اسفند
1392
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
 
آنالیز احتمالی پایداری دینامیک میکروگرید ها با در نظر گرفتن توربین های بادی
 
 
به کوشش
اصلان مجلل
 
 
در سال های اخیر نفوذ بالای منابع انرژی تجدید پذیر و مشخصا انرژی باد در شبکه های قدرت مسائل جدیدی را به وجود آورده است. یکی از مهمترین این مسائل، عدم قطعیت در توان تولیدی توسط توربین های بادی است. عدم قطعیت ایجاد شده توسط انرژی باد در ریزشبکه ها که سطح توان و ولتاژ پایین تری دارند می‌تواند بسیار تاثیر گذارتر باشد. این موضوع نیاز به انجام آنالیز احتمالی در ریزشبکه هایی که از انرژی باد برای تولید توان استفاده می‌کنند را مشخص می‌سازد. در این پایان نامه، پایداری سیگنال کوچک ریزشبکه ها تحت تاثیر عدم قطعیت تولیدی توسط انرژی باد مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. بدین منظور روش های مونت-کارلو و کوانتایز به عنوان روش های عددی و روش تخمین دو نقطه ای و روش مبتنی بر بسط گرم-چارلیر به عنوان روش های آنالیز احتمالی عددی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزایا و معایب این روش ها مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. به منظور کامل شدن مطالعات در این زمینه، دینامیک توربین های بادی نیز در این پایان نامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت. برای دستیابی به این هدف، سه نوع توربین بادی مرسوم در سیستم های قدرت به طور کامل مدل سازی شده و تاثیر دینامیک آنها بر روی احتمال ناپایداری سیستم مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. همچنین برای به دست آوردن معادلات حالت سیستم، از روشی مخصوص ریزشبکه ها استفاده خواهد شد که انعطاف پذیری زیادی را برای مدل سازی اجزای جدید فراهم می کند.
 
کلمات کلیدی:
پایداری سیگنال کوچک، آنالیز احتمالی، ریزشبکه، عدم قطعیت، انرژی باد
 
 
فهرست مطالب:
فصل اول   1
1-1. انرژی بادی 2
1-1-1. مروری بر انرژی باد 2
1-1-2. تکنولوژی های مختلف توربین بادی 6
1-1-2-1. توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی 7
1-1-2-2. توربین بادی با ژنراتور القایی دو سو تغذیه 8
1-1-2-3 توربین بادی با مبدل تمام توان 9
1-2. مقدمه ای بر ریزشبکه ها 10
1-2-1. تولید پراکنده 10
1-2-2     ریزشبکه ها 12
1-3. طرح مساله و مروری بر تحقیقات انجام شده 14
1-3-1. مروری بر تحقیقات انجام شده 14
1-3-2. تعریف مساله 16
1-4. سر فصل ها 17
1-4-1. فصل دوم: مدلسازی و تعریف معادلات توربین های بادی 17
1-4-2. فصل سوم: معرفی و مدل سازی ریزشبکه 17
1-4-3.     فصل چهارم: معرفی روش های آنالیز احتمالی 18
1-4-4. فصل پنجم: شبیه سازی و مقایسه 18
فصل دوم   19
2-1. توربین های بادی سرعت ثابت [33] 20
2-2 توربین های بادی سرعت متغیر 25
2-2-1. توربین بادی با مبدل تمام توان [35] 25
2-2-1-1 مدل سازی سیستم قدرت 27
2-2-1-2. مدل سازی سیستم کنترل 30
2-2-2. توربین بادی با ژنراتور القایی دو سو تغذیه 38
2-2-2-1. مدل سازی ماشین القایی مورد استفاده در توربین بادی دو سو تغذیه 39
2-2-2-2. مدل سازی سیستم کنترل مبدل مورد استفاده در توربین بادی دو سو تغذیه 41
فصل سوم   44
3-1. معرفی سیستم ریزشبکه 45
3-2. مدل سازی ریزشبکه 47
3-2-1. مدل ماشین سنکرون 47
3-2-2. مدل ریزشبکه 52
3-2-3. مدل کلی سیستم 54
فصل چهارم 56
4-1. روش های بررسی احتمالی عددی 57
4-1-1. روش مونت-کارلو[25،41] 57
4-1-2. روش کوانتایز[43] 62
4-2. روش های بررسی احتمالی تحلیلی 63
4-2-1.       روش تخمین دو نقطه ای[27-28، 43-44] 64
4-2-2.       روش مبتنی بر بسط گرم-چارلیر[29-30، 45-47] 67
فصل پنجم 74
5-1 بررسی پایداری سیستم بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت 75
5-2. بررسی حساسیت مقادیر ویژه ریزشبکه به حالت های سیستم 85
5-3.     بررسی احتمالی پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن یک متغیر احتمالی 92
5-4.     بررسی احتمالی پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن چند متغیر احتمالی ورودی 104
فصل ششم 114
6-1. نتیجه گیری 115
6-1-1. نتایج مربوط به توربین های بادی 115
6-1-2. نتایج مربوط به روش های احتمالی مورد استفاده 115
6-1. پیشنهادات 116
مراجع ‌.‌‌. 118
 
 
 
فهرست شکل ها:
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1-1- ظرفیت تجمعی انرژی باد جهان.
2
شکل 1-2- اطلس سرعت باد جهان در ارتفاع 80 متری برای سال 2005
3
شکل 1-3- اطلس سرعت باد ایران در ارتفاغ 80 متری.
4
شکل 1-4- توربین بادی محور افقی
4
شکل 1-5- توان تولیدی یک مزرعه بادی نوعی با ظرفیت 50MW در یک هفته
5
شکل 1-6- توربین بادی سرعت ثابت با ژنراتور القایی قفس سنجابی و بانک خازنی.
7
شکل 1-7- توربین بادی سرعت متغیر با ژنراتور القایی دو سو تغذیه
8
شکل 1-8- توربین بادی سرعت متغیر با مبدل تمام توان.
9
شکل 1-9- توان تولیدی توسط توربین های سرعت ثابت و سرعت متغیر.
10
شکل 2-1- مدار معادل ماشین القایی سه فاز در یک مرجع اختیاری.
22
شکل 2-2- مدل توربین بادی با مبدل تمام توان
27
شکل 2-3- مدل خطی سازی شده کنترلر حلقه قفل فاز مورد استفاده برای تعیین سرعت زاویه ای و زاویه فاز.
30
شکل 2-4- سیستم کنترلر مبدل الکتریکی.
31
شکل 2-5- سیستم کنترل توان اکتیو مبدل الف- کنترلر داخلی ب- کنترلر خارجی
32
شکل 2-6- سیستم کنترل توان راکتیو مبدل الف- کنترلر داخلی ب- کنترلر خارجی
32
شکل 2-7- سیستم کنترل توان اکتیو مورد استفاده در این مطالعه
32
شکل 2-8- سیستم کنترل توان راکتیو مورد استفاده در این مطالعه
33
شکل 2-9- تاثیر مقاومت خارجی اضافه شده به روتور ماشین القایی بر لغزش و گشتاور این ماشین.
38
شکل 2-10- مدل یک ماشین القایی بادو سو تغذیه.
39
شکل 2-11- سیستم کنترل توان راکتیو توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه.
43
شکل 2-12- سیستم کنترل توان اکتیو توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه.
43
شکل 3-1- نمای تک خط ریز شبکه اول مورد مطالعه.
45
شکل 3-2- نمای تک خط و ساده شده ریز شبکه اول مورد مطالعه.
46
شکل 3-3- مدل استاتور و روتور ماشین سنکرون مورد مطالعه
48
شکل 3-4- مدل سیم پیچ های روتور و استاتور ماشین سنکرون مورد مطالعه
48
شکل 4-1- تابع توزیع سرعت باد مورد استفاده در این مطالعه
59
شکل 4-2- منحنی توان-سرعت
60
شکل 4-3- فلوچارت پیاده سازی روش مونت-کارلو.
61
شکل 4-4- فلوچارت پیاده سازی روش کوانتایز.
63
شکل 5-1- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی
87
شکل 5-2- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی بر حسب تغییرات بار.
87
شکل 5-3- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات توان اکتیو و راکتیو تولیدی
89
شکل 5-4- خط سیر مقادیر ویژه (1و2) ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات گین کنترلر Kpd.
90
شکل 5-5- خط سیر مقادیر ویژه (3و4) ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات گین کنترلر Kpd.
90
شکل 5-6- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی دو سو تغذیه بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی
91
شکل 5-7- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با SCIG توسط روش تخمین دو نقطه ای
95
شکل 5-8- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط ناپایدار به دست آمده برای ریزشبکه با SCIG توسط روش تخمین دو نقطه ای
95
شکل 5-9- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای SCIG توسط بسط گرم چارلیر
97
شکل 5-10- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با FRC توسط روش تخمین دو نقطه ای
99
شکل 5-11- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با FRC
100
شکل 5-12- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با DFIG توسط روش تخمین دو نقطه ای
102
شکل 5-13- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با DFIG توسط روش گرم چارلیر.
103
شکل 5-14- نمای تک خط ریز شبکه دوم مورد مطالعه.
104
شکل 5-15- نمای تک خط و ساده شده ریز شبکه دوم مورد مطالعه
105
شکل 5-16- تابع چگالی احتمالی به دست آمده توسط روش تخمین دو نقطه ای برای ریزشبکه با توربین بادی SCIG و FRC.
108
شکل 5-17- تابع چگالی احتمالی به دست آمده توسط روش گرم چارلیر برای ریزشبکه با توربین بادی SCIG و FRC
110
جدول 5-18-پراکندگی نمونه های مقادیر ویژه بحرانی با بهره گرفتن از روش مونت-کارلو در ریزشبکه
111
شکل 5-19-تابع توزیع به دست آمده با بهره گرفتن از روش تخمین دو نقطه ای بر روی ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار.
113
شکل 5-20-تابع توزیع به دست آمده با بهره گرفتن از مونت کارلو برای ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار.
113
شکل 5-21-تابع توزیع به دست آمده با بهره گرفتن از روش گرم چارلیر برای ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار.
113
 
 
فهرست جداول: