توضیحات
Investigating Distributed Generation Systems Performance Using Monte Carlo Simulation
شبیه سازی تولیدات (DG) در سیستم های قدرت به روش روش مونت کارلو
مقدمه
با توجه به رشد روز افزون تولیدات (DG) در سیستم های قدرت مسائل زیادی پیرامون آن مطرح میشود.
هدف اصلی از تولید انرژی الکتریکی ارزان و با کیفیت است به گونه ای که محاسنی همچون کاهش تلفات ، افزایش قابلیت اطمینان در سیستم ، کاهش آلودگی محیطی،افزایش کیفیت توان و رفع نیاز توسعه در سیستم انتقال و توزیع را در پی داشته باشد.
از طرف دیگر رشد روز افزون تولیدات پراکنده یک سری مشکلات را به همراه خود دارد، این مشکلات پیچیده بوده و باید به دقت مورد بررسی قرار گیرند.
در اینجا فقط بخشی از گزارش آمده است.
این عدم قطعیت های مطرح شده در مورد DG میتواند مشکلاتی را همچون خطا در محاسبه ی تلفات سیستم ولتاژ باس ها و توان انتقالی از فیدرها را در پی داشته باشد.
در این مقاله برای حصول اطمینان از اینکه همه ی حالات ممکن در کارکرد DG ها مورد توجه قرار گرفته، از روش شبیه سازی مونت کارلو به علاوه ی روش معمول در پخش بار نیوتن رافسون استفاده شده است.
پخش بار احتمالی
مدل سازی عناصر تشکیل دهنده ی سیستم
اجزا اصلی تشکیل دهنده ی یک سیستم الکتریکی شامل تولید پراکنده فیدرها ، کندانسورهای سنکرون ، سوسپتانس موازی ، بار ها ،ترانسفورماتور ها و DG ها هستند.
اعمال روش مونت کارلو
در ابتدا یک سیستم توزیع اولیه با M باس و چند فیدر در نظر گرفته و پارامترهایی همچون میزان بار در هر باس و DG های متصل به آنها را مشخص می کنیم.
حداکثر تعداد DG ها در سیستم N(N€M) می باشد به عبارت دیگر N باس از M باس قابلیت تولید پراکنده را دارا میباشند اما تعداد DG ها یی که در حالت کار(on state) قرار دارند پارامتری اتفاقی میباشد بنابراین وضعیت یک باس از نظر مصرفی یا تولیدی بودن یک پارامتر اتفاقی است.
بنابراین قبل از اجرای محاسبات پخش بار ابتدا باید وضعیت بار گذاری باس های سیستم مشخص شود .
بخشی از گزارش در اینجا نیامده و با خرید این محصول قابل دریافت است.
حل معادله پخش بار با استفاده از روش نیوتن رافسون صورت گرفته ودر هر بار تکرار پارامتر های (k,locations,PG) تغییر میکند و به عبارت دیگر سیستم به روز update) ) می شود.
با انجام مراحل فوق ،کل توان تولیدی توسط DG ها ، کل توان تولیدی متمرکز سیستم، میزان توان انتقالی هر فیدر و ولتاژ همه ی باس ها محاسبه می شود.
مقدار نهایی این پارامتر ها و در واقع تعداد تکرار مورد نیاز محاسبات را روش مونت کارلو مشخص می سازد.
شبیه سازی به روش مونت کارلو شامل به روز رسانی و حل معادلات پخش بارسیستم قدرت و همچنین محاسبه پارامترهای معادلات (4) تا (8) میباشد.
این فرایند تا جایی ادامه می یابد که همگرایی در همه ی پارامتر ها ایجاد شود.
الگوریتم انجام محاسبات در شکل زیر نمایش داده شده است.
کاربردها
در این مقاله روش پیشنهادی بر روی سیستم قدرت 30 شینه IEEE اجرا شده و نتایج ارائه شده است .
ظرفیت فیدرهای توزیع 20MVA در نظر گرفته شده که در صورت تجاوز از این حد محاسبات تکرار می شود.
پرفیل بار سیستم بر اساس نوع آن (صنعتی ، تجاری و خانگی) در شکل 3 نمایش داده شد.
شکل (3)
ظرفیت نامی هر DG برابر 4MVA و ضریب توان ثابت 0.9 برای آنها منظور شده است.
حد مجاز نفوذ DG در سیستم توسط درصدی از کل توان مصرفی در سطح 33kv (سطح توزیع) مشخص می شود.
مقدار n برابر 11 میباشد و به عبارتی 11 باس میتوانند DG داشته باشند.
در این مقاله سه حالت مختلف مورد مطالعه قرار گرفته که به شرح زیر میباشد:
- در حالت اول توان تولیدی توسط DGها به هیچ صورت محدود نمیشود و با توجه به اینکه 11 باس قابلیت اتصال DG دارند مقدار ماکزیمم 214MVA را برای تولید DGها خواهیم داشت.
- در حالت دوم کل توان تولیدی توسط DGها به ترتیب 15% و 25% و 35% کل توان مصرفی در بخش توزیع (33kv) محدود می شود .
- در حالت سوم محدودیت بار گذاری در فیدرها نیز به محدودیت های ذکر شده اضافه خواهد شد.
توان تولیدی DG که یک پارامتر اتفاقی است به مقدار U بستگی دارد . مقدار U نیز با ساعات شبانه روز تغییر کرده و مقدار آن برای ساعات (1الی8 و 23 الی 24) برابر [0.5-1] وبرای ساعات (9 الی 10) برابر [0.5-1] منظور شده است.
آنالیز نتایج
کل حد نفوذ DG
1) حالت بدون محدودیت: در این حالت معادلات (1) الی (8) بدون اعمال هیچ گونه محدودیتی اجرا شده و پس از ایجاد همگرایی نتایج ثبت می شود.
شکل (4) توان تولید شده توسط DG ها در یک مرحله همگرایی را نشان می دهد.
شکل (4)
در این حالت هر آزمایش (تکرار ) شامل مجموع توان های تولیدی توسط واحدهای DG بدون اعمال هیچ گونه محدودیتی میباشد.
در شکل (5) نمونه ای از فرایند همگرایی به نمایش در آمده است که شامل ساعت های 6 صبح و 6 بعد از ظهر میباشد.
برای هر کدام از این ساعت ها دو حالت مختلف در نظر گرفته شده است :
حالت اول: DGهایی که طی یک فرایند تصادفی در حالت روش (on state) قرار گرفته اند کل توان نامی خود(4MVA) را تولید می کندوبه عبارت دیگر U=1 می باشد.
(Rated DG Power)
شکل (5)
حالت دوم : در این حالت DGها در حالت روشن بودن کل توان نامی خود را تولید نکرده و مقدار U با توجه به ساعت موردمطالعه میتواند به طور تصادفی کوچکتر از 1 باشد. (Random DG Power)
در شکل (6) و case(1) نشان دهنده ی توان همگرا شده تولیدی توسط کل DGها در 24 سا عت شبانه روز میباشد.
همانطور که ملاحظه میشود سطح توان همگرا شده برای ساعاتی که توان تولیدی تصادفی DG در محدوده [0.5-1] است بیشتر از بقیه ساعات که محدوده[0.3-1] را دارند میباشد.
شکل (6) ( case(1) )
حالت محدود شده توسط حد نفوذ DG
در این حالت یک محدودیت عملی بر روی کل توان تولیدی توسط DG اعمال میشود.
در این مقاله حداکثر توان تولیدی توسط کل واحد های DG در هر ساعت برابر 25% کل توان مصرفی در بخش توزیع میباشد
شکل (6) case(2), نشان دهنده توان همگرا شده ی تولیدی توسط کل DGها در 24 ساعت شبانه روز میباشد.
شکل (6)( case(2))
شکل (7) مقدار مشارکت کل DG ها در تامین توان مصرفی بخش توزیع در 24 ساعت شبانه روز و برای هر 2 حالت case(2) و case(1)به نمایش در آمده است.
شکل (7)
case(1)
case(2)
شکل (7)
حالت محدود شده توسط حد نفوذ DG و ظرفیت انتقال فیدر ها
در این حالت یک ظرفیت حداکثر 20MVA برای هر فیدر در نظر گرفته شده و ترکیب با شرط حد نفوذ در انجام محاسبات و وضعیت همگرایی را تعیین می کند.
شکل(8) کل توان همگرا شده ی تولیدی توسط همه ی DGها را با توجه به محدودیت های فوق نشان می دهد.
شکل(8)
تلفات کل سیستم
با اعمال روش فوق و با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو و همچنین در نظر گرفتن محدودیت 25% برای کل توان تولیدی وحداکثر توان انتقالی فیدر به میزان 20MVA کل تلفات سیستم مورد محاسبه قرار می گیرد.
همانطور که در شکل (11) ملاحظه میشود میتوان گفت تلفات کل سیستم وابستگی کمی به تولید توان توسط واحدهای DG دارد.
شکل(11)
ولتاژ باس های سیستم
ولتاژ همگرا شده در هر باس را میتوان برای همه ی ساعات شبانه روز محاسبه نمود.
در شکل (13) ولتاژ باس شماره 30 برای 24ساعت شبانه روز به نمایش در آمده است همانطور که مشاهده میشود وضعیت ولتاژ در باس 30 برای 15 الی 20 بهبود چشمگیری دارد.
شکل(13)
توان اتقالی از فیدر ها
شکل 14 وضعیت توان انتقالی از فیدر 12-15 را نشان میدهد ، دو حالت زیر مورد بررسی قرار گرفته :
حالت اول: تولید پراکنده در سیستم وجود داشته با حد نفوذ DG و حداکثر توان انتقالی از فیدرها محدود شده است.
حالت دوم: تولید پراکنده در سیستم وجود ندارد.
شکل(14)
همانطور که در این شکل ملاحظه می شود در حالت اول ودر ساعات 16 الی 20 در فیدر 12-15 اضافه بار وجود داشته که با به کار گیری DG و ایجاد محدودیت های مورد بحث وضعیت این فیدر از لحاظ بارگذاری سیار بهبود یافته است.
کل توان تولیدی در سیستم
با توجه به حضور دائمی بار در سیستم و لزوم تامین آن کل توان تولیدی در سیستم نمیتواند به میزان زیادی کاهش یابد.
اما با توجه به کاهش اندک تلفات در زمان اوج مصرف توسط تولید DG می توان در شکل 15 دید که در این اوقات توان تولیدی کل سیستم کاهش بیشتری دارد.
شکل(15)
کلید واژه : قابلیت اطمینان, الگوریتم ژنتیک, بازار برق,
Distributed generation (DG), Monte Carlo simu-lation, power flow
شبیه سازی مقاله
Investigating Distributed Generation Systems Performance Using Monte Carlo Simulation
به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،. با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
