را بهبود بخشد و همچنين چالش هاي مربوط به ديناميـك سيـستم قـدرت بـا حـضورنيروگاه هاي بادي را كاهش دهد. مزاياي استفاده از سيستمهاي ذخيره كننده انرژي را ميتـوان در چنـدمورد خلاصه نمود:[40]
1- باعث كاهش هزينه سرمايه گذاري و بهره برداري ميشوند.
2- قابليت استفاده از انرژيهاي تجديدپذير را افزايش ميدهند.
3- از پرشدگي خطوط جلوگيري كرده و نياز به سرمايه گذاري در بخـش انتقـال و توزيـع را كـاهش ميدهند.
4- به طور مستقل ميتوان از آنها استفاده نمود. (مانند UPS)
5- قابليت توليد انرژي الكتريكي از طريق كمترين اثرات زيست محيطي را دارا هستند.
6- انعطاف پذيري و قابليت اطمينان سيستم را بهبود ميبخشند.
در شكل (2) اثرات قابل توجه استفاده از سيستمهاي ذخيره كننده انرژي به منظور متعادل كردن نوساناتتوليد ، كنترل بار و نقش مكمل توليد واحدهاي ديگر نشان داده شده است. همانطور كه مشاهده مي شودسيستم هاي ذخيره كننده انرژي در زمان غير پيك انرژي از شبكه گرفته و شـارژ مـي شـوند و در زمـانپيك شبكه را تغذيه كرده و باعث كاهش پيك بار و در نتيجه كاهش هزينه توليد مي شوند.
در اين پروژه از سيستم هاي ذخيره كننده هواي فشرده به عنوان عنصر ذخيره كننده انرژي استفاده شده است. سرمايه گذاري در زمينه سيستم هاي ذخيره كننده هواي فشرده مي تواند باعث كاهش سرمايه گذاري در زمينه ساير انرژي هاي معمول(واحدهاي حرارتي) گردد. در واقع اگر امكان سرمايه گذاري در زمينه سيستم هاي ذخيره كننده هواي فشرده باشد مي توان بخشي از سرمايه گذاري در زمينه واحدهاي گازي و سيكل تركيبي را به واحدهاي ذخيره كننده هواي فشرده اختصاص داد.
از نظر ميزان آلودگي محيط زيست ( Co2, So2,Nox) با توجه به تامين بخشي از بار توسط واحدهاي بادي و با حضور واحدهاي ذخيره كننده هواي فشرده ميزان توليد واحدهاي حرارتي شبكه خصوصا در زمان پيك بار كاهش يافته و اين منجر با كاهش آلودگي محيط زيست مي گردد.
از نظر قيمت برق در شبكه اي كه بخشي از بار توسط واحدهاي بادي تامين ميگردد ، به نظر مي رسد كه سرمايه گذاري در زمينه واحدهاي ذخيره كننده هواي فشرده تاثير زيادي بر روي قيمت ها دارد كه اين منجر به يكسان سازي قيمت ها در زمان پيك بار نيز مي گردد.
در اين پروژه سعي شده تا با هماهنگي سيستم هاي ذخيره كننـده هـواي فـشرده بـه عنـوان عنـصرذخيره كننده انرژي و نيروگاه هاي بادي با واحد هاي حرارتـي بهتـرين وضـعيت را از نظـر برنامـه ريـزيدرمدار قرار گرفتن واحدها1 و حداقل نمودن هزينه توليد و كاهش آلـودگي محـيط زيـست بـا توجـه بـهمحدوديت هاي شبكه2 و تامين بار بوجود آورد.

نتیجه گیری

برنامه ريزي ورود و خروج اقتصادي واحدها ، يكي از روش هاي مفيـد بـراي كـاهش هزينـه توليـد وافزايش طول عمر تجهيزات و بهره برداري بهينه از شبكه قـدرت مـي باشـد. برنامـه ريـزي ورود و خـروجواحدها جز برنامه ريزي كوتاه مدت مي باشد. روش هـاي متفـاوتي بـراي حـل ايـن نـوع مـسائل موجـود مي باشد كه هر يك داراي نقاط قوت و ضعف مختص به خود مي باشد.
با توجه به مقالات و بررسي هاي انجام شده يكي از روش هاي مناسب در برنامه ريـزي، روش تركيـباعداد صحيح و پيوسته مي باشد. كه نقطه ضعف آن نياز به حافظه كامپيوتري زياد و تغييرات نمايي زماناجراي برنامه بر حسب تعداد واحدهاي موجود در برنامه ريزي مي باشد.
روش برنامه ريزي روش تركيب اعداد صحيح و پيوسته داراي مـشكل عـدم همگرايـي بـوده و هزينـهبدست آمده مناسب مي باشد و همچنين نقطه بهينه مطلق را مي دهد نه بهينه تقريبي و اضافه نمودن وتغيير محدوديتها راحت تر مي باشد.
با توسعه نگرشهاي زيست محيطي و راهبردهاي صرفه جويانه در بهره بـرداري از منـابع انـرژي هـايتجديد ناپذير استفاده از انرژي نو و تجديد پذير ازجمله انرژي باد در مقايسه با آنهـا بـسيار كارآمـد بـودهبطوريكه در بسياري از كشورهاي جهان روبه فزوني گذاشته است، ولي با توجه بـه اينكـه بـاد يـك منبـعانرژي با قابليت كنترل خروجي پايين است بنـابراين نمـي تـوان بـه آن كـاملا اطمينـان نمـود و قابليـتاطمينان شبكه را به خطر انداخت. هرچند امروزه با پيشرفت روش هاي پيش بيني انرژي باد توانسته انـدميزان خطا در پيش بيني انرژي باد را كاهش دهند، ولي نتوانسته اند به صفر برسانند.
با افزايش استفاده از انرژي باد در شبكه قابليت اطمينان شبكه كاهش مي يابد لذا به فكر راهكارهـاييافتادند تا با تبديل باد به يك منبـع قابـل كنتـرل عـلاوه بـر حفـظ قابليـت اطمينـان شـبكه بتواننـد بـا بهره برداري مناسب از باد، هزينه توليد و هزينه پرداختي مشتركين را كاهش دهند.از جمله اين روش هـامي توان به افزايش رزرو واحدها حرارتي و يا استفاده از سيستم هاي ذخيـره كننـده انـرژي در كنـار بـاداشاره نمود.
همانطور كه در نتايج نشان داده شده است با افزايش استفاده از انـرژي بـاد در شـبكه مـسائلي چـونهزينه توليد و ميزان آلودگي محيط زيست كاهش مي يابد كه به دليل هزينه توليد تقريبا صفر واحـدهايبادي مي باشد بنابراين وقتي اين واحدها در مدار قرار مي گيرند با تامين بخشي از بار، باعث از مدار خارجشدن برخي واحدهاي حرارتي شده كه اين منجر به كاهش هزينه توليد و ميزان آلـودگي محـيط زيـستمي گردد . اگرچه استفاده از انرژي باد باعث كاهش هزينه توليد مي گردد ولي به دليـل عـدم قطعيـت درتوليد اين واحدها نمي توان بيش از حد مشخصي از اين واحدها در شبكه استفاده نمود.
به منظور حل اين مشكل و حداكثر استفاده از انرژي هاي تجديد پذير يكي از راه حل هـا اسـتفاده ازسيستم هاي ذخيره كننده انر ژي در كنار واحدهاي بادي به منظور كنترل نوسانات اين واحدها مي باشد.
با توجه به اينكه سيستم هاي ذخيره كننده انرژي معمولا به صورت محلي بوده و به بار نزديك انـد ازاين رو سيستم هاي ذخيره كننده انرژي مي توانند به منظور مديريت بار و پرشـدگي خطـوط هـم مـورداستفاده قرار گيرند. سيستم هاي ذخيره كننده انرژي در واقع، به عنوان مكمل و واسطي بين انرژي بـاد ويا ساير انرژي هاي تجديد پذير و سيستم قدرت مي باشند.
در اين پروژه از واحدهاي ذخيره كننده هواي فشرده كه واحدهايي با توان و مدت زمان دشارژ بالا هستندبراي حل اين مشكل استفاده شده است. همانطور كه از نتايج قابل مشاهده است با استفاده از اين واحدها در كنار واحدهاي بادي علاوه بر اينكه مشكل مربوط به نوسانات واحدهاي بادي كنترل مـي شـود هزينـهتوليد نيز كاهش مي يابد ولي ميزان آلودگي محيط زيست افزايش مي يابد كه اين به دليل آن اسـت كـهاين واحدهاي ذخيره كننده انرژي وقتي در مد موتوري كار كرده و بـه منظـور ذخيـره سـازي هـوا، تـوانالكتريكي از شبكه دريافت مي كنند، در اين زمان ها بار شبكه افزايش پيدا كـرده و باعـث افـزايش توليـدواحدهاي حرارتي شده و اين باعث افزايش ميزان آلودگي مي گردد.
سرمايه گذاري در زمينه سيستم هاي ذخيره كننده هواي فشرده مي تواند باعث كاهش سرمايه گذاري در زمينه ساير انرژي هاي معمول(واحدهاي حرارتي) گردد. در واقع اگر امكان سرمايه گذاري در زمينه سيستم هاي ذخيره كننده هواي فشرده باشد مي توان بخشي از سرمايه گذاري در زمينه واحدهاي گازي و سيكل تركيبي را به واحدهاي ذخيره كننده هواي فشرده اختصاص داد.
با توجه به تامين بخشي از بار توسط واحدهاي بادي و با حضور واحدهاي ذخيره كننده هواي فشرده ميزان توليد واحدهاي حرارتي شبكه خصوصا در زمان پيك بار كاهش يافته و اين منجر با كاهش هزينه توليد مي گردد ولي ميزان آلودگي محيط زيست نسبت به حالتي كه واحدهاي ذخيره كننده انرژي در شبكه نيستند، افزايش مي يابد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت