جایابی بهینه منابع تولید پراکنده در شبکههای توزیع با هدف کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:138
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

جایابی بهینه منابع تولید پراکنده در شبکههای توزیع با هدف کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ – 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

چکیده……………………………………………………………۱
مقدمه………………………………………………………………۲
فصل اول : مقدمهای بر تولید پراکنده
۱-۱ مقدمه………………………………………………….۴
۱-۲ تعاریف تولید پراکنده………………………………………………………….۴
۱-٣ دلایل رویکرد مجدد به تولید پراکنده……………………………………………….۶
۱-۴ انواع تکنولوژیهای تولید پراکنده………………………………………….٧
۱-۴-١ تکنولوژیهای تجدیدناپذیر………………………………………………………….٧
۱-۴-١-١ موتورهای رفت و برگشتی (احتراق داخلی)………………………….٧
۱-۴-١-٢ میکروتوربینها…………………………………………………….٨
۱-۴-١-٣ توربینهای احتراق صنعتی………………………………………….٩
۱-۴-١-۴ پیلهای سوختی ( FC)……………………………………………..٩
۱-۴-١-۵ موتورهای استرلینگ…………………………………………………….١٠
۱-۴-١-۶ نیروگاههای تولید همزمان برق، گرما و سرما(CHP)……………………………………….١١
۱-۴-٢ تکنولوژی پایه تجدیدپذیر………………………………….١١
۱-۴-٢-١ نیروگاههای فتوولتاییک (PV)…………………………………………..١٢
۱-۴-٢-٢ نیروگاههای بادی (WT)…………………………………….١٢
۱-۴-٢-٣ نیروگاههای زمین گرمایی(ژئوترمال)……………………………………..١٣
۱-۴-٢-۴ نیروگاههای انرژی جزر و مد……………………………………………….١٣
۱-۴-٢-۵ نیروگاههای بیوماس………………………………………………………….١۴
۱-۴-٢-۶ نیروگاههای مبدل انرژی خورشیدی – حرارتی- الکتریکی………………………………………….١۴
۱-۴-٣ تکنولوژی ذخیرهسازی انرژی………………………………….١۴
۱-۶ جمعبندی و نتیجهگیری……………………………………….١۶
فصل دوم: شبکههای توزیع و منابع تولید پراکنده
۲-۱ مقدمه………………………………………………………..١٨
۲-۲ معرفی سیستم توزیع……………………………………………………………١٨
۲-۲-۱ ساختار سیستم قدرت…………………………………………١٨
٢-۲-۲ انواع شبکههای توزیع……………………………………….١٩
۲-۲-۲-۱ شبکه شعاعی ساده……………………………………………………١٩
۲-۲-۲-۲ شبکه شعاعی مرکب………………………………………………………………….١٩
۲-۲-۲-۳ شبکه حلقوی با تغذیه از یک سو……………………………………………٢٠
۲-۲-۲-۴ شبکه حلقوی با تغذیه از دو سو……………………………………٢٠
۲-۲-۲-۵ شبکه غربالی……………………………………………………………٢١
۲-۲-۳ خطوط فوق توزیع و پستهای توزیع…………………………………………..٢١
۲-۳ آثار منابع تولید پراکنده بر روی شبکههای الکتریکی………………………….٢١
۲-۳-۱ مزایای استفاده از تولید پراکنده………………………………٢٢
٢-۳-١-۱ کاهش تلفات، آزاد سازی ظرفیت خطوط:…………………………………..٢٢
٢-۳-۱-۲ بهبود پروفیل ولتاژ شبکه…………………………………٢٣
۲-۳-۱-۳ افزایش قابلیت اطمینان شبکه…………………………………٢٣
٢-۳-۱-۴ قابلیت تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارت………………………………٢۴
٢-۳-۱-۵ کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی………………………………………………..٢۴
۲-۳-۱-۶ سایر موارد………………………………………………………٢۵
٢-۳-۲ معایب استفاده از تولید پراکنده……………………………………………..٢۶
۲-۳-۲-۱ تنظیم ولتاژ…………………………………………………….٢۶
٢-۳-۲-۲ فلیکر ولتاژ…………………………………………………………٢٨
٢-۳-۲-۳ افزایش هارمونیک…………………………………..٢٨
٢-۳-۲-۴ افزایش جریان اتصال کوتاه…………………………….٢٩
٢-۳-۲-۵ ایجاد جزیره الکتریکی………………………………….٣٠
٢-۳-۲-۶ امکان کاهش کیفیت توان………………………………………٣١
۲-۳-۳ راهکارهای بررسی آثار تولیدات پراکنده بر روی شبکههای الکتریکی……………………..٣٢
۲-۴ مروری بر مطالعات انجام شده در زمینه جایابی بهینه DG……………………….٣٢
۲-۴-۱ روشهای جایابی منابع تولید پراکنده با یک تابع هدف……………………….٣٣
٢-۵ تولید پراکنده در ایران……………………………………………….٣۴
۲-۶ جمع بندی و نتیجه گیری………………………………………..٣۵
فصل سوم : معرفی روش بهینهسازی
۳-۱ مقدمه…………………………………………….٣٧
۳-۲ نگاه کلی به بهینهسازی………………………………………………….٣٧
۳-۲-۱ ساختار یک مسئله بهینهسازی……………………………..٣٧
۳-۲-۲ بهینه سراسری و محلی :………………………………………٣٩
۳-۲-۳ بهینهسازی چند هدفه (چند منظوره)…………………………………………………٣٩
۳-۳ بررسی روشهای بهینه سازی برای جایابی منابع DG……………………………۴٠
۳-۴ بررسی الگوریتمهای تکاملی…………………………..۴١
۳-۴-۱ اساسPSO………………………………………..۴٣
۳-۴-۲ خصوصیات الگوریتم PSO بکار رفته……………………………..۴۵
۳-۴-۳ مکانیزم شبه تکاملی………………………………………………۴۵
۳-۴-۳-۱ ارزیابی تابع هدف با استفاده از جمعیت Swarm1, j…………………………….۴٧
۳-۴-۳-۲ ارزیابی تابع هدف با استفاده از جمعیت Swarm2………………………………۴٨
۳-۴-۳-۳ سیر تکاملی جمعیت های Swarm2 و Swarm1, j…………………………….۴٩
۳-۵ نتیجه گیری…………………………………..۴٩
فصل چهارم :تابع هدف و اعمال روش پیشنهادی
۴-۱ مقدمه………………………………………….۵١
۴-۲ ارزیابی و انتخاب شاخصها جهت نصب DG………………………………………..۵١
۴-۲-۱ شاخص کاهش تلفات…………………………………………….۵٢
۴-۲-۲ شاخص بهبودپروفیل ولتاژ…………………………………..۵٣
۴-۳ دلایل انتخاب CPSO در جایابی منابع DG………………………………………..۵٣
۴-۴ چگونگی اعمال قیود و محدودیتهای مسئله جایابی…………………………۵۴
۴-۵ مدلسازی منابع تولید پراکنده……………………………………………۵۵
۴-۶ تابع هدف مسئله………………………………………….۵۵
۴-۷ محاسبه تابع برازندگی……………………………………..۵۶
۴-۸ نحوه کدگذاری در GA و CPSO………………………۵۶
۴-۹ الگوریتم جایابی و مقداریابی DG………………………….۵٩
۴-۹-۱ شرط توقف الگوریتم جایابی……………………………..۵٩
۴-۱۰ محاسبه تابع هدف……………………………………۶٠
۴-۱۱ معرفی پخشبار پیشنهادی در حضور DG…………………………………………..۶٠
۴-۱۲ مدل عناصر سیستم……………………………………………۶١
۴-۱۲-۱ مدل خطوط………………………………………….۶١
۴-۱۲-۲ مدل بار……………………………………………………..۶١
۴-۱۲-۲-۱ اتصال بار بصورت ستاره- زمین…………………………………..۶١
۴-۱۲-۲-۲ اتصال بار به صورت مثلث………………………………۶٢
۴-۱۲-۳ مدل خازنهای شنت……………………….۶٣
۴-۱۲-۴ مدل ترانسفورماتورهای توزیع…………………………………….۶٣
۴-۱۲-۵ مدل ژنراتورهای تولید پراکنده……………………۶٣
۴-۱۳ مقایسه و انتخاب مدل………………………………………….۶۴
۴-۱۴ الگوریتم پخش بار پیشنهادی…………………………….۶۵
۴-۱۵ جمع بندی و نتیجه گیری…………………………………………….۶۶
فصل پنجم :مطالعات عددی
۵-۱ مقدمه…………………………………………..۶٩
۵-۲ فیدر ۱۰ شینه……………………………………………..۶٩
۵-۳ فیدر ۱۳ شینه…………………………………………..٧٢
۵-۳-۱ مقایسه CPSO با GA…………………………………………………………٧٣
۵-۴ فیدر ۳۳ شینه………………………………………………٧۵
۵-۴-۱ مقایسه CPSO با PSO……………………….٧٧
۵-۵ فیدر ۷۰ شینه…………………………………………………..٧٩
۵-۵-۱ مقایسه CPSO با PSO………………………..٨١
۵-۶ جمع بندی و نتیجه گیری…………………………………………٨٢
فصل ششم :نتیجهگیری و پیشنهادات
۶-۱ جمعبندی………………………………..٨۴
۶-۲ نتایج………………………………………….٨۴
۶-۳ پیشنهادات………………………………………………٨۵
پیوست
۱ نتایج شبیهسازی………………………………………٨٧
۱-۲ نتایج شبیهسازی برای مسئله طراحی میله جوشکاری شده…………………………..٨٧
۱-۳ نتایج شبیهسازی برای مسئله طراحی کشش/ فشردگی یک رشته……………………………………٨٩
واژه نامه…………………………………….٩٢
فهرست منابع فارسی………………………………………………٩۵
فهرست منابع لاتین…………………………………….٩۶
چکیده انگلیسی…………………………………..۹۸

چکیده
پیشرفتهای صورت گرفته در تکنولوژیهای تولید پراکنده و بکارگیری آنها در سطح شبکههای توزیعفرصتی را برای بهرهمندی از مزایای بکارگیری این منابع در جهت بهبود بهرهبرداری از شبکههای توزیعفراهم ساخته است. از جمله سودمندی های ناشی از منابع تولید پراکنده، میتوان به مواردی همچونکاهش تلفات ,بهبود پروفیل ولتاژ ,افزایش قابلیت اطمینان شبکه و… اشاره کرد. برای دستیابی به اهدافمورد نظر, مسئله جایابی، یعنی تعیین ظرفیت ,تعداد و مکان بهینه منابع تولید پراکنده بسیار حایز اهمیت
است. در شبکههای توزیع، به خصوص شبکه توزیع ایران، با توجه به نامناسب بودن پروفیل ولتاژ و اتلاف بالای انرژی جایابی بهینه منابع تولید پراکنده جهت رسیدن به اهداف مورد نظر امری ضروری بنظر میرسد.
در این تحقیق هدف ما جایابی بهینه منابع تولید پراکنده به منظور کاهش تلفات و بهبود دامنه ولتاژ در شبکههای توزیع میباشد. به عبارت دیگر، هدف ما کاهش تلفات به همراه نزدیکتر کردن دامنه ولتاژ شینهابه مقادیر مطلوب (معمو ﹰلا مقدار نامی) با جایابی بهینه منابع تولید میباشد.
این پایاننامه که در شش فصل تنظیم شده است، هدف نهایی آن ارائه روشی در جایابی منابع تولیدپراکنده برای کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ با استفاده از الگوریتم PSO شبهتکاملی (CPSO)میباشد.
در فصل اول به بیان مطالبی پیرامون منابع تولید پراکنده شامل تعاریف ,اهداف، بررسی تکنولوژ یها، مزایا و معایب آنها پرداخته شده است .در فصل دوم پس از معرفی مختصر شبکههای توزیع، تاثیر منابع تولید پراکنده در شبکههای توزیع و راهکارهای مطالعه آنها ارائه شده است. فصل سوم، به ارائه و تبیین روشپیشنهادی در جایابی بهینه منابع تولید پراکنده با استفاده از الگوریتم CPSO میپردازد و فلوچارتالگوریتم پیشنهادی تشریح گردیده است. در فصل چهارم پس از تعریف مسئله و بیان توابع هدف، به چگونگی پیادهسازی الگوریتم CPSOدر جایابی منابع تولید پراکنده میپردازد و بخش پایانی از این فصل،به ارائه ابزار مورد نیاز مطالعه اثرات پخشبار مناسب در شبکههای توزیع با حضور منابع تولید پراکنده ،اختصاص داده شده است. و نیز در فصل پنجم به منظور بررسی کارایی روشهای ارائه شده در جایابی منابعتولید پراکنده در کاهش تلفات و بهبود دامنه ولتاژ چند شبکه نمونه مورد مطالعه قرار گرفته است وتحلیلهای مختلفی در مورد جایابی آنها و تاثیر آنها بر پارامترهای شبکه صورت گرفته است. فصل ششم بهارائه نتایج و پیشنهادات اختصاص داده شده است. در بخش پیوست نیز الگوریتم بهینهسازیCPSO روی چندین تابع محک قدرتمند تست شده است و نتایج آن با روشهای تکاملی دیگر مقایسه گردیده که از همه آنها بهینهتر میباشد.
کلمات کلیدی : تولید پراکنده، جایابی بهبنه، الگوریتمCPSO , پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات

مقدمه
در شبکههای توزیع امروزی بخصوص با روند رو به رشد خصوصیسازی و رقابتی شدن بازار برق، هدف اولیه شرکتهای توزیع پایین آوردن هزینههای مربوط به بهرهبرداری، نگهداری و ساخت شبکه و همزمان بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه و مشترکین میباشد. یکی از موثرترین روشها برای پاسخگویی به رشد بار و نیز تأمین سطح مشخصی ازقابلیت اطمینان، استفاده از منابع تولید پراکنده میباشد. بر اساس یک تعریف، تولیدات پراکنده به تولیدات تا سقف ١٠ مگاوات اطلاق میشود که قابلیت وصل شدن به شبکه توزیع را داشته باشند. تکنولوژی واحدهای تولید پراکنده شامل فتوولتائیکها، توربینهای بادی، پیلهای سوختی، توربینهای کوچک گازی و میکروتوربینها، ژنراتور-موتورهای استرلینگ و ژنراتور-موتورهای احتراق داخلی و… میباشند.
پیشبینی میگردد که تولید پراکنده سریعأ توسعه پیدا کرده و سهم قابل توجهی از تولید برق آینده جهان را بر عهده بگیرد. این توسعه در بکارگیری واحدهای تولید پراکنده، دلایل مختلفی میتواند داشته باشد که از جمله آن میتوان به عواملی چون توجه به محیط زیست، کاهش تلفات سیستم، آزادسازی ظرفیت سیستم، کاهش هزینههای بهرهبرداری مربوط به دوره پیک منحنی بار، بهبود پروفیل ولتاژ و ضریب بار، تأخیر و یا رفع در نیاز به توسعه سیستم، بهبود قابلیت اطمینان و بازدهی شبکه اشاره کرد. از طرفی چون سیستمهای توزیع به طور معمول برای کار به صورت شعاعی طراحی میشوند، اتصال منابع به سیستم توزیع میتواند به میزان زیادی روی جریان، توان و شرایط ولتاژ در محل مصرف کنندهها و تجهیزات سیستم تأثیر بگذارد و این اثرات ممکن است در راستای بهبود یا بدتر شدن عملکرد سیستم باشد که به شرایط سیستم و مشخصات منابع تولید پراکنده نصب شده بستگی دارد. بنابراین رسیدن به مزایای بالا در عمل بسیار مشکلتر از آن است که اغلب تصور میشود. برای رسیدن به این مزایا تولیدات پراکنده باید دارای اندازه مناسب بوده و در مکانهای مناسب نصب شوند.
همانند بسیاری از مسائل دیگر در برنامه ربزی سیستم قدرت، مسأله جایابی بهینه منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع یک مسأله بهینه سازی با ابعاد بزرگ، غیر خطی و با متغیرهای گسسته و پیوست میباشد که متناسب با اندازه سیستم،تعداد حل ها ی محلی و تعداد حالت هایی که باید تحلیل شوند افزایش می یابند به گونه ای که روش های حل کلاسیک قادر به یافتن حل بهینه آن نیستند.
در این پایانامه از روش الگوریتم بهینه ساری اجتماع ذرات برای پیـدا کـردن انـدازه و محـل بهینـه انـواع مختلف منابع تولید پراکنده استفاده شده است . اکثر محققان از روش های تکاملی برای پیدا کـردن محـل بهینه منابع تولیدات پراکنده استفاده کرده اند که از روش پیشنهاد شده جهت بهبـود پروفیـل و پایـداری ولتاژ، کاهش تلفات در سیستم توزیع استفاده میشود.

جمعبندی
پس از بیان مطالبی پیرامون تولید پراکنده در فصل اول، شامل تعاریف، اهداف، بررسی تکنولوژیهایمختلف تولید پراکنده، این امکان فراهم شده است که برای رسیدن به اهداف مورد نظر، علاوه بر تامینبارها، از بین تکنولوژیهای مختلف منابع تولید پراکنده، بتوان گزینه مناسب را با توجه به هدف و موقعیتبکارگیری انتخاب کرد.
در فصل دوم با آشنایی و معرفی سیستمهای توزیع و تاثیر منابع تولید پراکنده اعم از مزایا و معایب نصبآنها تحت شرایط مختلف برروی این شبکهها مطالعه و بررسی گردید و با آنالیزهای صورت گرفته درزمینه تاثیر منابع تولید پراکنده بر روی پروفیل ولتاژ و تلفات در یک فیدر توزیع ساده، تاثیر نصب منابعتولید پراکنده در بهبود این پارامترها بررسی شد و در نتیجه لزوم مکانیابی بهینه چنین واحدهایی در رسیدن به اهداف مورد نظر هر چه بیشتر آشکار شد.
در فصل سوم روش پیشنهادی در جایابی منابع تولید پراکنده معرفی شد و در بررسی این روش در بهینهسازی توابع پیچیده ریاضی که نتایج آن در پیوست آمده است برتری و قدرت آن نسبت به سایر روشها بیش از پیش نمایان شد لذا در فصل چهارم شاحصهای مهم و کارآمد معرفی و بررسی شدند و از میان آنها تابع هدف با شاخصهای بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات ارائه گردید و بدین ترتیب با مشخص شدن تابع هدف روش پیشنهادی به آن اعمال شد . در بخش انتهایی این فصل با معرفی پخشبار مناسب برای شبکههای توزیع با وجود منابع تولید پراکنده ارائه گردید، با این الگوریتم پخش بارمیتوان آثار دینامیکی و مانای منابع تولید پراکنده را در شبکههای توزیع مورد بررسی قرار داد.
و در پایان با آنالیزهای صورت گرفته در فصل پنجم نتایج شبیه سازی چند شبکه نمونه IEEE با روشهای دیگر در مقالات و پایاننامههای مختلف مقایسه شد و کارایی روش پیشنهادی نشان داده شده است ازبررسی مطالب ارائه شده در زمینه جایابی منابع تولید پراکنده به منظور بهبود پروفیل و کاهش تلفاتنتایجی حاصل میشود که ذیلاﹰ به برخی از آنها اشاره شده است

نتایج
۱- انتخاب نوع تکنولوژی تولید پراکنده برای برآورد اهداف خاص در بهرهبرداری بهینه از شبکه توزیع،بایستی بر مبنای مطالعه ویژگی آنها و نیز موقعیت و هدف بکارگیری صورت بپذیرد.
۲- از آنجایی که در الگوریتم CPSO اعمالی، از خاصیت مدولاریتی منابع تولید پراکنده در تشکیل ذراتاستفاده شده است و نیز با توجه به اینکه پخش بار بکار گرفته شده مختص شبکه های توزیع میباشد و ازسرعت و دقت همگرایی خوبی در شرایط مختلف بهرهبرداری از شبکههای توزیع برخوردار است، بنابراینالگوریتم جایابی از سرعت خوبی برخوردار است. و همانطور که در نتایج شبیهسازی آمده CPSO بسیار موفق تر از GA و PSO بوده است
۳- روش کدینگ شبکه و DG در این پروژه ابداعی میباشد و این روش در دقت و سرعت عمل CPSOتاثیر بسزایی دارد
۴- از آنجایی که هدف ما کاهش تلفات در شبکه و نزدیکتر کردن ولتاژ در شینها به مقادیر مطلوب ازپیش تعیین شده میباشد. بنابراین الگوریتم جایابی قادر خواهد بود که ماکزیمم ضریب نفوذ مجاز منابعتولید پراکنده را وقتی که محدودیتی از لحاظ ظرفیت نصب وجود نداشته باشد برای رسیدن به اهداف فوق محل و اندازه تولید پراکنده را تا حد مطلوب تعیین کند.
۵- در مواجه با قیود در حل و آنالیز مسائل مهندسی رویکرد بسیار نو، بدیع و توانمندی صورت گرفته که ما را از تنظیم دستی آنهم با سعی و خطا که در شبکه های بزرگ، پیچیده و غیر ممکن است خلاص کرده و این مهم را CPSO انجام می دهد
۶- از آنجایی که هدف ما کاهش تلفات در شبکه و نزدیکتر کردن ولتاژ در شینها به مقادیر مطلوب از پیش تعیین شده میباشد. لذا بنوعی تمامی شاخصها تامین می شود
۷- اثرات ناشی از نصب مقدار مشخصی توان توسط منابع تولید پراکنده، از تعداد منابع تولید پراکندهای کهاین مقدار توان را به شبکه تزریق می کنند، تاثیر می پذیرد.

 

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