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
۱ چکیده
۲ مقدمه
۱۲ فصل اول : اصول هماهنگی و در مدار قرارگرفتن واحدها
۱۳  ۱- ۱) هدف
۱۳  ۱- ۲) برنامه ریزی در سیستم های قدرت
۱۴ ۱- ۳) مقدمه ای بر مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها
۱۶ ۱- ۴) مسئله ورود و خروج اقتصادی واحدها
۱۷ ۱-۴-۱) هزینه سوخت
۱۷  ۱-۴-۲) هزینه راه اندازی
۱۹ ۱-۴-۳) هزینه از مدار خارج شدن
۱۹ ۱-۴-۴) هزینه تلفات
۱۹  ۱-۴-۵) هزینه واحد در حالت بدون بار
۲۱ ۱-۴-۶) محدودیت تولید هر واحد
۲۱  ۱-۴-۷) تامین بار و ذخیره گردان
۲۲  ۱-۴-۸) محدودیت حداقل زمان روشن بودن و حداقل زمان خاموش بودن
۲۳  ۱-۴-۹) محدودیت نرخ پاسخ
۲۳ ۱-۴-۱۰) محدودیت سوخت
۲۴  ۱-۴-۱۱) محدودیت آلودگی محیط زیست
۲۵ ۱-۴-۱۲) محدودیت خدمه
۲۵ ۱-۴-۱۳) محدودیت برنامه های از پیش تعیین شده واحد
۲۶ ۱-۴-۱۴) سایر محدودیت ها
۲۶ ۱-۵) ملاحظات قابلیت اطمینان و ایمنی
۱-۵-۱) قابلیت اطمینان واحدها ۲۶
۱-۵-۲) قابلیت اطمینان شبکه ۲۸
۱-۵-۳) ملاحظات امنیت انتقال ۲۹
۱-۶) تاثیر عدم قطعیت ها ۲۹
۱-۶-۱) عدم قطعیت ها در پیش بینی بار ۳۰
۱-۶-۲) عدم قطعیت در ذخیره گردان ۳۰
۱-۶-۳) عدم قطعیت در هزینه افزایشی ۳۰
۱-۶-۴) عدم قطعیت راه اندازی واحدها ۳۰
۱-۷) برنامه ریزی ورود و خروج واحدها در شبکه های خصوصی ۳۰
۱-۸) پخش بار اقتصادی ۳۱
۹-۱) بررسی و تحلیل روش های حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها ۳۲
۱- ۹- ۱) روش های کلاسیک ۳۲
۱- ۹- ۲) روش های تجربی ۳۶
۱- ۹- ۳ ) روش های هوشمند ۳۸
فصل دوم : انرژی باد و سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده ۵۲
۲- ۱) شرح مختصری از انرژی باد  ۵۳
۲-۱-۱) وضعیت انرژی باد در آمریکا ۵۴
۲-۲-۱) وضعیت انرژی باد در اروپا ۵۵
۲-۳-۱) وضعیت انرژی باد درآسیا ۵۶
۲- ۲) بررسی اقتصادی استفاده از انرژی باد  ۵۷
۲- ۳) شرح مختصری از نیروگاه های ذخیره کننده هوای فشرده  ۵۸
۲-۱-۳) مزایا و معایب ۵۹
۲-۲-۳) شرایط جغرافیایی مورد نیاز نیروگاههای ذخیره کننده هوای فشرده ۶۰
۲-۴) انرژی باد و سیستمهای ذخیره کننده هوای فشرده ۶۱
۲-۴-۱) نیروگاههای ذخیره سازی هوای فشرده در کنار نیروگاه باد در آمریکا ۶۲
۲-۴-۲) نیروگاههای ذخیره سازی هوای فشرده در کنار نیروگاه باد در اروپا ۶۳
۲-۴-۳) سیستمهای ذخیره سازی هوای فشرده در کنار نیروگاه باد در آسیا ۶۴
فصل سوم : مبانی حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها به روش اعداد مختلط   ۶۶
۳- ۱) برنامه ریزی خطی ۶۷
۱-۱-۳) تعریف برنامه ریزی خطی ۶۷
۲-۱-۳) ورودی برنامه ریزی خطی ۶۷
۳-۱-۳) خروجی برنامه ریزی خطی ۶۸
۴-۱-۳) فرم کلی مسائل برنامه ریزی خطی ۶۸
۵-۱-۳) فرضیات مدل برنامه ریزی خطی ۷۰
۲-۳) مدل تابع خطی گسسته با شیب افزایشی ۷۱
۳- ۳) مدل تابع خطی گسسته با شیب کاهشی ۷۳
۳- ۴) مدل تابع پله ای ۷۵
۳- ۵) مدل تابع غیر خطی ۷۷
۳-۶)روش برنامه ریزی اعداد صحیح و اعداد مختلط ۷۸
فصل چهارم : نتایج شبیه سازی ۸۰
۱-۴) حل پخش بار اقتصادی ۸۱
۲-۴) حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها با توجه به محدودیت های بار و شبکه ۹۳
۲-۴-۱) تابع هدف ۹۳
۲-۴-۲) محدودیت تولید هر واحد ۹۴
۲-۴-۳) نمایانگر راه اندازی و خاموش کردن واحد ۹۴
۲-۴-۴) محدودیت حداقل زمان روشن و خاموش بودن واحد ۹۴
۲-۴-۵) تعادل بار و تولید ۹۵
۲-۴-۶) ذخیره چرخان ۹۶
۲-۴-۷) ذخیره قابل بهره برداری ۹۶
۲-۴-۸) محدودیت های افزایش یا کاهش تولید ۹۷
۲-۴-۹) محدودیت توان عبوری خطوط ۹۷
۳-۴) حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها با توجه به محدودیت های بار و شبکه و واحدهای بادی ۱۱۰
۴-۴) حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها با توجه به محدودیت های بار و  شبکه و واحدهای بادی و ذخیره کننده هوای فشرده ۱۱۷
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات ۱۲۸
نتیجه گیری ۱۲۹
پیشنهادات ۱۳۱
۱۳۲ منابع و ماخذ
۱۳۲ فهرست منابع فارسی
۱۳۳ فهرست منابع لاتین
۱۳۹ چکیده انگلیسی

چکیده:
امروزه به دلیل تغییرات آب و هوایی و افزایش گازهـای گلخانـهای، کـشورهای جهـان رو بـه تولیـدانرژی الکتریکی از منابع انرژی پاک و تجدید پذیر آورده اند که در میان این منـابع انـرژی تجدیـد پـذیر، انرژی باد رشدی سریعتر از سایر انرژیها داشته است. استفاده از انرژی باد در شبکه علاوه بر مزایـای آن،چالشهایی را از نظر بهره برداری ، کنترل و برنامه ریزی کوتاه مدت و بلنـد مـدت در سیـستم قـدرت بـههمراه دارد . با توجه به اینکه انرژی باد یک منبع غیرقابل پیش بینی است، بنابراین نمی توان میزان انـرژیتولیدی آن را همانند نیروگاههای حرارتی مشخص نمود. امروزه استفاده از تکنولوژیهـای ذخیـره کننـده انرژی در ترکیب با انرژیهای تجدیدپذیر به عنوان یکی از راهحلهای کاهش اثرات منفی اسـتفاده از ایـنمنابع در سیستم قدرت ارائه شده است. در این پروژه هدف بررسی تاثیر نیروگاه های بادی و سیستم هایذخیره کننده هوای فشرده در برنامه ریزی ورود و خروج واحـدهای حرارتـی بـه شـبکه و تـاثیر آن بـرعملکرد سیستم و آلودگی محیط زیـست مـی باشـد کـه بـه ایـن منظـور از روش اعـداد مخـتلط بـرای برنامه ریزی استفاده شده که در ادامه به صورت مشخص و کامل مورد بررسی قرار می گیرد.

مقدمه:
در صنعت برق طراحی و بهره برداری بهینه و موثر اقتصادی همواره مورد نظر بوده است . تا سال ۱۹۷۳ میلادی و قبل از تحریم نفتی که منجر به افزایش سرسام آور قیمت نفت گردید ، شرکت های تولید برق در ایالات متحده امریکا حدود ۲۰ درصد از کل درآمد خود را صرف هزینه سوخت می کردند که تا سال ۱۹۸۰ میلادی این رقم به حدود ۴۰ درصد رسید . در دوره پنج ساله متعاقب ۱۹۷۳ میلادی هزینه سوخت ، نرخ رشد سالیانه ای معادل ۲۵ درصد داشته است . ارقام فوق نمایشگر اهمیت استفاده مؤثر از مواد سوختی است که غالبا به صورت غیر قابل تجدید مورد استفاده قرار می گیرند . افزایش پیوسته قیمت مواد سوختی و نیز تورم سالانه باعث شده است که همواره بهره برداری اقتصادی از سیستم های تولید انرژی الکتریکی مورد توجه و مطالعه قرار گرفته باشد.
معمولا مصرف کل یک سیستم قدرت در حال کار از ظرفیت نصب شده و قابل بهره برداری آن کمتر است. این تفاوت حتی در سیستم های قدرتی که با کمبود تولید برق در ساعات اوج مصرف مواجه- اند ، در قسمت عمده ای از ساعات شبانه روز به چشم می خورد، لذا امکان انتخاب بهینه واحدهای تولید کننده برای تامین مصرف برق در هر فاصله زمانی چند دقیقه ای که میزان مصرف تقریبا ثابت می ماند ، به عنوان یک مساله توزیع بهینه بار مطرح می شود.
در مطالعه و بررسی مسائل مربوط به بهره برداری از سیستم های قدرت ، پارامترهای زیادی مورد توجه قرار دارند. در بهره برداری اقتصادی یکی از مهم ترین این پارامترها مجموعه مشخصات ورودی و خروجی واحدهای تولید انرژی است. در تعریف مشخصات یک واحد ، از واژه ورودی ناخالص۱ در مقابل خروجی خالص۲ صحبت می کنیم. ورودی ناخالص ، ورودی کلی به واحد ، بر حسب دلار بر ساعت ، مقدار سوخت بر ساعت یا هر مشخصه دیگر است و خروجی خالص واحد ، شامل انرژی الکتریکی حاصله از ژنراتور می باشد.
در توزیع بهینه بار می توان به ملاک های مختلفی توجه نمود. معمولا کمینه شدن هزینه سوخت به عنوان عمده ترین هزینه قابل کنترل تولید ، یکی از اهداف اصلی موردنظر است. همچنین تامین انرژی الکتریکی مورد تقاضا با قابلیت اعتماد بالا و مطمئن که با شاخص های گوناگونی مانند ظرفیت ذخیره گردان و غیره سنجیده می شود ، می تواند به صورت یک تابع هدف دیگر و یا به شکل قیود دیگری به مسئله اضافه گردد. بنابراین به طور اختصار مسئله توزیع بهینه بار را می توان به صورت یک مسئله کمینه سازی هزینه تولید تحت شرایط برقراری قیود مختلف ، در نظر گرفت. در این نوع مسئله فرض بر این است که بار مصرفی کل سیستم معلوم است و هدف تعیین سهم بهینه تولید واحدهایروشن برای تامین این بار می باشد. با توجه به اینکه واحدهای حرارتی بسته به نوع سوخت و ساختمانفیزیکی آنها زمان قابل توجهی برای راه اندازی و اتصال به شبکه نیاز دارند و این زمان برای بعضی از نیروگاهها به یک ساعت و یا بیشتر می رسد ، لازم است از یک تا چند شبانه روز قبل برنامه ریزی و پیش بینی لازم برای روشن بودن واحدهای مناسب و راه اندازی آنها قبل از زمان تولید مورد نظر صورت پذیرد. به این برنامه ریزی کوتاه مدت اصطلاحا تعیین واحد می گوییم.
مسئله بهینه سازی به دلیل بزرگی ابعاد مسئله ،غیر خطی بودن و وجود متغییرهای پیوسته وصحیح (صفر و یک) بسیار پیچیده است. حل ریاضی آن اولین بار در سال ۱۹۶۶ توسط شخصی به نام لاوری (Lowery) با استفاده از روش برنامه ریزی دینامیکی (پویا) انجام شد. ولی با رشد صنعت برق و بزرگتر شدن ابعاد شبکه و نیز محدودیت حافظه و سرعت کامپیوترها در آن زمان، این روش ها جوابگو نبودند.
بدین ترتیب روش های تجربی مطرح شدند که با ابتکار و تغییر در روش های کلاسیک و ریاضی، از مشکلات فوق تا حدودی کاسته شد. با روی کار آمدن روشهای هوش مصنوعی (هوشمند)، دریچه تازه ای برای محققین گشوده شد. این روشها دارای سرعت بالا و نیز قابلیت یادگیری می باشند.
تلاش در جهت یافتن الگوریتم های کارایی که توانایی رسیدن به پاسخ بهینه و کاهش زمان اجرای محاسبات را داشته باشند هنوز ادامه دارد و علاوه بر آن تابع هدف مسئله بهینه سازی در مدار قرار گرفتن واحدها و قیود مربوطه به سمت واقعی تر هدایت شده اند. به هر حال با توجه به اهمیت حل مسئله مدار قرار گرفتن واحدها در کاهش هزینه تولید انرژی و بهره برداری صحیح از سیستم ، جلوگیری از فرسودگی تجهیزات و افزایش طول عمر مفید قطعات ، از موضوعات پویا و فعال برنامه ریزی سیستم قدرت بوده که در حال توسعه است.
بطور کلی روش های حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها را می توان به سه شاخه اصلی تفکیک نمود که عبارتند از:
۱- روش های بهینه سازی کلاسیک نظیر برنامه ریزی دینامیکی(DP) ، برنامه ریزی عدد صحیح (IP) ، روش ترکیب اعداد صحیح و پیوسته(مختلط)۱ ،روش های شاخه و کران۲ (BB) و روش آزاد سازی لاگرانژ۳ (LR)

۲- روش های ابتکاری و تجربی نظیر لیست حق تقدم۴ و سیستم های خبره۵
۳- روش های هوش مصنوعی نظیر شبکه های عصبی۶ (NN)،الگوریتم ژنتیک۷ (GA) و شبیه سازی سرد شدن تدریجی فلزات۸ (SA)،جستجو ممنوع۹ (TS)، منطق فازی
روش های هوش مصنوعی به نظر می رسد نتایج خوبی داشته اند و در حال توسعه نیز می باشند. الگوریتم ژنتیک و شبکه های عصبی با اصولی از فرآیندهای زیست شناسی الهام شده و روش شبیه سازیسرد شدن تدریجی فلزات از علم مواد بدست آمده است.
همانطور که ملاحظه می شود تعداد روش هایی که برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها بکار می رود بسیار متنوع بوده و روشی که هر شرکت یا هر منطقه انتخاب می کند ، به شرایط خاصی نظیر نوع و تعداد واحدهای آبی ، تلمبه ذخیره ای و…… و وجود محدودیت های استفاده اجباری از سوخت، قرار دادهای قطع بار یا مدیریت بار و…….. بستگی دارد.
در سال ۱۹۶۶ Scheidt , Kerr [2]، روشی برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها واحدهای حرارتی به روش یکایک شماری ۱۰ ارائه کردند و در سال ۱۹۷۱ Johnson , happ [3]، همین روش را برای واحدهای حرارتی- آبی استفاده کردند. ولی روش فوق خیلی کند و برای شبکه های بزرگ غیر عملی بود. برای بهبود آن روش لیست حق تقدم ارائه شد. در سال ۱۹۸۰ Helmick , [4]chang , shoult , روشی برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها بر اساس لیست حق تقدم۱۱ ارائه کردند و همچنین Lee [5] در سال ۱۹۸۸ نیز از این روش برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها استفاده نمود.
روشی دیگری که در حل مسائل در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها به کار می رود ، روش برنامه ریزیپویا است . یکی از معایب این روش زمان محاسبات بالاست که با اضافه شدن واحد، زمان محاسبات بهصورت توانی بالا می رود. برای کاهش زمان محاسبات در این روش از تکنیک ها و ترفند های خاصی استفاده شده است. Lowery [6] در سال ۱۹۶۶ از این روش استفاده نمود . بعدها Guy [7] در سال ۱۹۸۵ از این روش با در نظر گرفتن محدودیت های بیشتر برای حل مسئله UC کمک گرفت. در سال
۱۹۸۵ Kusic, [8] از تلفیق روش لیست حق تقدم و برنامه ریزی پویا ، روشی ارائه نمود که دارای سرعت بالاتر از روش برنامه ریزی پویا و دقت بیشتر نسبت به روش لیست حق تقدم بود . در سال ۱۹۹۰ پروفسور شاهیده پور[۹] روشی ارائه نمود بر اساس برنامه ریزی پویا و قوائد احتمال که برای واحدهای حرارتی و آبی همزمان قابل حل بود. روشی نیز توسط Liang,Su,Huang در سال ۱۹۹۱ ارائه شد[۱۰] ، که در این روش مسئله به چند زیر مسئله تقسیم و هر زیر مسئله به روش برنامه ریزی پویا حل می شود. روشی نیز براساس برنامه ریزی پویا توسط پروفسور شاهیده پور در سال ۱۹۹۱ ارائه شد[۱۱] .این روش تلفیقی از برنامه ریزی پویا و سیستم های خبره می باشد، که محدوده جستجو را به پنجره های مختلف تقسیم می نماید، و دارای سرعت بالاتر نسبت به روش برنامه ریزی پویا می باشد. روش دیگر مطرح در مسائل بهینه سازی ، روش برنامه ریزی خطی است. در سال ۱۹۸۱ Waight.Albuyeh, ،[۱۲] روشی برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها بر اساس برنامه ریزی خطی ارائه نمودند. برنامه ریزی خطی بوسیله Ven Meeteren [13] در سال ۱۹۸۱ و نیز توسط Grigsby, Sheble [14]، در سال ۱۹۸۶ در مسائل در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها استفاده شد.
برنامه ریزی جریان شاخه۱ نیز روشی است که در مسائل بهینه سازی به کار می رود. در این روش تابع هدف می تواند غیر خطی باشد ولی قیود باید به صورت خطی باشند و الگوریتم حل براساس روش کاهش گرادیان می باشد. Sjelvgren, Bubenko در سال ۱۹۸۳ [۱۵] روشی برای حل مسائل در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها براساس این روش ارائه نمودند..
روش آزادسازی لاگرانژ یکی از روش هایی است که در برنامه ریزی ورود و خروج واحدها زیاد به کار رفته است. در سال ۱۹۷۳ Fisher, [16] از این روش برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاهها استفاده نمود و در سال ۱۹۸۹ . پروفسور شاهیده پور[۱۷] روشی از ترکیب برنامه ریزی خطی و آزاد سازی لاگرانژ ارائه نمود و همچنین در سال ۱۹۹۰ [۱۸] از آزاد سازی لاگرانژ برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها روی یک شبکه با در نظر گرفتن واحدهای آبی و حرارتی و همچنین با در نظرگرفتن محدودیت سوخت استفاده نمود.
یکی از روشهایی که در مسائل در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها به کار رفته تحلیل خطرپذیری۱ می باشد. در این روش تغییرات احتمالی در تغییر بار و همچنین احتمال خارج شدن ناگهانی واحدها و قابلیت اطمینان سیستم نیز در نظر گرفته می شود. Billinton,chow dhury [19] در سال ۱۹۹۰ وهمچنین Chen, Lee [20] در سال ۱۹۹۱ از این روش در برنامه ریزی ورود و خروج واحدها استفاده کردند.
روش تحلیل تصمیم۲ ، براساس ریاضیات آمار و احتمال می باشد. دراین روش احتمال اینکه هر
مسیر بهترین نتیجه را بدهد بررسی می شود. در سال ۱۹۹۸ Renaud [21] از این روش برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها استفاده نمود.
روش شاخه و کران۳ در سال ۱۹۸۳ توسط Yoshimura, Cohen ، [۲۲] در برنامه ریزی ورود و خروج واحدها مورد استفاده قرار گرفت. در روش ارائه شده واحدهای با هزینه راه اندازی بالا فقط یک بار در ۲۴ ساعت روشن و خاموش می شوند و واحدهایی با هزینه راه اندازی پایین دارای قابلیت روشن و خاموش شدن با تغییر بار می باشند.
روش های فوق براساس روش های بهینه سازی ریاضی بودند و با بزرگتر شدن ابعاد مسئله ، مشکل حجم حافظه و زمان محاسبات داشتند. بنابراین به فکر ایجاد تغییرات در روش های فوق و استفاده از روش های هوشمند همچنین حل مسئله با در نظر گرفتن محدودیت های بیشتر افتادند.
در سال ۱۹۹۱ Rajakovic, Ruzic, [23] روشی براساس آزاد سازی لاگرانژ ارائه نمود. در این روش تابع هدف شامل دو قسمت هزینه تولید و تلفات انتقال می باشد. کمینه سازی با در نظر گرفتن محدودیت سوخت و راه اندازی واحد می باشد.
در سال ۱۹۸۷ Powell,Walter, ،[۲۴] برای کاهش زمان محاسبات در روش برنامه ریزی پویا، واحدها را به دو دسته واحدهای همیشه روشن ، واحدهای گردان تقسیم نمودند. این تقسیم بندی باعث کاهش ابعاد مسئله و نیز کاهش زمان محاسبات می شود.
پروفسور شاهیده پور در سال ۱۹۹۱ [۲۵]، یک روش تجربی برای حل مسئله در مدار قرار گرفتننیروگاه ها ارائه نمود. در این روش از یک بانک اطلاعاتی استفاده نمود. بدین صورت که برای الگوهای مختلف بار ، آرایش های مختلفی برای واحدها در نظر گرفته شده است ( اقتصادی ترین آرایش ). با توجه به الگوی بار ، یک آرایش را انتخاب نموده و جواب تقریبا بهینه بدست می آید. سپس به وسیله روش های بهینه سازی ریاضی ، جواب بهینه نهایی بدست می آید. زمان محاسبات در این روش کوتاه می باشد.
همچنین پروفسور شاهیده پور در سال ۱۹۹۲ ، روشی ارائه نمود [۲۶] که قادر به حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها در شبکه های چند ناحیه ای که به صورت Tie-Line ارتباط دارند ، می باشد. برنامه اصلی شامل چند زیر برنامه می باشد و در داخل هر زیر برنامه پس از حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها برای هر ناحیه ،  مربوط به آن ناحیه به دست می آید و در برنامه اصلی کل برای شبکه به دست می آید ، هماهنگ کننده در این جا اختلاف بین دومی باشد.
در سال ۱۹۹۳ ، پروفسور شاهیده پور و Wong ،[۲۷] روشی برای حل مسائل در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها ارائه نمودند. این روش بادر نظر گرفتن محدودیت نرخ بارگیری واحد ، جدول ورود و خروج واحدها را تنظیم می نماید. الگوریتم حل براساس ترکیب برنامه ریزی پویا و شبکه عصبی می باشد. در سال ۱۹۹۷ نیز روشی براساس برنامه ریزی ترکیبی اعداد صحیح (روش تجزیه) [۲۸] ارائه نمودند. این روش با در نظر گرفتن محدودیت توان راکتیو ولتاژ باس (تپ ترانس ) و همچنین OPF می باشد.
پروفسور شاهیده پور در سال ۱۹۹۲ ، روشی براساس شبکه عصبی ارائه نمودند[۲۹]. در این روش از شبکه پرسپترون استفاده نمودند. شبکه یک بار با الگوهای و جدول برنامه ریزی خروجی آموزش داده می شود. سپس به ازا هر ورودی، آرایش ورود و خروج واحدها را می دهد.
در همان سال Musoke, Sendaula [30]، نیز از شبکه عصبی برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن نیروگاه ها استفاده نمودند. شبکه عصبی مورد استفاده تلفیقی از شبکه هاپفیلد و شبکه چائولین می باشد.
در سال Watanabe, Sasaki [31]، با استفاده از شبکه عصبی هاپفیلد روشی ارائه نمود ، در این روش با استفاده از شبکه عصبی وضعیت روشن و خاموش بودن واحدها مشخص می شود و بوسیله یک الگوریتم کلاسیک ، توان واحدها مشخص می شود.
Yuan,chang-ching,su در سال ۱۹۹۱ [۳۲] روشی براساس تخمین فازی و برنامه ریزی پویا ارائه نمودند ، در این روش الگوی بار ، ذخیره گردان و هزینه تولید به صورت فازی مدل می شوند.
در سال ۱۹۹۴ Baghzouz,Mosra, ،[۳۳] از سوپر کامپیوتر که دارای قابلیت پردازش موازی بودند استفاده نمودند. الگوریتم براساس برنامه ریزی پویا می باشد، با این تفاوت که در سوپر کامپیوترها سرعت فوق العاده بالاست. در نهایت مقایسه ای بین این روش و سایر روش ها از نظر سرعت حل ، انجامشده است.
در سال ۱۹۹۵ Sendaula,Kasangaki, ،[۳۴] از تلفیق شبکه عصبی هاپفیلد و روش های ریاضی احتمالات ، الگوریتمی پیشنهاد نمود که قادر بود احتمال در مدار قرار گرفتن و قرار نگرفتن واحد را در نظر بگیرد. این روش قادر به پیدا کردن نقطه بهینه اصلی است و در نقطه بهینه محلی متوقف نمی شود.
در سال ۱۹۹۶ Bakirtzis,Kazarlis, [35]و Sheble [36] از الگوریتم ژنتیک برای حل مسئله برنامه ریزی ورود و خروج واحدها استفاده نمودند.
در سال ۱۹۹۷ Chao-an Li,Svoboda [37] . روشی ارائه نمودند. براساس این روش بدین صورت بود که ابتدا تمام واحدها را روشن در نظر می گرفتند و شروع به خارج کردن واحدها می کردند ، تا جایی که بار تامین و دیگر کاهش هزینه نداشته باشیم.
Eliasson,Jantaen نیز از برنامه ریزی خطی فازی در برنامه ریزی ورود و خروج واحدها استفاده نمودند و هم اکنون نرم افزار مربوطه در یک شرکت سوئدی بنام Sydkraft مورد استفاده قرار می گیرد.
[۳۸]
یکی از دلایل اصلی گـرم شـدن زمـین، آلـودگی هـوا و افـزایش گازهـای گلخانـهای و اسـتفاده از سوخت های فـسیلی مـیباشـد، بـا توسـعه نگرشـهای زیـست محیطـی و راهبردهـای صـرفه جویانـه در بهره برداری از منابع انرژی های تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی های پاک و تجدید پذیر در مقایسه با آنهابسیار کارآمد بوده بطوریکه در بسیاری از کشورهای جهان روبه فزونی گذاشته است. در میان منابع انرژیتجدید پذیر انرژی باد رشدی سریعتر از سایر انرژیها داشـته اسـت بطوریکـه تنهـا درسـال۲۰۰۶ حـدودGW2,15 به ظرفیت نیروگاههای بادی جهان اضـافه شـد و کـل ظرفیـت جهـان بـهGW2,72 رسـید.
وضعیت و نرخ پیشرفت انرژی باد تا سال ۲۰۰۴ در برخی از کشورها در شکل(۱) نـشان داده شـده اسـتکه همانطور که مشاهده می شود آلمان یکی از کشورهایی است که رشد چشمگیری در زمینـه اسـتفاده ازانرژی باد در سیستم قدرت داشته است.[۳۹]
استفاده از انرژی باد در شبکه علاوه بـر مزایـای آن، چالـشهایی را از نظـر بهـره بـرداری ، کنتـرل و برنامه ریزی کوتاه مدت و بلند مدت به همراه دارد و همچنین افزایش استفاده از انـرژیهـایی بـا قابلیـتکنترل کم و قابل پیش بینی نبودن دقیق ، سیـستم قـدرت را از نظـر کیفیـت تـوان مـشتریان و قابلیـتاطمینان شبکه دچار مشکل می سازد. با توجه به اینکه انرژی باد یک منبع غیرقابل پیش بینی است، لـذانمیتوان میزان انرژی تولیدی آن را مشخص نمود. خوشبختانه با پیشرفت تکنولوژی در زمینههایی چـونپیشرفت در ادوات الکترونیک-قدرت، افزایش روشهای کنترل و پیش بینی بهتر باد و سیستمهای ذخیـرهکننده انرژی ، این مشکلات تا حدی کاهش یافته و مانع از رشد استفاده از انرژی باد در شبکه شده است.
با توجه به اینکه سیستم های ذخیره کننده انرژی معمولا به صورت محلی بوده و به بار نزدیک اند ازاین رو سیستم های ذخیره کننده انرژی می توانند به منظور مدیریت بار و پرشـدگی خطـوط هـم مـورداستفاده قرار گیرند. سیستم های ذخیره کننده انرژی در واقع، به عنوان مکمل و واسطی بین انرژی بـاد ویا سایر انرژی های تجدید پذیر و سیستم قدرت می باشند لذا استفاده از تکنولـوژی هـای ذخیـره کننـدهانرژی در ترکیب با انرژیهای تجدیدپذیر به عنوان یکی از راهحلهای کاهش اثرات منفی اسـتفاده از ایـنمنابع در سیستم قدرت ارائه شده است.
انرژی باد یک منبع غیر قابل کنترل و وابسته به وضعیت باد در منطقـه اسـت و چـون سیـستم هـایذخیره کننده انرژی، منابعی قابل کنترل اند، با استفاده از این منابع در کنار انرژی باد می توان انرژی بـادرا به یک منبع قابل کنترل تبدیل نمود و با توجه به هزینه تولید پایین انرژی باد و سیستم هـای ذخیـرهکننده انرژی، قیمت تولید انرژی و هزینه تولید را کاهش داد. در واقع قرار گرفتن سیـستم هـای ذخیـرهکننده انرژی در کنار انرژی باد می تواند، پایداری و قابلیت کنترل ایـن انـرژی را افـزایش داده و توانـاییتامین بار سیستم را بهبود بخشد و همچنین چالش های مربوط به دینامیـک سیـستم قـدرت بـا حـضورنیروگاه های بادی را کاهش دهد. مزایای استفاده از سیستمهای ذخیره کننده انرژی را میتـوان در چنـدمورد خلاصه نمود:[۴۰]
۱- باعث کاهش هزینه سرمایه گذاری و بهره برداری میشوند.
۲- قابلیت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر را افزایش میدهند.
۳- از پرشدگی خطوط جلوگیری کرده و نیاز به سرمایه گذاری در بخـش انتقـال و توزیـع را کـاهش میدهند.
۴- به طور مستقل میتوان از آنها استفاده نمود. (مانند UPS)
۵- قابلیت تولید انرژی الکتریکی از طریق کمترین اثرات زیست محیطی را دارا هستند.
۶- انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود میبخشند.
در شکل (۲) اثرات قابل توجه استفاده از سیستمهای ذخیره کننده انرژی به منظور متعادل کردن نوساناتتولید ، کنترل بار و نقش مکمل تولید واحدهای دیگر نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شودسیستم های ذخیره کننده انرژی در زمان غیر پیک انرژی از شبکه گرفته و شـارژ مـی شـوند و در زمـانپیک شبکه را تغذیه کرده و باعث کاهش پیک بار و در نتیجه کاهش هزینه تولید می شوند.
در این پروژه از سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده به عنوان عنصر ذخیره کننده انرژی استفاده شده است. سرمایه گذاری در زمینه سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده می تواند باعث کاهش سرمایه گذاری در زمینه سایر انرژی های معمول(واحدهای حرارتی) گردد. در واقع اگر امکان سرمایه گذاری در زمینه سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده باشد می توان بخشی از سرمایه گذاری در زمینه واحدهای گازی و سیکل ترکیبی را به واحدهای ذخیره کننده هوای فشرده اختصاص داد.
از نظر میزان آلودگی محیط زیست ( Co2, So2,Nox) با توجه به تامین بخشی از بار توسط واحدهای بادی و با حضور واحدهای ذخیره کننده هوای فشرده میزان تولید واحدهای حرارتی شبکه خصوصا در زمان پیک بار کاهش یافته و این منجر با کاهش آلودگی محیط زیست می گردد.
از نظر قیمت برق در شبکه ای که بخشی از بار توسط واحدهای بادی تامین میگردد ، به نظر می رسد که سرمایه گذاری در زمینه واحدهای ذخیره کننده هوای فشرده تاثیر زیادی بر روی قیمت ها دارد که این منجر به یکسان سازی قیمت ها در زمان پیک بار نیز می گردد.
در این پروژه سعی شده تا با هماهنگی سیستم های ذخیره کننـده هـوای فـشرده بـه عنـوان عنـصرذخیره کننده انرژی و نیروگاه های بادی با واحد های حرارتـی بهتـرین وضـعیت را از نظـر برنامـه ریـزیدرمدار قرار گرفتن واحدها۱ و حداقل نمودن هزینه تولید و کاهش آلـودگی محـیط زیـست بـا توجـه بـهمحدودیت های شبکه۲ و تامین بار بوجود آورد.

نتیجه گیری

برنامه ریزی ورود و خروج اقتصادی واحدها ، یکی از روش های مفیـد بـرای کـاهش هزینـه تولیـد وافزایش طول عمر تجهیزات و بهره برداری بهینه از شبکه قـدرت مـی باشـد. برنامـه ریـزی ورود و خـروجواحدها جز برنامه ریزی کوتاه مدت می باشد. روش هـای متفـاوتی بـرای حـل ایـن نـوع مـسائل موجـود می باشد که هر یک دارای نقاط قوت و ضعف مختص به خود می باشد.
با توجه به مقالات و بررسی های انجام شده یکی از روش های مناسب در برنامه ریـزی، روش ترکیـباعداد صحیح و پیوسته می باشد. که نقطه ضعف آن نیاز به حافظه کامپیوتری زیاد و تغییرات نمایی زماناجرای برنامه بر حسب تعداد واحدهای موجود در برنامه ریزی می باشد.
روش برنامه ریزی روش ترکیب اعداد صحیح و پیوسته دارای مـشکل عـدم همگرایـی بـوده و هزینـهبدست آمده مناسب می باشد و همچنین نقطه بهینه مطلق را می دهد نه بهینه تقریبی و اضافه نمودن وتغییر محدودیتها راحت تر می باشد.
با توسعه نگرشهای زیست محیطی و راهبردهای صرفه جویانه در بهره بـرداری از منـابع انـرژی هـایتجدید ناپذیر استفاده از انرژی نو و تجدید پذیر ازجمله انرژی باد در مقایسه با آنهـا بـسیار کارآمـد بـودهبطوریکه در بسیاری از کشورهای جهان روبه فزونی گذاشته است، ولی با توجه بـه اینکـه بـاد یـک منبـعانرژی با قابلیت کنترل خروجی پایین است بنـابراین نمـی تـوان بـه آن کـاملا اطمینـان نمـود و قابلیـتاطمینان شبکه را به خطر انداخت. هرچند امروزه با پیشرفت روش های پیش بینی انرژی باد توانسته انـدمیزان خطا در پیش بینی انرژی باد را کاهش دهند، ولی نتوانسته اند به صفر برسانند.
با افزایش استفاده از انرژی باد در شبکه قابلیت اطمینان شبکه کاهش می یابد لذا به فکر راهکارهـاییافتادند تا با تبدیل باد به یک منبـع قابـل کنتـرل عـلاوه بـر حفـظ قابلیـت اطمینـان شـبکه بتواننـد بـا بهره برداری مناسب از باد، هزینه تولید و هزینه پرداختی مشترکین را کاهش دهند.از جمله این روش هـامی توان به افزایش رزرو واحدها حرارتی و یا استفاده از سیستم های ذخیـره کننـده انـرژی در کنـار بـاداشاره نمود.
همانطور که در نتایج نشان داده شده است با افزایش استفاده از انـرژی بـاد در شـبکه مـسائلی چـونهزینه تولید و میزان آلودگی محیط زیست کاهش می یابد که به دلیل هزینه تولید تقریبا صفر واحـدهایبادی می باشد بنابراین وقتی این واحدها در مدار قرار می گیرند با تامین بخشی از بار، باعث از مدار خارجشدن برخی واحدهای حرارتی شده که این منجر به کاهش هزینه تولید و میزان آلـودگی محـیط زیـستمی گردد . اگرچه استفاده از انرژی باد باعث کاهش هزینه تولید می گردد ولی به دلیـل عـدم قطعیـت درتولید این واحدها نمی توان بیش از حد مشخصی از این واحدها در شبکه استفاده نمود.
به منظور حل این مشکل و حداکثر استفاده از انرژی های تجدید پذیر یکی از راه حل هـا اسـتفاده ازسیستم های ذخیره کننده انر ژی در کنار واحدهای بادی به منظور کنترل نوسانات این واحدها می باشد.
با توجه به اینکه سیستم های ذخیره کننده انرژی معمولا به صورت محلی بوده و به بار نزدیک انـد ازاین رو سیستم های ذخیره کننده انرژی می توانند به منظور مدیریت بار و پرشـدگی خطـوط هـم مـورداستفاده قرار گیرند. سیستم های ذخیره کننده انرژی در واقع، به عنوان مکمل و واسطی بین انرژی بـاد ویا سایر انرژی های تجدید پذیر و سیستم قدرت می باشند.
در این پروژه از واحدهای ذخیره کننده هوای فشرده که واحدهایی با توان و مدت زمان دشارژ بالا هستندبرای حل این مشکل استفاده شده است. همانطور که از نتایج قابل مشاهده است با استفاده از این واحدها در کنار واحدهای بادی علاوه بر اینکه مشکل مربوط به نوسانات واحدهای بادی کنترل مـی شـود هزینـهتولید نیز کاهش می یابد ولی میزان آلودگی محیط زیست افزایش می یابد که این به دلیل آن اسـت کـهاین واحدهای ذخیره کننده انرژی وقتی در مد موتوری کار کرده و بـه منظـور ذخیـره سـازی هـوا، تـوانالکتریکی از شبکه دریافت می کنند، در این زمان ها بار شبکه افزایش پیدا کـرده و باعـث افـزایش تولیـدواحدهای حرارتی شده و این باعث افزایش میزان آلودگی می گردد.
سرمایه گذاری در زمینه سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده می تواند باعث کاهش سرمایه گذاری در زمینه سایر انرژی های معمول(واحدهای حرارتی) گردد. در واقع اگر امکان سرمایه گذاری در زمینه سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده باشد می توان بخشی از سرمایه گذاری در زمینه واحدهای گازی و سیکل ترکیبی را به واحدهای ذخیره کننده هوای فشرده اختصاص داد.
با توجه به تامین بخشی از بار توسط واحدهای بادی و با حضور واحدهای ذخیره کننده هوای فشرده میزان تولید واحدهای حرارتی شبکه خصوصا در زمان پیک بار کاهش یافته و این منجر با کاهش هزینه تولید می گردد ولی میزان آلودگی محیط زیست نسبت به حالتی که واحدهای ذخیره کننده انرژی در شبکه نیستند، افزایش می یابد.

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

آخرین مطالب

مطالب مرتبط