کیفیت و بهره وری در صنعت برق ایران
سال:1398 | دوره:8 | شماره:1 (پیاپی15) |تعداد مقالات:10

توان راکتیو یکی از مهم ترین خدمات جانبی است که کنترل آن در شبکه برای حفظ پایداری ولتاژ و قابلیت اطمینان تأمین بار ضروری است. بااین حال بازار مستقل توان راکتیو اغلب با اهداف مرسومی شامل کمینه کردن هزینه های نهایی جبران راکتیو شبکه و بیشینه کردن سود مشارکت کنندگان در جبران راکتیو تسویه می شود. این در حالی است که در تسویه بازار توان راکتیو مستقل علاوه بر لحاظ توابع هدف مرسوم می توان جنبه های دیگری شامل سوددهی بازار، توزیع سود، تعداد مشارکت کنندگان و سطح رقابتی بازار را در نظر گرفت تا تقاضای مشارکت در این بازار افزایش یافته و توان راکتیو موردنیاز شبکه در محیطی رقابتی تأمین گردد. ازاین رو تأمین هم زمان مقادیر بهینه شاخص های سنجش کیفیت جبران توان راکتیو متناسب با شرایط شبکه یکی از اولویت های بهبود شرایط جبران راکتیو در شبکه است. لذا در این مقاله یک رویکرد جدید برای تسویه بازار توان راکتیو مستقل به منظور تأمین هم زمان مقادیر بهینه برخی شاخص های کیفیت جبران توان راکتیو و اهداف مرسوم پیشنهاد شده است. رویکرد تسویه مبتنی بر شاخص پیشنهادی برای بازار توان راکتیو مستقل، در شبکه 24 شین IEEE RTS با الگوریتم بهینه سازی ژنتیک شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی بهبود رقابت در جبران توان راکتیو، رشد تمایل به مشارکت بازار توان راکتیو، توزیع سود عادلانه، کاهش هزینه های جبران توان راکتیو شبکه و افزایش سطح سود مشارکت کنندگان در بازار توان راکتیو را نشان می دهد.

ریزشبکه به مجموعه ای از بارها، منابع تولید پراکنده و منابع ذخیره انرژی گفته می شود که به صورت یک بار قابل کنترل عمل کرده و می تواند توان موردنیاز را برای یک ناحیه محلی فراهم نماید. آلودگی های ناشی از خودروهای با سوخت فسیلی متناسب با افزایش تولید کارخانه ها افزایش می یابد، همچنین محدودیت سوخت های فسیلی باعث گرایش این صنعت به تولید خودروهای الکتریکی شده است. در این مقاله به حل مسئله بهره برداری احتمالاتی ریزشبکه در حضور خودروهای برقی با در نظر گرفتن پاسخگویی تقاضای بار و با هدف کاهش هزینه بهره برداری با استفاده از مدل برنامه ریزی ترکیبی خطی عدد صحیح (MILP) پرداخته شده است. همچنین جایابی ایستگاه های خودروهای برقی در سطح ریزشبکه انجام شده است. از نرم افزار گمز به عنوان ابزار بهینه سازی استفاده شده و یک شبکه 24 باسه شامل تعداد 33 واحد تولید پراکنده، 8 ایستگاه خودروهای برقی، و بارهای مشارکت کننده در برنامه پاسخگویی تقاضا، به عنوان ریزشبکه نمونه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که منظور نمودن پاسخگویی تقاضای بار و همچنین خودروهای برقی در مسئله بهره برداری ریزشبکه سبب بهبود شاخص های اقتصادی و امنیتی ریزشبکه می شود.

بدلیل اهمیت روز افزون انرژی، بهینه سازی سیستم های تولید قدرت و کاهش انرژی مصرف داخلی آنها امری ضروری است. تحلیل سیستم های تولید قدرت از نقطه نظر انرژی و شناخت کارکرد آنها بسیار ضروری می باشد. تحقیق حاضر با مدل سازی و شبیه سازی مولد های گازی واحد آنسالدو نیروگاه سیکل ترکیبی یزد، در نرم افزار ترموفلو به بررسی اثر سیستم مدیا بر عملکرد و میزان انتشار آلاینده های محیط زیستی پرداخته است. نتایج نشان می دهد که سیستم مدیا به میزان 15 درجه سانتی گراد دمای هوای ورودی به کمپرسور را کاهش می دهد که به دلیل ثابت بودن حجم هوای ورودی، چگالی افزایش و در نتیجه دبی هوای ورودی به کمپرسور به میزان 20 کیلوگرم بر ثانیه افزایش می یابد که این امر منجر به افزایش 10 الی 15 مگاوات در هر مولد می شود و راندمان سیکل گازی را 1 درصد نیز افزایش می دهد. یکی از نوآوری های تحقیق حاضر بررسی اثر سیستم مدیا بر انتشار آلاینده های محیط زیستی می باشد که نتایج نشان می دهد در صورت استفاده از سیستم مدیا میزان انتشار NOx و CO2 به میزان 20 درصد در سال کاهش می یابد که این امر می تواند از هزینه های اجتمایی جلوگیری نماید.

چکیده: با توجه به استفاده روزافزون از ریزشبکه ها، بررسی پایداری آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از معایب منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر نسبت به ژنراتور سنکرون این است که برای اتصال به شبکه، نیاز به داشتن اطلاعات فرکانس و فاز در نقطه اتصال به شبکه در هر لحظه می باشد که این کار با استفاده از روش های سنکرون سازی انجام می شود. در این مقاله به بررسی تأثیر روش های مختلف سنکرون سازی شامل روش های SRF-PLL، اینرسی مجازی و K ثابت بر پایداری اینورترهای متصل به شبکه پرداخته شده است. با توجه به اینکه عواملی نظیر هارمونیک ها، توالی منفی ولتاژ شبکه، افزایش امپدانس شبکه، تغییرات فرکانس شبکه و تغییرات شدت تابش خورشید از دلایل ناپایداری هستند، یک سناریو کلی شامل این عوامل برای تعیین کمترین مقدار خازن لینک DC با حفظ پایداری سیستم در هر یک از روش های سنکرون سازی تعریف شده است. تعیین کمترین مقدار خازن لینک DC برای حفظ پایداری سیستم بصورت یک مسئله بهینه سازی تعریف شده که با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات حل شده و پایداری سیستم با آنالیز مقادیر ویژه بررسی شده است.

مشکلات مربوط به هزینه و آلایندگی سوخت های فسیلی موجب افزایش انگیزه در بهره برداری از خودروهای الکتریکی شده است. با این وجود، استفاده از این خودروها بدلیل بار الکتریکی مضاعفی که به شبکه برق تحمیل می کنند، با چالش همراه است. براین اساس در این مقاله روشی ارائه شده است که با مدیریت بهینه شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی هیبریدی (PHEV[1])، پارامترهای الکتریکی شبکه شامل تلفات و پروفیل ولتاژ بهبود یابند. مدیریت بهینه مدنظر مقاله حاضر، مدیریت همزمان توان اکتیو و راکتیو PHEVها را شامل می-شود. بمنظور اجرای مدیریت بهینه، در این مقاله رفتار احتمالی مصرف کنندگان و PHEVها براساس فاکتورهای تاثیرگذار در آن ها مدلسازی شده است. با توجه به تعدد فاکتورهای مدنظر و عدم همگرایی مسئله توسط روش-های عادی بهینه سازی، روش بهینه سازی دو مرحله ای پیشنهاد داده شده است که با مدیریت توان اکتیو و راکتیو PHEVها، امکان دستیابی به اهداف مدنظر را فراهم می کند. از مزیت های روش پیشنهادی می توان به کاهش حجم محاسبات با توجه به حل مساله در هر پله زمانی به صورت مستقل و در نتیجه کاهش زمان حل مساله بهینه سازی اشاره کرد. روش پیشنهادی با انجام تکرارهای مونت کارلو بر روی شش سناریوی مدیریت توان مختلف توسط نرم افزارهای GAMS و DIgSILENT بر روی شبکه واقعی kV20 توزیع سیرجان در استان کرمان پیاده سازی شده است. نتایج حاصل از انجام سناریوهای مختلف نشان می دهند که مدیریت اعمالی بر شارژ و دشارژ PHEVها موجب صاف تر شدن پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات شبکه گردیده است. بنابراین با استفاده از روش پیشنهادی، بار الکتریکی مضاعف تحمیل شده به شبکه توسط خودروهای برقی نه تنها باعث افزایش تلفات انرژی نخواهد شد، بلکه با مدیریت صحیح PHEVها، تلفات شبکه در مقایسه با عدم حضور آن ها کاهش خواهد یافت.

به منظور کسب درک عمیق در زمینه برنامه ریزی تعمیر و نگهداری، بررسی نقاط ضعف شبکه توزیع و کشف رخدادهای غیرعادی، باید خاموشی های رخ داده در شبکه را ردگیری کرد. از سویی دیگر مهمترین وظیفه شرکتهای توزیع برق، تأمین برق مطمئن و پایدار است که بایستی با حداقل خاموشی و با ولتاژ استاندارد همراه باشد. این پژوهش قصد دارد با بهره گیری از رویکردهای سری زمانی فصلی و شبکه عصبی مصنوعی، مدل هایی را به منظور پیش بینی نرخ خرابی یکی از تجهیزات به کار رفته در دو منطقه از مناطق تحت پوشش شرکت توزیع نیروی برق تهران بزرگ ارائه دهد. این داده ها بصورت هفتگی در بازه فروردین 1391 الی اسفند 1394 از نرم افزار ثبت حوادث ENOX استخراج شده است. بدین منظور پس از پیش پردازش داده ها، مدل نهایی مناسب به کمک نرم افزارهای Minitab و MATLAB ارائه شد. همچنین، میزان متوسط دمای هوا، میزان متوسط بارش باران و میزان متوسط سرعت باد بعنوان متغیرهای ورودی به شبکه عصبی انتخاب شدند. برای ارزیابی میزان خطای مدل های پیشنهادی، از میانگین مربعات خطا استفاده شده است. نتایج نشان می دهند مدل های سری زمانی نسبت به شبکه عصبی پرسپترون چند لایه ای عملکرد بهتری در پیش بینی نرخ خرابی تجهیز مورد نظر داشتند و می توان برای پیش بینی دوره های آتی از آنها استفاده کرد.

جریان خطای کوچک خطاهای امپدانس بالا یکی از چالش های مهم حفاظت شبکه های توزیع است. عدم توانایی آشکارسازی این نوع خطا توسط رله های اضافه جریان مرسوم منجر به تداوم قوس الکتریکی ناشی از آنها می شود که نتیجه آن اتلاف انرژی، خطر آتش سوزی و شوک الکتریکی می باشد که تهدیدی برای جان انسان ها و تجهیزات شبکه است. در این مقاله یک الگوریتم آشکارسازی خطای امپدانس بالا بر مبنای کمّی سازی ویژگی های غیرخطی بودن و نامتقارن بودن شکل موج حاصل از خطا ارائه می گردد. به این منظور ابتدا از جریان پست توزیع نمونه برداری شده و سپس مؤلفه تحمیلی خطای سیگنال آنتروپی متقاطع حاصل از مقایسه شکل موج دو نیم سیکل متوالی جریان به عنوان شاخص آشکارسازی خطا محاسبه می شود. از سوی دیگر برای غلبه بر چالش تشابه گذراهای ناشی از کلیدزنی تجهیزات و خطا، از زمان تداوم گذرا به عنوان قید شاخص پیشنهادی بهره برده می شود. طرح پیشنهادی در حضور بار های غیرخطی به خوبی کار کرده و نیازی به داده-های آموزشی، تبدیل و محاسبه مؤلفه های هارمونیکی و متقارن ندارد. کارآیی الگوریتم پیشنهادی از طریق شبیه سازی حوزه زمانی سیستم تست استاندارد 13 باسه IEEE نشان داده می شود.

شبکه های قدرت، سیستم های پیچیده به هم پیوسته و غیرخطی هستند و هنگامی که تحت نفوذ منابع بادی قرار می گیرند، این مسئله شدیدتر خواهدبود. جبران سازهای سنکرون استاتیکی1 (STATCOM) جهت بهبود تنظیم ولتاژ و برآورده نمودن کدهای شبکه، در سیستم های قدرت، شامل مزارع بادی مبتنی بر ژنراتور القایی تغذیه دوگانه2 (DFIG) مورد استفاده قرار می-گیرند. علی رغم ماهیت غیرخطی STATCOM، روش کنترلی مرسوم در آن ها، براساس کنترل کننده های خطی PI با ضرایب ثابت است که این ضرایب تضمینی برای عملکرد بهینه STATCOM نمی باشند. در این مقاله مقایسه ای میان دو روش کنترلی غیرخطی مبتنی بر همواری دیفرانسیلی برای جبران ساز سنکرون استاتیکی در شبکه 9 باس WSCC شامل مزارع بادی مبتنی بر DFIG انجام گرفته و نتایج شبیه سازی عملکرد موثر هر دو روش را در مقایسه با روش کنترل خطی مرسوم نشان می دهد.

رله های دیستانس به طور گسترده برای حفاظت از خطوط انتقال انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. گاهی ممکن است در این خطوط در اثر وقوع نوسان توان، امپدانس محاسبه شده در رله دیستانس وارد زون های عملکردی آن شود و منجر به قطع بی-مورد خطوط شود. قطع بیمورد خطوط میتواند باعث بروز خاموشی های سراسری در شبکه های قدرت شود. بر این اساس در این مقاله روشی بر مبنای تبدیل کلارک برای تشخیص نوسان توان و تمایز آن از خطاهای هم زمان ارائه شده است. روش ارائه شده بر اساس محاسبه میانگین سیگنالهای جریان شبکه در خروجی تبدیل کلارک عمل میکند. این روش مستقل از پارامترهای شبکه است و قابلیت تشخیص انواع نوسانات از جمله نوسان توان پایدار و ناپایدار و انواع خطاهای هم زمان را دارا میباشد. برای ارزیابی روش ارائه شده ابتدا حالتهای مختلف نوسان توان و خطاهای هم زمان در نرمافزار DIgSILENT شبیه سازی شده و سپس با استفاده از دادههای ماتریسی به دست آمده از سیگنال جریان، الگوریتم پیشنهادی در محیط نرم افزار Matlab و با استفاده از تبدیل کلارک پیادهسازی شده است. علاوه بر ارزیابی نرمافزاری، روش پیشنهادی با استفاده از تستر و رله ساخته شده توسط شرکت دانشبنیان وبکو امیرکبیر، تست عملی شده است. نتایج تستهای نرمافزاری و عملی نشان از موفقیت روش پیشنهادی در تشخیص انواع نوسان توان دارند. همچنین این نتایج نشان میدهند که روش پیشنهادی از سرعت بالایی در تشخیص خطاهای هم زمان با نوسان توان، برخوردار است.

در سال های اخیر استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر، به خصوص انرژی خورشیدی، به علت مزایای آن ها نسبت به سوخت های فسیلی افزایش چشمگیری داشته است. استفاده از سامانه های فتوولتاییک یکی از رایج ترین روش های برداشت انرژی خورشیدی به منظور تولید برق است. عملکرد این سامانه ها در تبدیل انرژی خورشیدی به برق، به شدت تابعی از شرایط محیطی همچون میزان تابش خورشیدی، دمای محیط، باد، رطوبت و سایر پارامترهای محیطی بوده لذا بررسی تغییر این پارامترها در طراحی و بررسی عملکرد سامانه های فتوولتاییک بسیار با اهمیت است. بسیاری از مناطقی که دارای پتانسیل تابشی بالایی جهت نصب پنل های فتوولتاییک می باشند، مناطقی با آب و هوای خشک هستند و پدیده گرد و غبار در این مناطق به شدت بر عملکرد پنل های فتوولتاییک تاثیر می گذارد. این معضل در اقلیم ایران، که به طور مکرر با طوفان های گرد و غبار و انتشار ریزگردها مواجه بوده، بسیار جدی تر است. اولین گام در حل این مشکل، آشنایی با نحوه نشست گرد و غبار بر سطح پنل های فتوولتاییک و پارامترهای موثر بر این فرایند است. از این رو مقاله حاضر به مرور جامع پژوهش های صورت گرفته در حوزه تاثیر گرد و غبار بر عملکرد و کارایی پنل های خورشیدی می پردازد. نتایج این پژوهش می تواند به عنوان مرجع کاملی برای استفاده پژوهشگران، طراحان و مهندسانی که با سامانه های فتوولتاییک در مناطقی مانند خاورمیانه و به ویژه ایران، که با مشکل گرد و غبار دست و پنجه نرم می کنند، قرار گیرد.