پایان نامه تعیین مکان، ظرفیت و زمان راه¬اندازی بهینه مولد¬های گاز سوز به¬منظور حفظ قابلیت اطمینان شبکه با در نظر گرفتن مسئله ترانزیت برق

فهرست و منابع پایان نامه تعیین مکان، ظرفیت و زمان راه¬اندازی بهینه مولد¬های گاز سوز به¬منظور حفظ قابلیت اطمینان شبکه با در نظر گرفتن مسئله ترانزیت برق

فهرست:

فهرست                                                                                                                   صفحه

1 آشنایی با ساختار شبکه های الکتریکی با تأکید بر بخش توزیع. 3

1-1 مقدمه. 3

1-2 ساختار سیستم های قدرت.. 3

1-3 آشنایی با شبکه های توزیع. 5

1-4 انواع شبکه های توزیع. 5

1-5 جزیره ای شدن. 8

1-6 عوامل مؤثر در طراحی و بهره برداری از شبکه های توزیع. 9

2 مروری بر منابع تولید پراکنده و اهمیت مطالعه آنها 14

2-1 مروری بر منابع تولید پراکنده 14

2-1-1 منابع تجدید ناپذیر. 15

2-1-1-1 توربین های گازی.. 15

2-1-1-2 موتور های احتراق داخلی پیستونی.. 17

2-1-1-3 تکنولوژی میکرو توربین ها 20

2-1-2      منابع تجدید پذیر. 21

2-1-2-1 توربین های آبی کوچک.... 21

2-1-2-2 پیل های سوختی.. 21

2-1-2-3 انرژی باد. 22

2-1-2-4 سیستم های فتوولتاییک.... 23

2-1-2-5 استفاده از حرارت انرژی خورشید. 24

2-1-2-6 زیست توده 25

2-1-2-7 زمین گرمایی.. 26

2-1-3      مقایسه انواع تکنولوژی ها 26

2-2 اهمیت تولید پراکنده 28

2-2-1      مزایای اقتصادی.. 28

2-2-2      تولید مطمئن و ایمن. 29

2-2-3      مزایای اجتماعی.. 30

2-2-4      مزایای محیطی.. 30

2-2-5      محدودیت های تولید پراکنده 31

2-2-6      آثار منابع‌ تولید پراکنده‌ بر روی ‌شبکه های‌ الکتریکی.. 31

2-2-7      تأثیر DG بر قابلیت اطمینان شبکه توزیع. 32

2-2-8      تاثیر DG بر تنظیم ولتاژ در شبکه. 33

2-2-9      حفاظت.. 34

2-2-10    اثرات منفی احتمالی   DG در شبکه. 34

2-3 مطالعات انجام شده 35

3 ملاحظات مدل سازی در توسعه DG.. 39

3-1 عوامل مؤثر در مدل سازی.. 40

3-1-1 ساختار شبکه های توزیع. 40

3-1-1-1 مدل انحصاری.. 40

3-1-1-2 مدل رقابتی.. 43

3-1-2 نکات قابل توجه در توسعه منابع تولید پراکنده 44

3-2 انتخاب نوع تکنولوژی.. 45

3-3 مدل سازی مسئله. 46

3-3-1 تأثیر DG بر تلفات.. 47

3-3-2 تأثیر DG بر قابلیت اطمینان. 47

3-3-2-1 شاخصهای مورد کاربرد در ارزیابی قابلیت اطمینان توزیع. 48

3-4 تصمیم گیری چند معیاره 51

3-4-1 بهینه سازی چند خصیصه ای.. 51

3-4-2 بهینه سازی چندهدفه. 52

3-4-2-1 روش بهینه سازی ترتیبی.. 52

3-4-2-2 روش ضرایب وزنی.. 53

3-4-2-3 روش محدودیت ... 53

4 فرمول بندی توسعه منابع DG در شبکه های توزیع. 56

4-1 فرمول بندی پخش بار. 56

4-2 محدودیت های پخش بار. 59

4-3 محدودیت خرید توان از شبکه. 60

4-4 هزینه خرید توان از بازار عمده فروشی.. 61

4-5 مدل سازی تولید پراکنده 62

4-6 فرمول بندی توسعه منابع تولیدپراکنده 63

4-7 هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری  DG.. 63

4-7-1 هزینه سرمایه گذاری DG.. 63

4-7-2 هزینه بهره برداری DG.. 64

4-8 فرمول بندی هزینه تلفات.. 65

4-9 فرموله بندی قابلیت اطمینان. 65

5 مطالعات عددی و شبیه سازی.. 72

5-1 مطالعه نخست : مدل انحصاری DisCo بدون حضور DG های خصوصی.. 72

5-1-1 سیستم مورد مطالعه. 73

5-1-1-1 نتایج مطالعه نخست... 78

5-1-1-2 جمع بندی.. 85

5-1-2 اثر تغییر نرخ رشد بار. 86

5-1-2-1 جمع بندی.. 92

5-2 مطالعه دوم: حضور توأم DG های خصوصی و غیر خصوصی.. 92

5-2-1      شبیه سازی 1. 96

5-2-2      جمع بندی.. 101

5-3 مطالعه سوم : توسعه DG در حضور ترانزیت.. 102

5-3-1      تعیین مکان، زمان و ظرفیت بهینه منابع DG در حضور ترانزیت.. 102

5-3-1-1 شبیه سازی 2. 102

5-3-1-2 شبیه سازی 3. 104

5-3-1-3 اثر تغییر ظرفیت ترانزیت... 110

5-3-1-4 جمع بندی.. 114

6 نتیجه گیری و پیشنهاد. 117

6-1 نتیجه گیری.. 117

6-2 پیشنهادات.. 118

7 منابع و مراجع. 119

 

 

فهرست شکل­ها                                                                                                        صفحه

شکل  ‏1‑1: نحوه ارسال انرژی الکتریکی از نقاط تولید به مصرف... 4

شکل  ‏1‑2: ارتباط بخشهای سیستم قدرت از نگاه سطوح ولتاژ. 5

شکل  ‏1‑3 : شمای یک سیستم توزیع و فوق توزیع. 7

شکل  ‏1‑4 : شمای یک سیستم توزیع و فوق توزیع در حضور منابع تولید پراکنده. 8

شکل  ‏1‑5 : عملکرد جزیره ای در شبکه های قدرت... 9

شکل  ‏1‑6 :  تابع خسارت برای انواع مختلف مشترکین.. 10

شکل  ‏1‑7 :  ارزیابی هزینه قابلیت اطمینان.. 11

شکل  ‏2‑1 :  شمایی از نحوه عملکرد یک توربین گاز. 16

شکل  ‏2‑2 : نحوه عملکرد موتور های پیستونی.. 19

شکل  ‏2‑3  :  ساختار و نحوه عملکرد میکروتوربین.. 20

شکل  ‏3‑1: محدوده تحت تملک DisCo در حالت انحصاری.. 41

شکل  ‏3‑2 : محدوده تحت تملک DisCo در حالت عدم انحصار. 42

شکل  ‏3‑3 :  نحوه تأثیر گذاری DG بر تلفات... 47

شکل  ‏3‑4 : شبکه شعاعی در حضور منبع تولید پراکنده. 49

شکل  ‏4‑1 :  تقریب پروفایل بار با دو سطح بار. 58

شکل  ‏4‑2  : فلوچارت محاسبه هزینه بار تأمین نشده. 68

شکل  ‏4‑3  : فلوچارت توسعه منابع تولید پراکنده از نگاه برنامه و فرمول بندی مسئله. 70

شکل  ‏5‑1 دیاگرام تک خطی سیستم مورد مطالعه. 74

شکل  ‏5‑2 : ظرفیت تجمعی DG های نصب شده در هر شین در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (1-1-1) از مطالعه نخست. (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم. 80

شکل  ‏5‑3 : ظرفیت تجمعی DG های نصب شده در هر شین در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (1-1-2) از مطالعه نخست. (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم. 81

شکل  ‏5‑4 : ظرفیت تجمعی DG های نصب شده در هر شین در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (1-1-3) از مطالعه نخست. (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم. 82

شکل  ‏5‑5 : رژیم بهره برداری از DG های موجود در هر زیر دوره و در هر شین در سناریوی (1-1-1) از مطالعه نخست. 83

شکل  ‏5‑6 : رژیم بهره برداری از DG های موجود در هر زیر دوره و در هر شین در سناریوی (1-1-2) از مطالعه نخست. 83

شکل  ‏5‑7 : رژیم بهره برداری از DG های موجود در هر زیر دوره و در هر شین در سناریوی (1-1-3) از مطالعه نخست. 84

شکل  ‏5‑8 : هزینه بار تأمین نشده در هر شین و در هر زیردوره مطابق سناریوی (1-1-1). 84

شکل  ‏5‑9 : هزینه بار تأمین نشده در هر شین و در هر زیردوره مطابق سناریوی (1-1-2). 85

شکل  ‏5‑10 : هزینه بار تأمین نشده در هر شین و در هر زیردوره مطابق سناریوی (1-1-3). 85

شکل  ‏5‑11 : ظرفیت DG های نصب شده در هر شین در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (1-2-1). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم. 88

شکل  ‏5‑12 : ظرفیت DG های نصب شده در هر شین در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (1-2-2). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم. 89

شکل  ‏5‑13 : ظرفیت DG های نصب شده در هر شین در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (1-2-3). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم. 90

شکل  ‏5‑14 : هزینه بار تأمین نشده در هر شین و در هر زیردوره مطابق سناریوی (1-2-1). 91

شکل  ‏5‑15 : هزینه بار تأمین نشده در هر شین و در هر زیردوره مطابق سناریوی (1-2-2). 91

شکل  ‏5‑16 : هزینه بار تأمین نشده در هر شین و در هر زیردوره مطابق سناریوی (1-2-3). 92

شکل  ‏5‑17 : منحنی تجمعی DG های نصب شده در هر شین توسط DisCo در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (2-1)  98

شکل  ‏5‑18 : منحنی تجمعی DG های نصب شده در هر شین توسط تولیدکنندگان خصوصی در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (2-1)  98

شکل  ‏5‑19 : منحنی تجمعی DG های نصب شده در هر شین توسط DisCo در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (2-2)  98

شکل  ‏5‑20 : منحنی تجمعی DG های نصب شده در هر شین توسط تولیدکنندگان خصوصی در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (2-2)  98

شکل  ‏5‑21 : منحنی تجمعی DG های نصب شده در هر شین توسط DisCo در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (2-3)  98

شکل  ‏5‑22 : منحنی تجمعی DG های نصب شده در هر شین توسط تولیدکنندگان خصوصی در زیر دوره های مختلف مطابق سناریو (2-3)  98

شکل  ‏5‑23 : رژیم بهره برداری از DG های متعلق به Disco در سناریو (2-1). 99

شکل  ‏5‑24 : رژیم بهره برداری از DG های متعلق به IP در سناریو (2-1). 99

شکل  ‏5‑25 : رژیم بهره برداری از DG های متعلق به Disco در سناریو (2-2). 100

شکل  ‏5‑26 : رژیم بهره برداری از DG های متعلق به IP در سناریو (2-2). 100

شکل  ‏5‑27 : رژیم بهره برداری از DG های متعلق به Disco در سناریو (2-3). 100

شکل  ‏5‑28 : رژیم بهره برداری از DG های متعلق به IP در سناریو (2-3). 101

شکل  ‏5‑29 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در حالت پایه. (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیردوره سوم  105

شکل  ‏5‑30 : توان اکتیو عبوری از خطوط در طول دوره برنامه ریزی در حالت پایه. 105

شکل  ‏5‑31 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در سناریوی (3-1-1). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیردوره سوم  106

شکل  ‏5‑32 : توان اکتیو عبوری از خطوط در طول دوره برنامه ریزی در سناریوی (3-1-1). 106

شکل  ‏5‑33 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در سناریوی (3-1-2). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیردوره سوم  107

شکل  ‏5‑34 : توان اکتیو عبوری از خطوط در طول دوره برنامه ریزی در سناریوی (3-1-2). 107

شکل  ‏5‑35 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در سناریوی (3-1-3). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم  108

شکل  ‏5‑36 : توان اکتیو عبوری از خطوط در طول دوره برنامه ریزی در سناریوی (3-1-3). 108

شکل  ‏5‑37 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در سناریوی (3-1-4). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم  109

شکل  ‏5‑38 : توان اکتیو عبوری از خطوط در طول دوره برنامه ریزی در سناریوی (3-1-4). 109

شکل  ‏5‑39 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در سناریو (3-2-1). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم  112

شکل  ‏5‑40 : ظرفیت DG های نصب شده در هر زیر دوره  در سناریو (3-2-2). (a) زیردوره اول، (b) زیر دوره دوم و (c) زیر دوره سوم  113

شکل  ‏5‑41 : خلاصه جمع بندی مطالعات انجام شده در پایان نامه مطابق روند انجام مطالعات... 115

منبع:

1         منابع و مراجع

[1] احمدیان، م.،1376 ، طراحی و توسعه شبکه­های توزیع، جزوه درسی، دانشگاه صنعت آب و برق، تهران.

[2] صادقی، م. ،1387 ، تعیین مکان و ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده بمنظور کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان، پایان­نامه کارشناسی ارشد،دانشکده فنی و مهندسی برق، دانشگاه تربیت مدرّس.

[3] دفتر بهبود و بهره وری اقتصاد برق و انرژی.،1388، راهنمای جامع تولید همزمان برق و حرارت،وزارت نیرو. موجود در:www.igmc.ir  .

[4] محمدی، ع.، 1387، جایابی منابع تولید پراکنده در شبکه­های توزیع با هدف  بهبود پروفیل ولتاژ، قابلیت اطمینان وکاهش تلفات، سمینار کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی برق ،دانشگاه صنعت آب وبرق.

[5] فلقی، ح. ،1387 ، برنامه ریزی بهینه شبکه های توزیع در حضور تولید پراکنده، رساله­ی دکترا، دانشکده فنی و مهندسی برق، دانشگاه تربیت مدرّس.

[6] لطفی، ع.، 1387، برنامه ریزی توسعه تولید در محیط بازار، سمینار کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی برق ،دانشگاه صنعت آب وبرق.

[7] اتحاد، م.ت،1387، انتخاب روشی مناسب برای برنامه­ریزی توسعه تولید در ایران، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده برق، دانشگاه صنعت آب وبرق. 

[8]Willis, H. L. and Scott, W. G., 2000, Distributed Power Generation : Planning and Evaluation Power Engineering, by Marcel Dekker, Washington.

[9]Carmen, L., Borges, T., Djalma , M., Falca,. A, 2006, Optimal distributed generation allocation for reliability, losses, and voltage improvement, Electrical Power and Energy Systems, pp. 413–420.

[10]Wangdee, W., 2005, Bulk electric system relaiability simulation and application, Department of Electrical Engineering,PhD thesis, University of Saskatchewan, Canada.

[11]Energy and Environmental Analysis., 2008,Technology Characterization: Gas Turbine Engines, available at http://www.epa.gov/chp/basic/catalog.html

[12]Energy and Environmental Analysis., 2008,Technology Characterization: Reciprocating Engines, available at http://www.epa.gov/chp/basic/catalog.html,.

[13] Caire, R., Retiere, N., Martino, S.,  Andrieu, C., Hadjsaid, N.,2002, Impact assessment of LV distributed generation on MV distribution network, IEEE, Power Engineering Society Summer Meeting, vol.3, pp.1423 – 1428.

[14] Azmy, A.M.,  Erlich, I.,2005, Impact of distributed generation on the stability of electrical power system, IEEE, Power Engineering Society General Meeting, Vol. 2, pp. 1056 – 1063.

[15] Walmir, F. ,Morelato, A., 2006, Comparative Analysis Between Synchronous and Induction Machines for Distributed Generation Applications, IEEE Trans on Power Sys, Vol. 21, No. 1, pp. 301-311.

[16] Acharya, N., Mahat, P., Mithulananthan, N., 2006, An analytical approach for DG allocation in primary distribution network, Electrical Power and Energy Systems, Asian Institute of Technology, Thailand, pp. 669–678.

[17] Setayesh-Nazar,M., Haghifam, M.R.,2009, Multiobjective electric distribution system expansion planning using hybrid energy hub concept, Electric Power System Research, pp. 899-911.

[18] Cano, E.B., 2007, Utilizing fuzzy optimization for distributed generation allocation, IEEE, Region 10 Conferenc,Taipie, pp.1-4.

[19] AlHajri, M.F., AlRashidi, M.R., El-Hawary, M.E,2007, Hybrid Particle Swarm Optimization Approach for Optimal Distribution Generation Sizing and Allocation in Distribution Systems, Electrical and Computer Engineering,. Canadian Conference, pp.1290-1293.

[20] Caisheng, W. , Nehrir,H. ,2004, Analytical Approaches for Optimal Placement of Distributed Generation Sources in Power Systems”, IEEE Trans on Power Sys, Vol. 19, No. 4, pp.2068-2076.

[21] Kashem, M.A. Le, Negnevitsky,M. Ledwich,G , 2006,Distributed generation for minimization of power losses in distribution systems”, IEEE, Power Engineering Society General Meeting,pp. 1232-1240.

[22] Alinejad-Beromi, Y. ,Sedighizadeh, M. ,Bayat, M.R. ,Khodayar, M.E., 2007 ,Using genetic alghoritm for distributed generation allocation to reduce losses and improve voltage profile, UPEC, 42nd International Universities Power Engineering Conference.UPEC, pp.954- 959.

[23] Celli, G. ,Ghiani, E. ,Mocci, S.  , Pilo, F. , 2005, A Multiobjective Evolutionary Algorithm for the Sizing and Siting of Distributed Generation,

IEEE Trans on Power Sys, Vol. 20, No. 2, pp. 750-757.

[24] Carmen, L. , Borges, T., Djalma, M. , Falca, A., 2006, Optimal distributed generation allocation for reliability, losses, and voltage improvement, Electrical Power and Energy Systems , pp. 413–420.

[25] Khattam, W. ,Hegazy, Y. G. ,Salama, M. M. A., 2004, Optimal Investment Planning for Distributed Generation in a Competitive Electricity Market, IEEE Trans  On Power Sys, Vol. 19, No. 3, PP. 1674-1684.

[26] Khattam, W. ,Hegazy, Y. G. ,Salama, M. M. A., 2005, An Integrated Distributed Generation Optimization Model for Distribution System Planning, IEEE Trans On Power Sys, Vol. 20, No. 2 PP. 1158-1168.

[27]Haghifam, M. R. , Falaghi, H.  , Malik, O.P.,2008, Risk-based distributed generation placement, Institution of Engineering and Technology, Vol. 2 ,pp. 252-260.

[28] Falaghi, H., Haghifam, M. R., 2007, ACO Based Algorithm for Distributed Generation Sources Allocation and Sizing in Distribution Systems, Power Tech, IEEE, Lausanne,pp.555-560.

[29]Ahmadigorji ,M. ,Abbaspour, A.  ,Rajabi-Ghahnavieh, A. ,Fotuhi- Firuzabad, M., 2009, Optimal DG Placement in Distribution systems Using Cost/Worth Analysis, World Academy of Science,pp. 746-753.

[30] Kirschen, D and Strbac, G., 2004,Fundamentals of  Power System Economics , John Wiley &sons, West Sussex, England.

[31] Behnke, R. P. ,Cerda J. L.A., Vargas, L. S.  and Jofre, A, 2005, A Distribution Company Energy Acquisition Market Model With Integration of Distributed Generation and Load Curtailment Options, IEEE Trans on Power Sys, Vol. 20, No. 4,PP. 1718-1727.

[32] Billinton, R. ,Wang, P.  , 1998, Distribution System Reliability Cost/Worth Analysis Using Analytical and Sequential Simulation Techniques , IEEE Trans on Power Sys, Vol.  13, No. 4, PP.1245-1250.

[33]Billinton,R. , Allan,R.N. ,1996,Relaiability evaluation of Power Systems, Pelenium, New York.

[34] Coello, C. A. C. Lamont, G. B.  and Veldhuizen, D. A., 2007,Evolutionary Algorithms for Solving Multi-Objective Problems, Springer Science,New York.

[35] V.H. Quintana,H.K. Temraz,K.W. Hipel,” Two-stage power system distribution planning algorithm”,IEE Proceedings-c, Vol. 140, No. I , Jan 1993, PP. 17-29.

[36]Web site,: http://energy.ca.gov.

[37]web site,: http://www.kawasakigasturbines.com.