دانلود پایان نامه های دانشگاه ها

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی برق – گرایش قدرت

 

عنوان:

کنترل خودکار تولید سیستم قدرت در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر

 

 

 

استاد راهنما:

دکتر عبدالرضا شیخ الاسلامی

 

استاد مشاور:

مهندس رویا احمدی آهنگر

 

 

1392

 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

 

چکیده

در یک شبکه قدرت هر ناحیه موظّف به تأمین بار درخواستی ناحیه به همراه تضمین کیفیت توان تولیدی است. انحراف بیش از حدّ مجاز از فرکانس نامی شبکه، باعث آسیب رسیدن به تجهیزات، کاهش عملکرد بار‌های شبکه، تحمیل اضافه بار بر خطوط ارتباطی، تحریک ادوات حفاظتی شبکه و نقص عملکرد در تجهیزات الکترونیکی گشته و حتی در شرایطی سبب فروپاشی شبکه می‌گردد. هدف اصلی در کنترل بار فرکانس و در پی بروز هر تغییری در بار، بازگرداندن هرچه سریع تر فرکانس به مقدار نامی و کمینه نمودن دامنه نوسانات فرکانسی است. در کنار آن کاهش تغییرات توان انتقالی خطوط انتقال و بازگردانی سریع آن به محدوده قابل قبول دو هدف عمده کنترل خودکار تولید(AGC) را تشکیل می‌دهند.

در حال حاضر شبکه قدرت مشمول تغییراتی کلی در بدنه و ساختار خود است. این تغییرات نه به سبب مسائل مربوط به تجدید ساختار یافتن شبکه و برنامه‌ریزی‌های رقابتی است، بلکه به علّت ظهور انواع جدید ادوات تولید توان، تکنولوژی‌های جدید و حجم رو به افزایش منابع انرژی تجدیدپذیر نیز می‌باشد. نیاز فزاینده به انرژی الکتریکی در کنار ذخیره محدود سوخت فسیلی و نگرانی روبه گسترش مشکلات زیست‌محیطی ناشی از مصرف سوخت فسیلی، ضرورت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر باد و خورشید و ورود آنها را به شبکه قدرت دوچندان می‌نماید. از طرفی با ظهور منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر انرژی باد و خورشید علاقه شدیدی به بررسی تاثیرات استفاده از این منابع در بهره‌برداری و کنترل شبکه قدرت بوجود آمده است. یکپارچگی و پیوستن منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه قدرت فعلی گذشته از منافع اقتصادی که به دنبال دارد، اثرات پررنگی بر کیفیت توان و کنترل فرکانس شبکه باقی می‌گذارد.

افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نیاز مبرم به بررسی و انجام مطالعات لازم جهت تعیین تاثیر آنها بر کنترل فرکانس سیستم قدرت را در پی داشته و اهمیّت داشتن برنامه‌های کنترلی مناسب را پر رنگ می‌نماید. در این پایان نامه تأثیر شرکت دادن منابع انرژی تجدیدپذیر در کنترل فرکانس شبکه قدرت چند ناحیه ای با ارائه برنامه های کنترلی جدید مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

کلمات کلیدی فارسی: کنترل خودکار تولید، تولید انرژی خورشیدی، تولید انرژی بادی، سیستم ذخیره‌ساز انرژی.

فهرست مطالب

فصل اول: اصول کنترل بار فرکانس سیستم قدرت 1

1-1- مقدمه 2

1-2- ضرورت پایداری فرکانس در شبکه قدرت 3

1-3- ساختار مطالعاتی پایان‌نامه 7

فصل دوم: کنترل خودکار تولید 9

2-1- تعریف مسئله 10

2-2- پیشینه تحقیق 17

2-2-1- وضعیت فعلی استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر 17

2-2-2- نقش تولید خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه 19

2-2-3- حضور تولید بادی در کنترل فرکانس 21

2-2-4- استفاده از ذخیره‌سازها 22

2-3- جمع بندی 23

فصل سوم: کنترل فرکانس تولید بادی و خورشیدی 24

3-1- مقدمه 25

3-2- مشارکت تولید بادی ژنراتور القایی دو سو تغذیه در تنظیم فرکانس شبکه 25

3-2-1- کنترل فرکانس توربین بادی سرعت متغیّر 26

3-2-2- مدل توربین بادی 27

3-2-3- مقدارسنجی انرژی چرخشی قابل دسترسی از توربین-ژنراتور 30

3-2-4- کاربرد پشتیبانی موقّت توان اکتیو DFIG در کنترل فرکانس سیستم قدرت 35

3-2-5- تغییر در تنظیم دروپ واحد‌های تولید بادی توسط DFIG بدون قابلیّت پشتیبانی فرکانس 36

3-2-6- تغییر در ثابت لختی سیستم بدون پشتیبانی فرکانس از طرف تولید بادی 36

3-2-7- تغییر در تنظیم فرکانس و ثابت لختی سیستم در حضور سیستم پشتیبانی فرکانس 36

3-2-8- کنترلر پیشنهادی برای پشتیبانی توان اکتیو از DFIG برای کنترل فرکانس 39

3-3- مشارکت واحد های تولید توان خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه 40

3-3-1- مشخّصات پانل‌های خورشیدی و مدلسازی آنها 41

3-3-2- استراتژی کنترلی پیشنهادی برای مزرعه خورشیدی 44

3-3-3- تغییر در تنظیم دروپ واحد‌های تولیدی در حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ 44

3-3-4- تغییر در ثابت لختی سیستم در حضور تولید خورشیدی 44

3-3-5- مشارکت واحد تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس شبکه 45

3-3-6- الگوریتم سطح 2 کنترلی برای کنترل توان اکتیو 46

3-3-7- حالت کنترلی دروپ برای سیستم‌های خورشیدی 47

3-4- استفاده از ذخیره‌ساز‌های انرژی در سیستم قدرت 51

3-4-1- مدل ذخیره‌ساز باتری 51

3-5- الگوریتم بهینه‌سازی نوسان ذرات 53

3-6- شبکه ترکیبی 54

3-7- جمع بندی 55

فصل چهارم: شبیه سازی و ارائه نتایج 57

4-1- مقدمه 58

4-2- حضور DFIG در کنترل فرکانس سیستم قدرت 58

4-3- مشارکت سیستم‌های خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم قدرت 67

4-4- مشارکت همزمان تولید بادی DFIG و سیستم‌های خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم قدرت 71

4-5- استفاده از ذخیره‌ساز باتری در سیستم قدرت 75

4-6- بهینه‌سازی پاسخ دینامیکی شبکه 76

4-7- جمع بندی 81

فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادهای ممکن 82

5-1- بحث و نتیجه گیری 83

5-2- پیشنهادات 84

ضمائم 85

منابع و مراجع 86

 

 

لیست جداول

جدول 3- 1تغییر در تنظیم دروپ واحد های تولیدی و لختی سیستم برای ضریب نفوذ های متفاوت باد 38

جدول 4- 1سناریو‌های باتری در شبکه و مقدار شایستگی متناسب با ضریب نفوذ منابع و باتری 76

جدول 4- 2 مقادیر بهینه شده توسط الگوریتم PSO 78

جدول 1مشخصات نامی سیستم قدرت مورد مطالعه 85

جدول 2 پارامترهای به کار رفته در الگوریتم PSO 85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

لیست تصاویر و نمودارها

شکل 2- 1 بلوک دیاگرام مدل توربین ژنراتور 11

شکل 2- 2 مدل ساده شده ی گاورنر 11

شکل 2- 3 مدل ساده شده ی توربین 11

شکل 2- 4 مدل توربین باز گرمکن 12

شکل 2- 5 مدل خطی و ساده شده کنترل فرکانس سیستم قدرت 12

شکل 2- 6 مدل کنترل بار فرکانس سیستم چند ماشینه 13

شکل 2- 7 شماتیک کلی سیستم دو ناحیه ای قدرت 13

شکل 2- 8 مدل خطی سیستم دو ناحیه ای قدرت با حلقه کنترلی تکمیلی 16

شکل 3- 1 بلوک دیاگرام مدل توربین بادی سرعت متغیّر 27

شکل 3- 2 منحنی‌های C_p برای زاویه‌های پره متفاوت 29

شکل 3- 3 توان و سرعت روتور توربین به عنوان تابعی از سرعت باد 29

شکل 3- 4 مدل توربین بادی سرعت متغیّر برای وزش باد با سرعت‌های کم و متوسط (کنترلر زاویه غیر فعّال شده است) 30

شکل 3- 5 توان مکانیکی تأمین شده از طرف DFIG برای سرعت‌های مختلف باد (B=0) 31

شکل 3- 6 مدت زمان تداوم افزایش توان پله ای موقت در خروجی توان الکتریکی توربین بادی برای سرعت‌های کم وزش باد 33

شکل 3- 7 مدت زمان تداوم افزایش توان پله ای موقت در خروجی توان الکتریکی توربین بادی برای سرعت‌های متوسّط وزش باد 34

شکل 3- 8 زاویه شیب پره برای برداشت سطوح مختلف توان اکتیو در سرعت‌های بالای وزش باد 35

شکل 3- 9 کنترلر پیشنهادی برای پشتیبانی فرکانس 40

شکل 3- 10 مدار معادل ماژول خورشیدی 41

شکل 3- 11 ژنراتور خورشیدی متصل به شبکه 42

شکل 3- 12 منحنی V_I ماژول خورشیدی 43

شکل 3- 13 منحنی V_P ماژول خورشیدی 43

شکل 3- 14 ساختار اصلی سیستم کنترلی 45

شکل 3- 15 دیاگرام کنترل دروپ فرکانس 49

شکل 3- 16 کنترل دروپ حالت ماندگار سیستم خورشیدی 50

شکل 3- 17 ساختمان کنترل دروپ پیشنهادی برای سیستم خورشیدی 51

شکل 3- 18 بلوک دیاگرام مدل خطی ذخیره‌ساز باتری 52

شکل 3- 19روند اجرایی تکنیک PSO 54

شکل 3- 20 بلوک دیاگرام سیستم دو ناحیه ای قدرت در حضور مزرعه بادی DFIG و مزرعه خورشیدی و ذخیره ساز باتری 54

شکل 4- 1تغییرات فرکانس ناحیه 1 در حضور سطوح مختلف تولید بادی در سیستم قدرت 59

شکل 4- 2 تغییرات فرکانس ناحیه 2 در حضور سطوح مختلف تولید بادی در سیستم قدرت 60

شکل 4- 3 تغییر توان ژنراتور ناحیه 1 60

شکل 4- 4 تغییر توان ژنراتور ناحیه 2 61

شکل 4- 5 تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی بین ناحیه‌ای 61

شکل 4- 6 تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده 62

شکل 4- 7 تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده 63

شکل 4- 8 تغییرات توان انتقالی خطوط 63

شکل 4- 9 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1 65

شکل 4- 10 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2 65

شکل 4- 11 تغییرات فرکانس ناحیه 1 66

شکل 4- 12 تغییرات فرکانس ناحیه 2 66

شکل 4- 13 تغییرات توان انتقالی بین ناحیه 1 و 2 67

شکل 4- 14 تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده 69

شکل 4- 15تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده 69

شکل 4- 16تغییرات توان انتقالی خطوط برای موارد در نظر گرفته شده 70

شکل 4- 17تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1 70

شکل 4- 18تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2 71

شکل 4- 19تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده 72

شکل 4- 20 تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده 73

شکل 4- 21تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی 73

شکل 4- 22تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1 74

شکل 4- 23تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2 74

شکل 4- 24 تغییرات توان خروجی منابع تجدیدپذیر با استفاده از برنامه‌های کنترلی پیشنهادی 75

شکل 4- 25 مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 1 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثات انتگرال گیر ناحیه 78

شکل 4- 26 مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 2 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثابت انتگرال گیر ناحیه 79

شکل 4- 27 مقایسه تغییرات توان انتقالی خط واسط در حضور مقادیر بهینه در دو ناحیه 79

شکل 4- 28 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 1 80

شکل 4- 29 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 2 80

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.