دانشگاه علوم و فنون مازندران

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

پایان‌نامه دوره‌ی کارشناسی ارشد مهندسی برق- قدرت

 عنوان:

تعیین بهینه اندازه منابع انرژی در ریز شبکه‌ها  با در نظر‌گرفتن عدم قطعیت‌ها

استاد راهنما:

بهنام محمدی ایواتلو

استاد مشاور:

عبدالرضا شیخ الاسلامی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

1  .فصل اول: پیش‌گفتار……………………… 1

1‌.1‌   پیشگفتار…………………….. 2

1‌.2‌   تعریف مسئله……………………… 4

2    .فصل دوم: معرفی اجزای ریزشبکه و پیشینه تحقیق………… 6

2‌.1‌   معرفی ریز شبکه ها…………………….. 7

2‌.2‌   مروری بر کارهای پیشین………………………. 9

2‌.3‌   معرفی انواع تکنولوژی تولید پراکنده درریزشبکه‌ها…………….. 12

2‌.3‌.1‌   مولدهای پراکنده تجدید ناپذیر……………………… 14

2‌.3‌.1‌.1‌   موتورهای پیستونی (رفت و برگشتی)…………………….. 14

2‌.3‌.1‌.2‌   پیلهای سوختی……………………….. 17

2‌.3‌.1‌.3‌   توربین‌های گازی……………………….. 20

2‌.3‌.1‌.4‌   میکروتوربین‌ها…………………….. 21

2‌.3‌.2‌   مولدهای پراکنده تجدیدپذیر……………………… 22

2‌.3‌.2‌.1‌   انرژی خورشیدی……………………….. 22

2‌.3‌.2‌.2‌   سیستم فتوولتائیک…………………………. 24

2‌.3‌.2‌.3‌   نیروگاه‌های بادی……………………….. 26

2‌.3‌.2‌.4‌   نیروگاه‌های برق آبی……………………….. 28

2‌.4‌   سیستم ذخیره ساز در ریزشبکه‌ها ……………………..29

2‌.4‌.1‌   سیستم ذخیره انرژی تلمبه ذخیره‌ای………………………. 30

2‌.4‌.2‌   سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا…………………….. 31

2‌.4‌.3‌   سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده…………………….. 32

2‌.4‌.4‌   سیستم ذخیره انرژی ابرخازن………………………. 33

2‌.4‌.5‌   سیستم ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن………………………. 33

2‌.4‌.6‌   ذخیره انرژی حرارتی………………………. 34

2‌.5‌   تاثیرات ریزشبکه‌ها در سیستم………………………. 35

2‌.5‌.1‌   ریزشبکه‌ها و تاثیرات آن در کیفیت توان………………………. 35

2‌.5‌.2‌   ریزشبکه‌ها و تاثیرات آن در هزینه توان تولیدی……………….. 36

2‌.5‌.3‌   تاثیرات ریزشبکه‌ها بر محیط زیست……………………….. 37

3   .فصل سوم:تعریف تابع هدف براساس مدل اقتصادی………….. 40

3‌.1‌   مقدمه…………………….. 41

3‌.2‌   مدل اقتصادی سیستم مورد مطالعه……………………… 42

3‌.2‌.1‌  هزینه سرمایه گذاری اولیه(ACC)…………………….. 43

3‌.2‌.2‌  هزینه جایگزینی سالیانه (ARC) ……………………..44

3‌.2‌.3‌  هزینه سوخت سالیانه(AFC)…………………….. 44

3‌.2‌.4‌  هزینه تعمیر و نگهداری(AOC)…………………….. 44

3‌.3‌   تابع هدف و قیود مسئله……………………… 45

3‌.3‌.1‌   قیود مسئله……………………… 46

3‌.3‌.2‌   الگوریتم مبتنی بر سناریو برای عدم قطعیت توان تولیدی از توربین بادی و آرایه خورشیدی…….47

4   .فصل چهارم: نتایج شبیه سازی………………………. 49

4‌.1‌   نتایج شبیه سازی………………………. 50

4‌.2‌   مشخصات اجزای ریزشبکه……………………… 50

4‌.3‌   بار ناحیه مورد مطالعه……………………… 51

4‌.4‌   تولیدات منابع انرژی تجدید پذیر……………………… 52

4‌.5‌   سناریو های احتمالی………………………. 53

4‌.5‌.1‌   تعیین سایز بهینه شده واحدها در ریزشبکه با عدم قطعیت در تولید واحدهای تجدیدپذیر….. 55

4‌.5‌.2‌   بررسی هزینه در حالت تولید قطعی………………………. 56

5   .فصل پنجم: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری………………………. 57

5‌.1‌   نتیجه گیری………………………. 58

5‌.2‌   پیشنهادهایی برای ادامه کار…………………….. 59

منابع و مراجع………………………. 60

Abstract……………………..

چکیده:

ریزشبکه‌ها شبکه‌هایی با مقیاس های کوچک در سطح ولتاژ فشار ضعیف هستند که برای تامین بارهای گرمایی و الکتریکی مکان های کوچک و مکان هایی که قابلیت دسترسی به شبکه اصلی برق را ندارند، به کار می‌روند. ریزشبکه‌ها برای تامین انرژی انواع مصرف‌کننده‌ها همچون خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برآورد هزینه آنها بر اساس سیاست‌های قیمت گذاری در بازار برق صورت می‌گیرد. مناطق دور افتاده، معمولاً با مشکل عدم ارتباط با شبکه اصلی برق مواجه هستند. ریز شبکه‌ها می‌تواند یک راهکار مناسب برای تولید انرژی با در نظر گرفتن مسائل زیست‌محیطی و اقتصادی برای این مناطق باشند. در این پایان‌نامه تعیین سایز بهینه یک سیستم ترکیبی مستقل از شبکه، مورد بررسی قرار می‌گیرد. سیستم ترکیبی مورد مطالعه متشکل از توربین‌های بادی، آرایه‌های خورشیدی، سلول‌های سوختی با ذخیره ساز هیدروژنی و دیزل ژنراتور می‌باشد. اهداف این پایان‌نامه کمینه‌سازی هزینه سیستم و کاهش آلودگی زیست‌محیطی در دوره مورد مطالعه می‌باشد. هزینه‌های سیستم شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه جایگزینی و هزینه تعمیر و نگهداری سالیانه اجزای سیستم و هزینه مصرف سوخت دیزل‌ژنراتور می‌باشد. در این پایان‌نامه از نرم‌افزار GAMS که یکی از قوی‌ترین نرم‌افزارهای تجاری بهینه‌سازی است، استفاده شده‌است.

فصل اول: پیشگفتار

1-1- پیشگفتار

با پیشرفت جوامع بشری نیاز به انرژی افزایش  چشم‌گیری یافته است. این نیاز جوامع بشری را به سمت منابعی جدید و پر بازده‌تر سوق می‌دهد. در ضمن صنعتی شدن و افزایش مصرف خانگی منجر به افزایش غیر قابل پیش‌بینی تقاضا برای انرژی برق شده است. همه این موارد باعث تولید روز افزون گازهای آلوده کننده محیط زیست می‌شوند[1].

منابع انرژی تجدیدپذیر[1] در دهه‌های اخیر با افزایش هزینه سوخت های فسیلی و با هدف تولید انرژی پاک، بسیار مورد توجه کشورهای صنعتی قرار گرفته است. این امر موجب پیشرفت های بسیاری در بهره برداری از این منابع گردیده است؛ ولی منابع انرژی تجدید پذیر دارای رفتاری متغیر می‌باشند و در نتیجه نمی‌توان  تولید را به درستی پیش بینی کرد. به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم، بکار‌گیری از دیزل ژنراتورها[2]  برای پاسخ گویی به تقاضای بار در سیستم های مستقل از شبکه به طور گسترده ای رایج می باشد[2]. اما خطر کمبود و پایان پذیری منابع انرژیهای فسیلی، رشد روز افزون قیمت سوخت های فسیلی و حاد شدن مسایل زیست محیطی به دلیل افزایش غیر طبیعی انواع مختلف ترکیبات زیان‌آور از جمله گازهای گلخانه‌ای نیز از دلائل بالا رفتن انگیزه کشورها در استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر می‌باشد. ‌

استفاده از منابع تجدید پذیر با در نظر گرفتن همه مزایا و معایب، شاخه ای در صنعت برق به وجود آورده است؛ که به بررسی محدودیت های بهره برداری سیستم های ترکیبی[3] ، بهینه‌سازی بهره برداری[4]  سیستم، کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، بهبود هزینه تمام شده سیستم و به طور کلی بهره‌برداری بهینه از ریز‌شبکه‌ها[5] و شبکه‌های هوشمند[6] می‌پردازد.

ریزشبکه‌ها، شبکه‌هایی با مقیاس های کوچک هستند؛ در سطح ولتاژ فشار ضعیف که با استفاده از تکنولوژی CHP[7] ، برای تامین بارهای گرمایی و الکتریکی مکان های کوچک و مکان هایی که قابلیت دسترسی به شبکه اصلی برق را ندارند، به کار می‌روند. به عبارت دیگر ریزشبکه ها در اصل یک شبکه توزیع فعال می باشند که از سیستم های DG[8] با بارهای متفاوت در سطوح ولتاژ توزیع تشکیل شده است[3].

ریزشبکه‌ها برای تامین انرژی انواع مصرف‌کننده‌ها همچون خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برآورد هزینه آنها بر اساس سیاست های قیمت‌گذاری در بازار برق صورت می‌گیرد. استفاده از ریز شبکه ها موجب ارائه توان با کیفیت بالاتر[4]، افزایش قابلیت اطمینان[9] سیستم و کاهش هزینه‌ها، تلفات و آلودگی در شبکه توزیع می‌شود. با توجه به استفاده از فنآوریهای جدید مانند توربین‌های بادی[10] و سلول‌های خورشیدی[11] در ریزشبکه‌ها و نیز ماهیت تصادفی منابع تجدیدپذیری مانند باد و خورشید، مدیریت و بهره برداری بهینه و ایمن از این شبکه ها به یکی از اولویت های تحقیقاتی پژوهشگران در این زمینه تبدیل شده است[5].

2-1- تعریف مسئله

ریزشبکه‌ها برای تامین انرژی انواع مصرف کنندهها همچون خانگی، صنعتی و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برآورد هزینه آنها بر اساس سیاستهای قیمت گذاری در بازار برق صورت می‌گیرد. مناطق دور افتاده، معمولاً با مشکل عدم ارتباط با شبکه اصلی برق مواجه هستند. ریز شبکه‌ها می‌تواند یک راهکار مناسب برای تولید انرژی با در نظر گرفتن مسائل زیست محیطی و اقتصادی برای این مناطق باشند. در این پایان نامه تعیین سایز بهینه یک سیستم ترکیبی مستقل از شبکه، مورد بررسی قرار می‌گیرد. سیستم ترکیبی مورد مطالعه متشکل از توربین‌های بادی،آرایه خورشیدی، سلول‌های سوختی با ذخیره ساز هیدروژنی و دیزل ژنراتور میباشد. اهداف این مقاله کمینه سازی هزینه سیستم و کاهش آلودگی زیست محیطی در دوره مورد مطالعه می‌باشد. هزینه‌های سیستم شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه جایگزینی و هزینه تعمیر و نگهداری سالیانه اجزای سیستم و هزینه مصرف سوخت دیزل‌ژنراتور می‌باشد. در این پایان‌نامه از نرم‌افزار GAMS که یکی از قوی‌ترین نرم‌افزارهای تجاری بهینه‌سازی است، استفاده شده‌است.

ریزشبکه در نظر گرفته شده انرژی مورد نظر خود را از توربین بادی، آرایه های خورشیدی، سلول سوختی و دیزل ژنراتور بدست می‌آورد. ذخیره ساز هیدروژنی شامل الکترولایزر میباشد که اضافه توان تولیدی را به عنوان منبع تامین کننده در هنگام نقصان تولید توان، ذخیره می‌کند. دیزل ژنراتور به عنوان یک منبع پشتیبان عمل میکند. درساعاتی از روز که توربین‌های بادی و آرایه های خورشیدی به تنهایی قادر به تامین بار نمی باشند، سیستم ذخیره ساز با تولید برق در تامین بار مصرفی سهیم می‌گردند. همچنین بسیاری از سیستم‌های مختلط برای پاسخ گویی به پیک بار در زمان‌های کوتاهی‌که انرژی تولید شده از منابع انرژی موجود، قادر به تامین تقاضا نمی‌باشند به دیزل ژنراتور مجهز شده اند.

در فصل دوم پایان نامه به بررسی اجزای تشکیل دهنده ریز شبکه ها و مروری بر تحقیقات انجام شده خواهیم پرداخت.

در فصل سوم پایان نامه الگوریتم شبیه سازی به همراه قیود و توابع هدف در پایان نامه مورد بررسی قرار خواهند گرفت. در فصل چهارم نتایج شبیه‌سازی آورده شده است و مورد بحث قرار می‌گیرد. در فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادات ادامه کار آورده شده است.

برای دانلود پایان نامه اینجا را کلیک کنید.

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 524