انرژی باد در سالهای اخیر بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. ویژگی های منحصر به فرد این نوع انرژی و روش های مختلف تبدیل انرژی باد به انرژی الکتریکی در بسیاری از مقالات مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، بحث مربوط به عدم قطعیت توان تولیدی این نوع منابع نیز مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور در تعدادی از مقالات از روش های پیش بینی کوتاه مدت[۴۶] به منظور کاهش عدم قطعیت در تولید استفاده شده است. کالمن فیلتر[۴۷]، روش های مبتنی بر شبکه های عصبی[۴۸] و روش های مبتنی مبتنی بر تئوری سیستم خاکستری[۴۹] از این دسته هستند. با بهره گرفتن از این روش ها سرعت باد در لحظه های پیش رو با مقداری خطا پیش بینی می‌شود که این موضوع مقداری از عدم قطعیت باد می‌کاهد. همچنین استفاده از سیستم های ذخیره سازی انرژی و مدیریت انرژی به منظور کاهش اثرات نامطلوب عدم قطعیت بر روی شبکه های قدرت در چندین مقاله مورد بررسی قرار گرفته است [۱۵-۱۶]. در اغلب این مطالعات هدف کاهش عدم قطعیت است به نحوی که بتوان این منابع را بصورت منابعی قطعی[۵۰] در نظر گرفت.
پایداری در شبکه های قدرت را می‌توان به چند دسته تقسیم کرد. یکی از مهم ترین این دسته ها پایداری سیگنال کوچک[۵۱] است. در مطالعات مربوط به پایداری سیگنال کوچک، رفتار دینامیکی هر جزء می‌تواند بر پایداری و یا ناپایداری کل سیستم تاثیرگذار باشد. تعدادی از مقالات این موضوع را مورد مطالعه قرار داده اند و به بررسی تاثیر ادوات مختلف بر روی پایداری سیستم پرداخته اند. از این دسته می توان به بررسی تاثیر توربین های بادی، سیستم های مبدل التریکی ، ماشین های سنکرون و… در مقالات مختلف اشاره کرد [۱۷-۲۰]. افزایش پایداری سیستم های قدرت با بهره گرفتن از ادواتی مثل پایدار ساز سیستم قدرت[۵۲] و ادوات FACTS[53] نیز بطور جامع مورد بررسی قرار گرفته است [۲۱-۲۲].
روش های احتمالی در سیستم های قدرت برای اولین بار در سال ۱۹۷۴ میلادی و توسط Borkowska مورد استفاده قرار گرفتند که پخش بار[۵۴] یک سیستم قدرت به صورت احتمالی محاسبه شد [۲۳]. کاربرد این نوع از مطالعات در شبکه های قدرت به سرعت مورد توجه قرار گرفت. در سال ۱۹۷۸مطالعات احتمالی برای اولین بار به منظور بررسی پایداری سیگنال کوچک استفاده شد [۲۴]. پس از آن در چندین زمینه از جمله مطالعات پخش بار، مدیریت انرژی، بررسی انواع پایداری و حتی به منظور طراحی ادوات قدرت از روش های احتمالی استفاده شده است. به طور کلی می توان این نوع مطالعات را به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول شیوه های مبتنی بر روش های عددی است. در روش های عددی[۵۵] عموما از حل شبکه قدرت در دفعات زیاد احتمال پایداری شبکه مشخص می‌شود. روش هایی همچون مونت کارلو[۵۶]، کوانتایز[۵۷] و … از این دسته هستند[۲۵-۲۶]. معمولا روش های عددی زمان و حجم بسیار زیاد محاسبات را می‌طلبند. دسته دیگر مطالعات احتمالی در شبکه های قدرت روش های مبتنی بر شیوه های تحلیلی[۵۸] هستند. این روش ها معمولا بسیار سریع تر از روش های عددی هستند. هرچند ممکن است در این روشها میزان خطا بیشتر باشد و در بعضی از مسایل معادلات لازم برای دستیابی به جواب بسیار پیچیده شوند. روش های تحلیلی عموما مبتنی بر مومنت[۵۹] و کیومولنت[۶۰] هستند. ایده کلی استفاده از این روش ها به دست آوردن مشخصاتی آماری متغیر خروجی از روی مشخصات احتمالی ورودی با تعداد دفعات کم حل شبکه قدرت و بازسازی تابع چگالی احتمال[۶۱] متغیر خروجی از روی این مشخصات است. روش های گرم-چارلیر[۶۲] و تخمین دو نقطه[۶۳] ای از این سته روش ها هستند [۲۷-۳۰].
پایان نامه - مقاله - پروژه

تعریف مساله
موضوع این پایان نامه در مورد بررسی احتمالی[۶۴] پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه ها ناشی از عدم قطعیت در توان تولیدی توسط توربین های بادی است. با توجه به آنچه که در بالا اشاره شد، سطح توان و ولتاژ ریزشبکه ها نسبتا پایین است و غالبا انرژی باد به عنوان یک منبع اصلی تولید توان در این سیستم ها در نظر گرفته می‌شود. در نتیجه انرژی باد نقشی اساسی در تعیین عملکرد دینامیکی ریز شبکه ها دارد. در شبکه های بسیار بزرگ قدرت این اثرگذاری کم رنگ تر است در حالی که در ریز شبکه ها حتی کوچکترین بارها می‌توانند باعث ناپایداری سیستم شوند. این موضوع نیاز به بررسی پایداری احتمالی در ریزشبکه ها را نشان می‌دهد. در نتیجه در این پایان نامه به وسیله انواع روش های بررسی احتمالی، پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه ها تحت تاثیر عدم قطعیت ناشی از انرژی باد بررسی می‌شود. همچنین برای کامل شدن تحقیق در این زمینه انواع توربین های بادی در نظر گرفته خواهند شد و تاثیر دینامیک سیستم تولید بر روی احتمال ناپایداری بررسی خواهد شد.
سر فصل ها
مطالب این پایان نامه در شش فصل گردآوری شده است. فصل اول که پیش از این به طور کامل توضیح داده شد. در ادامه به توضیح مختصری در مورد هرکدام از فصل ها خواهیم پرداخت.

فصل دوم: مدلسازی و تعریف معادلات توربین های بادی
در این فصل به معرفی انواع توربین های باد می‌پردازیم. در فصل اول به طور مختصر توضیحاتی در مورد سه نوع توربین بادی مرسوم داده شد. این توربین ها عبارتند از: توربین با ژنراتور القایی قفس سنجابی، توربین با ژنراتور القایی دو سو تغذیه و توربین با ژنراتور تمام توان (در مقالات این توربین ها به ترتیب به نام های توربین بادی Type A و Type C و Type D نیز شناخته می‌شوند) [۳۱]. در فصل دوم معادلات دیفرانسیل این توربین ها به طور مفصل ارائه خواهند شد و مطالبی تکمیلی نیز آورده خواهد شد.

فصل سوم: معرفی و مدل سازی ریزشبکه
در این فصل مشخصات کلی ریز شبکه مورد بررسی بیان خواهد شد. تمامی اجزای شبکه مدل سازی شده و به صورت معادلات دیفرانسیل نوشته خواهند شد. این موضوع مستلزم مدل سازی ماشین سنکرون، خطوط انتقال توان، بارها، بانک های خازنی و استفاده از مدل های توربین بادی است. سپس با بهره گرفتن از مدل اجزای سیستم معادلات حالت کل ریزشبکه نوشته خواهد شد و به کمک آن پایداری مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

فصل چهارم: معرفی روش های آنالیز احتمالی
انواع روش های احتمالی برای بررسی پایداری ریزشبکه قدرت معرفی خواهند شد و تمامی روابط ریاضی آنها نیز آورده خواهد شد. مزایا و معایب هر کدام از این روش ها مطرح می‌شود. از هر دو دسته روش های آنالیز احتمالی یعنی روش های عددی و روش های تحلیلی چندین نمونه معرفی و بررسی می‌شوند.

فصل پنجم: شبیه سازی و مقایسه
مقایسه ای میان روش های ارائه شده در فصل چهارم به منظور بررسی بازده و دقت آن ها صورت خواهد گرفت. این روش ها با توجه به میزان حجم محاسبات، مدت زمان اجرا و دقت مورد بررسی قرار می‌گیرند. به علاوه بررسی میان پایداری احتمالی انواع توربین های بادی صورت می‌گیرد. پیکر بندی[۶۵] های مختلف ریزشبکه و نحوه عملکرد توربین های بادی و تاثیر آنها بر پایداری احتمالی نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
فصل دوم
مدل سازی و تعریف معادلات توربین های بادی
توربین های بادی سرعت ثابت [۳۳]
در این پایان نامه، توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی به عنوان یک نمونه از توربین های بادی سرعت ثابت بررسی خواهد شد. معمولا به منظور بررسی پایداری سیگنال کوچک شبکه های قدرت از مقادیر ویژه سیستم استفاده می‌شود [۳۲]. برای به دست آوردن مقادیر ویژه سیستم باید ابتدا ماتریس فضای حالت[۶۶] سیستم را با توجه به معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم تشکیل داد. در اینجا از روشی برای به دست آوردن معادلات حالت ریزشبکه استفاده می‌شود که طبق آن در ابتدا هر جزء سیستم[۶۷] بصورت تک و مجزا مدل می‌شود و سپس این مدل ها در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و معادلات کلی سیستم و متعاقبا مقادیر ویژه آن به دست می‌آیند. این موضوع به طور مفصل در فصل بعد مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در اینجا به بررسی و استخراج معادلات و روابط ریاضی توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی پرداخته می‌شود.
همانطور که در فصل سوم بیان خواهد شد، برای استفاده از این روش باید جریان ها و سرعت های زاویه ای به عنوان متغیر های حالت در نظر گرفته شوند و ولتاژ ها و سایر متغیر های هر جزء شبکه، به شکل تابعی از این متغیر های حالت نوشته شود. برای مثال اگر فرم استاندارد معادلات حالت به شکل زیر در نظر گرفته شود:

 

   

معادلات حالت هر جزء سیستم باید به صورت زیر تعریف شوند:

 

   

در روابط بالا x نشان دهنده متغیر های حالت که غالبا جریان و سرعت زاویه ای هستند، u ورودی های سیستم و v ولتاژ های هر جزء سیستم است. در مرحله ای که معادلات دیفرانسیل اجزا برای تشکیل معادلات دیفرانسیل کلی ریزشبکه کنار هم قرار م‌یگیرند، این بردار کمکی v است که به اتصال این اجزا به یکدیگر کمک می‌کند. در نتیجه در مدل سازی سیستم باید به این موضوع توجه داشت که جریان ها و سرعت های زاویه ای به عنوان متغیر حالت در نظر گرفته شوند.
ولتاژی که ژنراتور القایی در مبنای سه فاز ماشین[۶۸] در ترمینال خروجی خود تولید می‌کند وابسته به جریان و شار پیوندی[۶۹] در این ماشین است. ولتاز روتور و استاتور ماشین القایی از روابط زیر به دست می‌آیند:

 

   
موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...