پایان نامه - دانلود پایان نامه

جمعه 17 شهریور 1396 ساعت 08:49
شکل (2-1) : طبقه بندی مولدهایDG…………………………………………………………………………………………. 15شکل (3-1): جابجایی منحنی به علت تولید منابع تجدیدپذیر…………………………………………………………………………………. 41شکل (3-2): تاثیربرنامهDBدرتغییرقیمت بازار………………………………………………………………………………………………………. 48شکل (3-3): تاثیر بارهای پاسخگو در کاهش قیمت بازار………………………………………………………………………………………… 50شکل(3-4): مقایسه انواع توابع تقاضا با ضرایب ثابت یکسان…………………………………………………………………………………… 51شکل (3-5): الاستیسیته………………………………………………………………………………………………………………………………………. 54شکل (3-6): منحنی تابع تقاضای خطی………………………………………………………………………………………………………………….54شکل (3-7): منحنی تابع تقاضای توانی…………………………………………………………………………………………………………………..55شکل (3-8):شکل شماتیکی ارتباط مخابراتی …

  

فول تکست - دانلود پژوهش

متن کامل پایان نامه را در سایت منبع fuka.ir می توانید ببینیدجدول (2-1) تقسیم‌بندیDGبراساس ظرفیت تولید……………………………………………………………………………………………..13جدول (2-2) برخی ازتکنولوژی‌هایDGوظرفیت قابل دسترس……………………………………………………………………………..14جدول (2-3): مشخصات انواع تولیدات پراکنده………………………………………………………………………………………………………..25جدول (2-4): مهمترین قابلیتهای فنی تکنولوژیهای تولید پراکنده………………………………………………………………………… 26جدول(2-5): بررسی قابلیت‌های فنی انواع تکنولوژی‌های تولیدپراکنده………………………………………………………………………..31جدول (3-1): انواع توابع تقاضا………………………………………………………………………………………………………………………………51جدول(3-2): مفاهیم الاستیسیته…………………………………………………………………………………………………………………………….. 53
جدول (5-1): دادههای مربوط به تکنولوژی های تولید پراکنده…………………………………………………………………………………..89جدول (5-2):بار در دورههای مختلف ومدت زمانهای آن…………………………………………………………………………………………..90جدول (5-3): نتایج عددی بهرهبرداری ازمنابع بادی درکناراجرای راهکارهای مدیریت مصرف………………………………………..91جدول (5-4): نتایج عددی بهرهبرداری ازمنابع بادی درکناراجرای راهکارهای مدیریت مصرف………………………………………. 92
جدول (5-5): نتایج عددی بهرهبرداری ازمنابع بادی درکناراجرای راهکارهای مدیریت مصرف……………………………………… 96فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل (2-1) : طبقه بندی مولدهایDG…………………………………………………………………………………………. 15شکل (3-1): جابجایی منحنی به علت تولید منابع تجدیدپذیر…………………………………………………………………………………. 41شکل (3-2): تاثیربرنامهDBدرتغییرقیمت بازار………………………………………………………………………………………………………. 48شکل (3-3): تاثیر بارهای پاسخگو در کاهش قیمت بازار………………………………………………………………………………………… 50شکل(3-4): مقایسه انواع توابع تقاضا با ضرایب ثابت یکسان…………………………………………………………………………………… 51شکل (3-5): الاستیسیته………………………………………………………………………………………………………………………………………. 54شکل (3-6): منحنی تابع تقاضای خطی………………………………………………………………………………………………………………….54شکل (3-7): منحنی تابع تقاضای توانی…………………………………………………………………………………………………………………..55شکل (3-8):شکل شماتیکی ارتباط مخابراتی بین خودروی برقده وشبکه‌ی قدرت………………………………………………………59شکل (3-9): نمونهای از هاب انرژی………………………………………………………………………………………………………………………62شکل (3-10): شرکت منایع سمت تولید ومصرف در بازار عمده فروشی برق……………………………………………………………. 63شکل (3-11): استراتژی مدیریت سمت مصرف با تمرکز برارتباط بین شرکت برق ومشترک…………………………………………64شکل (3-12): استراتژی مدیریت سمت مصرف برای شبکه هوشمند باوجودارتباط متقابل بین مشترکین……………………….. 64شکل (3-13): تعیین اندازه بهینه سیستم ذخیره ساز انرژی………………………………………………………………………………………. 65شکل (3-14): ساختارمورداستفاده پیشنهادی مبتنی بر نظریه عاملها برای مدیریت منابع در چندین ریز شبکه ………………..66شکل (4-1): تابع توزیع احتمالاتی دادههای مربوط به باد………………………………………………………………………………………… 73شکل (4-2): منحنی توان منابع بادی………………………………………………………………………………………………………………………74شکل (4-3): مدلسازی توان خروجی بادی منابع با استفاده ازروش احتمالاتی برحسب پریونیت…………………………………..74شکل (4-4): هزینه سرمایهگذاری یکنواخت شده درnسال………………………………………………………………………………………..79شکل(4-5): الگوریتم تسویه بازار در بازاربرق…………………………………………………………………………………………………………82 شکل(4-6): الگوریتم پیشنهادی مسئله برنامهریزی بهرهبرداری با درنظرگرفتن نقش خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه درکنارمنابع بادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..86شکل (5-1): مقایسه قیمت برق دردوسقف قیمت 80 ……………………………………………………………………………………………..92شکل (5-2): مقایسه دیماندمشترکین در دوسقف قیمت 80……………………………………………………………………………………93شکل (5-3): تابع توزیع احتمالاتی تنظیمی مربوط به درآمد منابع بادی…………………………………………………………………….. 94شکل (5-4): مقایسه قیمت برق درسه سناریو……………………………………………………………………………………………………….97شکل (5-5): مقایسه دیماند مشترکین در سه سناریو………………………………………………………………………………………………97شکل (5-6): هزینه سیاست تشویق در سه سناریو………………………………………………………………………………………………….98اظهارنامه
اینجانب پیمان سلطانیان دانشجوی کارشناسی ارشدرشته مهندسی برق گرایش قدرت به شماره دانشجویی 910841684تائیدمی‌نمایم که کلیه نتایج این پایان‌نامه حاصل کار اینجانب و بدون هیچ‌گونه دخل و تصرف است و مورد نسخه‌برداری‌شده از آثار دیگران را با ذکر کامل مشخصات منبع ذکر نموده‌ام در صورت اثبات خلاف مندرجات فوق به تشخیص دانشگاه مطابق با ضوابط و مقررات حاکم( قانون حمایت از مؤلفان و محققان و قانون ترجمه و تکثیر کتب و نشریات و آثار صوتی، ضوابط و مقررات آموزشی، پژوهشی و انضباطی ) با اینجانب رفتار خواهد شد و حق هرگونه اعتراض در خصوص احقاق حقوق مکتسب و تشخیص و تعیین تخلف و مجازات را از خویش سلب می‌کنم . در ضمن مسئولیت هرگونه پاسخگویی به اشخاص اعم از حقیقی و حقوقی و مراجع ذی‌صلاح ( اعم از اداری و قضایی ) به عهده اینجانب خواهد بود و دانشگاه هیچ‌گونه مسئولیتی در این خصوص نخواهد داشت .
نام و نام خانوادگی: پیمان سلطانیان
امضا و تاریخ : 20/11/ 93
تأییدیه
بدین‌وسیله تائید مینمایم پایاننامه / رسالهی:………………………………………………………………….دفاع شده توسط آقایپیمان سلطانیان دانشجوی کارشناسی ارشد رشته برق، گرایش قدرت تحت راهنمایی اینجانب صورت گرفته و مطالب ارائه شده در این پایان‌نامه حاصل کار وی بوده و بدون هرگونه دخل و تصرف است و موارد نسخه‌برداری‌شده از آثار دیگران با ذکر کامل مشخصات منبع ذکر شده است .
نام و نام خانوادگی استاد راهنما :
دکترسید مصطفی عابدی
امضاء و تاریخ :
2682240217932000تائیدیه هیات داوران جلسه
گروه تخصصی: برق
نام و نام خانوادگی دانشجو: پیمان سلطانیان
عنوان پایان‌نامه: برنامهریزی بهرهبرداری از منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و راهکارهای مدیریت سمت مصرف در محیط رقابتی
تاریخ دفاع: /12/93
رشته: برق
گرایش:قدرت
امضاء دانشگاه یا موسسه محل خدمت مرتبه دانشگاهی سمت نام و نام خانوادگی رردیف
1
2
3
4
معاون پژوهشی
269303583756500دانشگاه آزاد اسلامی
268224085852000واحد بندرعباس
چکیده:
درسالیان اخیردو تحول بزرگ درسیستمهای قدرت رخ‌داده است. یکی از این تغییرات مربوط به تجدید ساختار صنعت برق و تبدیل محیط متمرکز سنتی به یک محیط غیرمتمرکز میباشد. تحول دیگردر زمینهٔگسترش استفاده از منابع تولیدپراکنده بخصوص منابع تجدیدپذیردرصنعت برق هست. نکته مهم اینکه در محیط رقابتی بدون اتخاذ راهکارهای مناسب، سرمایهگذاران بر روی این منابع سرمایهگذاری نخواهند کرد. دلیل عمده این مسئله وجود عدم قطعیت زیاد در توان تولیدی منابع تجدیدپذیر، هزینه سرمایهگذاری بالای این منابع و همچنین عدم قطعیت در سیاستهای حمایتی از این منابع میباشد. در این پایاننامه، بهرهبرداری همزمان از منابع تولیدپراکنده تجدیدپذیر در کنار ذخیرهسازهای انرژی و با در نظر گرفته راهکارهای مدیریت مصرف انجام شده است.ذخیرهسازها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیرهسازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکههای هوشمند قدرت به‌وفور از آنها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است. در این پایاننامه نیز تأثیر این منابع یعنی خودروهای برقده در نظر گرفته شده است. به‌طورکلی خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه خودروهایی هستند که قابلیت اتصال به شبکه‌ی قدرت در نقاط تعریف‌ شده معینی را دارا هستند و از این طریق می‌توانند در تبادل توان الکتریکی با شبکه‌ی قدرت شرکت نمایند. زیرساخت‌های فنی و مخابرات لازم به‌منظور بهره‌برداری بهینه از این خودروها می‌بایست فراهم باشد. این خودروها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. بنابراین این خودروها میتوانند در یک بازی همکارانه در کنار منابع بادی مورد بهرهبرداری قرار گیرند. علاوه بر این و با توجه به اینکه در سیستم قدرت هوشمند، علاوه بر منابع سمت تولید، منابع سمت مصرف نیز این قابلیت را دارند که در بازار برق شرکت کرده و در تسویه قیمت بازار سهیم باشند، لذا در این پایاننامه نیز تأثیر راهکارهای مدیریت مصرف نیز در نظر گرفته‌شده است. برای اجرایی کردن این راهکار بار مشترکین به‌صورت الاستیک در نظر گرفته‌شده و بار تابعی خطی از قیمت برق میباشد.
واژههای کلیدی: منابع تولیدپراکنده بادی، برنامهریزی بهرهبرداری، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه، راهکارهای مدیریت مصرففصل اولمقدمه2080260455930002531745114490500
1-1-کلیاتهدف اصلی مسئله برنامهریزی بهرهبرداری در ساختار سنتی مدیریت صنعت برق، کمینه کردن هزینههای برنامهریزی و بهرهبرداری با در نظر گرفتن سطح تعریف‌شده‌ای از پایایی بود.در محیطهای سنتی دارای ساختار متمرکز، بیشتر مدلهای برنامهریزی بهرهبرداری بلندمدت بر اساس روشهای بهینهسازی یا روشهای تحلیل ریسک t–e-offچند معیاره بوده است. این روشها، روشهای مفید و مناسبی بودند؛ چراکه برنامهریزی به‌صورتمتمرکز و با عدم قطعیتهای کمتری صورت میگرفت[1و2]. تنها عدم قطعیتهایی که وجود داشت مربوط به قیمتهای سوخت، شرایط بار و تولیدات برخی از منابع تولید از قبیل نیروگاههای آبی بود. اما آنچه باعث شد تا اکثر کشورهای دنیا به بازنگری در تئوریهای انحصار طبیعی صنعت برق متمایل شوند، بحرانهای نفتی دهه 70 بود[3].
پس‌ازآن دولتها با این واقعیت انکارناپذیر مواجه شدند که انحصار صنعت برق در دست دولت، منابع مالی را برای سرمایه‌گذاری در زیرساختها برای پاسخگویی به رشد مصرف انرژی الکتریکی با مشکل مواجه می‌سازد.
تجدید ساختار در صنعت برق علاوه بر تغییر در اهداف و محدودیتهای حاکم بر بهره‌برداری سیستم قدرت، برنامه‌ریزی بهرهبرداری را نیز متحول ساخته است[10-4]. به‌طوری‌که تولیدکنندگان برق و سرمایهگذاران بخشهای خصوصی برای ورود به بازارهای رقابتی باید استراتژیهای خود را برمبنای ملاحظات اقتصادی و زیست‌محیطی بالحاظ عدم قطعیتهای فراوانی که در سیستم اقتصادی حاکم است، تدوین نمایند.در این ساختار، روشهای مربوط به برنامهریزی سنتی دیگر جوابگو بودند، چراکه بازیگران تصمیمات مربوط به سرمایهگذاری خود را در یک محیط بیثبات میگرفتند[12-11]. در مورد تحولات صورت گرفته در سیستم قدرت و ورود به عرصه رقابتی میتوان به دو عامل و محرک اصلی اشاره کرد؛ یکی گرایش به کارآیی هزینه و تأکید بیشتر به ایجاد فضای رقابتی و دیگری آگاهی جامعه و دولت از پیامدهای زیستمحیطی ناشی از افزایش مصرف انرژی در جهان میباشد. افزایش نگرانیهای زیستمحیطی نیز به وضع مقرراتی به‌منظور کنترل آلودگیهای ناشی از تولید برق توسط نیروگاهها منجر شده است. فراهم نمودن زمینه برای تجارت مجوز تولید برق توسط انرژیهای تجدیدپذیر و مالیات بر آلودگی نمونههایی از این مقررات به شمار میآیند. درحالی‌که محرک اول که تأکید بیشتری به ایجاد فضای رقابتی در بازار دارد و باعث پیچیدهتر شدن مسئله برنامهریزی بهرهبرداری میگردد، محرک دوم یعنی نگرانیهای زیستمحیطی نیز مقررات دیگری را به سیستم اضافه نموده است که خود میتواند منجر به افزایش عدم قطعیت‌ها در مسئله برنامهریزی بهرهبرداری تولید گردد[13].
از یک نقطه‌نظر دیگر میتوان گفت که مسئله برنامهریزی بهرهبرداری از دو دیدگاه قابل‌بررسی است. از نگاه قانون‌گذار سیستم، که مهمترین مأموریت آن برقراری بازاری پایدار در بلندمدت است. به این منظور، ضمن هدف‌گذاری در شاخصهای مهم پایداری بازار، برنامه‌ریزی بهرهبرداری باهدف بهینهسازی رفاه اجتماعی، قابلیت اطمینان مطلوب، در نظر گرفتن مسائل و مباحث زیست‌محیطی و وضع مقررات حمایتی و تشویقی برای سرمایه‌گذاری در این بخش و راهنمایی شرکتهای تولید برای توسعه توسط قانون‌گذار ضروری است. بعلاوه، باوجود عدم قطعیتهای متنوع و هزینه بالای سرمایه‌گذاری و غیرقابل‌بازگشت بودن تصمیم‌گیری در این حوزه، باید از رویکردها و چارچوبهای معتبری استفاده گردد تا دستیابی به اهداف بلندمدت و میانمدت را در کنترل سیستم قدرت و بازار برق محقق نماید[12].
از طرف دیگر چنانچه بحث برنامهریزی بهرهبرداری از نگاه سرمایه‌گذاران مورد بررسی قرار گیرد، ملاحظه می‌شود که سرمایهگذاران همانند تمام سازمانها برای بقای خود در بازار باید برنامهریزی بهینهای را در میانمدت و بلندمدت در دستور کار خود قرار دهند. برخورداری از سهم بازار و ترکیب بهینه فناوری‌های تولید تحت مالکیت از مهمترین اهداف کلان شرکتهای تولید در بازارهای برق به شمار می‌روند. در بحث برنامهریزی بهرهبرداری در محیط رقابتی که در این پایاننامه مدنظر است، چند نکته بسیار مهم وجود دارد:
در نظر گرفتن انواع مختلف منابع
توافق بین معیارهایی که با هم تداخل دارند و سازگار نیستند.
تأثیر دادن انواع مختلف عوامل عدم قطعیت
پیشبینی شرایط آینده از طریق یک روش مؤثر
در نظر گرفتن یک فرآیند برنامهریزی که عدمقطعیتها را نیز بهحساب آورد، جهت برنامهریزی بهرهبرداری از منابع بسیار ضروری است. در مورد تنوع منابع نیز در این پایاننامه منابع سنتی در کنار منابع بادی، ذخیرهسازهای انرژی در کنار اجرای راهکارهای مدیریت مصرف مدنظر میباشد.
به این منظور لازم است شرکتهای تولید برنامهریزی بهرهبرداری را براساس دستیابی به اهداف میانمدت و بلندمدت، انجام دهند. باوجود محدودیتها و عدم قطعیتهای زیادی که شرکتهای تولید در کوتاهمدت و بلندمدت با آن‌ها مواجه‌اند، ارائه چارچوبها و روشهای توانمند برای برنامه‌ریزی بهرهبرداری از نیازهای ضروری سیستم قدرت میباشد.
عدم قطعیتهای بار پیش‌بینی‌شده، بهای سوخت واحدهای تولیدی و عدم قطعیت استراتژیک رقبا ازجمله موارد مهمی هستند که بازیگران در برنامهریزی بهرهبرداری با آن‌ها مواجه‌اند. همانطور که بیان شد، عدم قطعیت استراتژیک بازیگران از اهمیت زیادی برخوردار میباشد؛ چراکه نوسانات قیمت ناشی از رفتار استراتژیک بازیگران بازار در میانمدت تأثیرقابل‌توجهی بر سودهای عملیاتی این شرکتها دارد. لذا ضروری است از روشهای مناسبی برای مدلسازی این عدم قطعیتها در برنامه‌ریزی بهرهبرداری استفاده گردد.
در این پایاننامه که هدف برنامهریزی بهرهبرداری منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی میباشد، باید منابعی در نظر گرفته شوند که ضمن اینکه تکنولوژی نوین و بهروزی در سیستم قدرت هستند، مباحث جالبی را از لحاظ آکادمیک و علمی ایجاد کنند. یکی از این منابع، منابع تجدیدپذیر میباشد که در بین منابع تجدیدپذیر نیز منابع بادی ازنظر رشد تکنولوژی و قابل رقابت بودن با منابع سنتی از اهمیت بیشتری برخوردار میباشد. با در نظر گرفتن منابع بادی به خاطر اهمیت مسائل زیستمحیطی و با توجه به عدم قطعیت در تولید این منابع و فقدان سیاستهای حمایتی جامع، ریسک مسئله برنامهریزی بهرهبرداری افزایش مییابد. بدین منظور در کنار این منابع از ذخیرهسازهای انرژی نیز استفاده شده است. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیرهسازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکههای هوشمند قدرت به‌وفور از آنها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است.
در این پایاننامه نیز تأثیر این منابع یعنی خودروهای برقده در نظر گرفته شده است. به‌طورکلی خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه خودروهایی هستند که قابلیت اتصال به شبکه‌ی قدرت در نقاط تعریف شده معینی را دارا هستند و از این طریق می‌توانند در تبادل توان الکتریکی با شبکه‌ی قدرت شرکت نمایند. زیرساخت‌های فنی و مخابرات لازم به‌منظور بهره‌برداری بهینه از این خودروها می‌بایست فراهم باشد. این خودروها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. بنابراین این خودروها میتوانند در یک بازی همکارانه در کنار منابع بادی مورد بهرهبرداری قرار گیرند[17-14].
در این پایاننامه این مسئله مدلسازی شده و به‌عنوان یکی از نوآوریهای این پایاننامه مطرح میباشد. در این حالت خودروها به‌صورت یکپارچه با منابع بادی عمل کرده و در صورت برنامهریزی بهینه میتوانند باعث افزایش ضریب ظرفیت منابع بادی گردند. علاوه بر این و با توجه به اینکه در سیستم قدرت هوشمند، علاوه بر منابع سمت تولید، منابع سمت مصرف نیز این قابلیت را دارند که در بازار برق شرکت کرده و در تسویه قیمت بازار سهیم باشند، لذا در این پایاننامه نیز تأثیر راهکارهای مدیریت مصرف نیز در نظر گرفته شده است.
برای اجرایی کردن این راهکار بار مشترکین به‌صورت الاستیک در نظر گرفته شده و بار تابعی خطی از قیمت برق میباشد. یکی دیگر از راهکارهای مدیریت مصرف که در این پایاننامه توسعه یافته و اجرا شده است، جابجایی پیک میباشد. این کار از طریق توسعه یک بازی همکارانه بین خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه (که نقش ذخیرهساز را دارند) و بار مشترکین صورت گرفته است. این مسئله نیز به‌عنوان یکی از نوآوریهای دیگر این پایاننامه مطرح میباشد.
1-2-ضرورت تحقیق و هدف از انجام پایاننامهامروزه بحث انرژی یکی از مهمترین دغدغههایی است که افکار دولتهـا و ملتهـا را در جهـان بـه خـود مشغول ساخته است. شاید بتـوان تـأمین انـرژی در آینـده را از مهمترین مـشکلات بـشر در دهـههـا وقرنهای آینده دانست.اصولاً بحث انرژی یک مبحث اسـتراتژیک میباشـد و به‌طور مـستقیم بـه سیاستهای کشورها و تعاملات بین آنها بستگی دارد. یکی از منابعی که در دهه اخیر استفاده وبهرهگیری از آن رایج شده است، منابع تولید پراکنده میباشند.
این منابع در ابتدا شامل منابعی بودند که از سوختهای فسیلی استفاده میکردند. اما بعد از چند سال مسائل و مشکلاتی راجع به این سوختها مطرح شد. پی بردن به متناهی بودن این منابع، مطرح شـدن بحـث آلـودگی محیط‌زیست و پایین بودن بازده این منابع ازجمله این مسائل و مشکلات میباشد.علاوه بر مسائل مطـرح شـده،با پیچیدهتر شدن روابط دیپلماتیک بین کشورها و تعامل دولتها با یکدیگر، منابع فسیلی به یک ابـزار در بحثهای سیاسی تبدیل شده است. همه این موارد باعث شده است که دولتها در کشورهای مختلف به دنبال منابع جدید انرژی باشند تا مشکلات ذکـرشده را نداشته و با نامتناهی بودن آن‌ها، خیال بشر برای همیشه از تأمین انرژی راحت گردد.یکی از منابعی که از دیرباز بشر از آن استفاده میکرده و امـروزه نیـز گـرایش جهـانی بـه سـمت استفاده از این منابع میباشد، انرژیهای تجدیدپذیراز قبیل منابع بادی، خورشیدی،بیوماس، جزر و مد و … میباشد. باوجوداینکه تکنولوژیهای استفاده از ایـن منـابع نـوپـا و درنتیجه پـرهزینه میباشند، ولی به دلیل داشتن برتری در جنبههای ذکر شده، مورد استقبال تمام کـشورها قرارگرفته‌اند و متعاقب آن روزبه‌روز تکنولوژی آنها بهبود یافته و هزینه آنها کاهش مییابد.درنتیجه استفاده از آن‌ها در دنیا مقرون به‌صرفه‌ترشده و نیز خواهد شد .به‌طورقطع در چند دهه آینده درصد زیادی از انرژی دنیـا توسـط ایـن منـابع تأمین خواهـد شـد وکشوری موفق خواهد بود که از هم‌اکنون به این منابع توجه کرده و سـهمی از سـبد انـرژی خـود را از این منابع تأمین کند[13].
لازم به ذکر است، هنوز درصد استفاده از این منابع به دلیل تکنولوژی بالای آنهاو هزینههای ساخت زیاد، در اغلب کشورها پایین میباشد. ولی همـانطور کـه بیان شـد بـا پیـشرفت تکنولوژی، استفاده از این منابع سیر صعودی خود را با شتاب بیشتری طی خواهد کرد.یکی از مهمترین منابع تجدیدپذیر، منـابع بـادی مـیباشـد.در سالهای اخیر هدف عمده بیشتر سرمایهگذاریها در زمینه منابع بادی کاهش گازهای گلخانهای به میزان 20 درصد، افزایش کارایی انرژی به‌اندازه 20 درصد و افزایش مقادیر انرژی نو به میزان 20 درصد تا سال 2020 با استفاده از منابع بادی بوده است که آن را سیاست پنج- بیست نیز مینامند[13].
یکیدیگر از منابعی که طی سالیان اخیر استفاده از آن توسعه یافته است، ذخیرهسازهای انرژی بودهاند. در بین ذخیرهسازها نیز خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه از اهمیت زیادی برخوردار گشتهاند. این خودروها قابلیت شارژ و دشارژ را دارا هستند و میتوانند به برقراری تعادل توان در شبکه کمک کنند. از طرف دیگر با مطرح شدن سیستمهای قدرت هوشمند، منابع سمت مصرف نیز این فرصت را یافتهاند که همانند منابع سمت تولید در بازار برق شرکت کنند.
در این پایاننامه تأثیر منابع تولید پراکنده سنتی، بادی، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه و راهکارهای مدیریت مصرف در نظر گرفته شده است و برنامهریزی بهرهبرداری از این منابع مدنظر میباشد. با توجه به اینکه این مطالعات در محیط رقابتی صورت میگیرد، لذا ضروری است که عدم قطعیت‌های مربوط به مسئله بخصوص عدم قطعیت استراتژیک بازیگران مدنظر قرارگیرد. بنابراین ضروری است که برنامهریزی بهرهبرداری از این منابع که اخیراً نرخ نفوذ آنها در شبکه نیز زیاد شده است، به صورت جامع و کاملی مدلسازی گردد. در این پایاننامه به این مهم پرداخته میشود.
1-3-نوآوریهای پایاننامهنوآوریهای اصلی مدلسازی عدمقطعیت استراتژیک بازیگران شامل منابع بادی، ذخیرهسازها با در نظر گرفتن راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی میباشد. از طرف دیگر منابع بادی دارای تولید تصادفی بوده و این مسئله شرکت آنها را در بازار برق مشکل میکنند. علاوه بر این خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه به‌عنوان ذخیرهساز دارای ظرفیت محدودی نسبت به کل شبکه میباشند که این مسئله باعث میگردد برای تأمین بار پایه مناسب نباشند.بنابراین در این پایاننامه یک مدل بازی همکارانه توسعه یافته تا منابع بادی و این خودروها در این بازی به فکر بیشینه کردن سود خود باشند. این مسئله باعث افزایش انعطافپذیری منابع بادی شده و همچنین نقش خودروهای برقده را برای شرکت در بازار برق پررنگتر میکند.
این مسئله نیز به‌عنوان یکی از نوآوریهای این پایاننامه مطرح میباشد.علاوه بر این در مدل پیشنهادی دیگر سعی شده است که خودروهای برقده در کنار راهکارهای مدیریت مصرف در یک بازی همکارانه در کنار هم فعالیت کنند که در این صورت قابلیت کنترلپذیری بارها نیز بیشتر میشود. این مسأله نیز به‌عنوان نوآوری دیگر این کار محسوب میشود.
1-4-سرفصلهای پایاننامهبعد از اینکه در این بخش مقدمهای راجع به موضوع پایاننامه بیان شد، در فصل دوم مروری بر توسعه منابع تولید پراکنده و دستهبندی آنها صورت میگیرد. ازآنجاکه در این پایاننامه منابعی مانند منابع بادی، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه و راهکارهای مدیریت مصرف مدنظرمیباشند، لذا در فصل سه به‌تفصیل در مورد آنها بحث شده و مروری بر کارهای صورت گرفته درزمینهٔ برنامهریزی بهرهبرداری این منابع صورت گرفته است.
در فصل چهارم نیز مدلسازی مسئله برنامهریزی بهرهبرداری در محیط رقابتی و با مدلسازی عدم قطعیت استراتژیک بازیگران صورت گرفته است. در فصل پنجم شبیهسازی مربوط به مدل استخراج شده در فصل چهارم صورت گرفته و نتایج حاصل شده موردبررسی و تحلیل قرار گرفته است. سرانجام نتیجه‌گیری حاصل از تحقیق و پیشنهادات لازم در فصل ششم ارائه شده است.
فصل دوممروری بر انواع مختلف تکنولوژیهای تولید پراکنده2494915107442000218503563627000
2-1- مقدمهبا تغییر و پیشرفت روزافزون صنعت برق و به‌واسطه برخی عوامل همچون محدودیتهای محیطی، جغرافیایی و مالی برای ایجاد نیروگاههای با ظرفیت بالا، افزایش روزافزون مشکلات پایداری و امنیت در سیستمهای قدرت، رشد دائمی و زیاد مصرف و مطرح شدن بازار رقابتی، ساختار سیستمهای قدرت دستخوش تغییر و تحولات فراوانی در سایر بخشها شدهاند.
ازجمله این تغییر و تحولات در بخش تولید، به کارگیری منابع تولید با توان کم که به‌طور غیرمتمرکز و پراکنده در شبکه توزیع نصب میشوند، میباشد. براساس مطالعاتDCPAمنابع تولید پراکنده توانایی تأمین حداقل 20 درصد ظرفیت جدید نصب در شبکه را داشته که البته با روند فعلی، این چشمانداز تا 30 درصد نیز قابل افزایش است[20-18].
همچنین مؤسسه EPRI میزان مشارکت این منابع تا سال 2010 را بین 5/2 تا 5 گیگاوات تخمین زده است که نشان‌دهنده رشد روز افزون به‌کارگیری این تولیدات در تأمین انرژی موردنیاز در کشورهای مختلف میباشد[21].
به‌کارگیری و حضور این واحدهای تولیدی، تأثیرات مثبت و منفی گوناگونی را در آنالیز و ارزیابی فنی و اقتصادی شبکه به همراه دارد. نصب این واحدها بدون بررسی تأثیرات آنها در شبکه باعث افزایش اثرات منفی، بروز مشکلات جدی در بهرهبرداری و کاهش کارایی و بهرهوری از این تولیدات در شبکه میگردد.
در این فصل مروری بر تکنولوژیهای تولید پراکنده، مشخصات آنها، دستهبندی و اصول کارکرد آنها صورت میگیرد. ازآنجایی‌که هدف از این پایاننامه برنامهریزی بهرهبرداری از منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و اجرای راهکارهای مدیریت مصرف است، لذا ضروری است که ضمن آشنایی با این منابع، منابعی در مطالعات در نظر گرفته شوند که اولاً در شبکه قدرت هوشمند امروزی رو به رشد بوده و ثانیاً بحثهای جذابی را در محیط رقابتی باوجودعدم قطعیت‌های زیاد مطرح کنند.
2-2- تعریف تولیدات پراکندهاستفاده از تولیدات پراکنده را میتوان بهعنوان یک حرکت و گرایش جدید در صنعت و شبکههای قدرت در نظر گرفت، لیکن تاکنون تعریف واحدی برای مشخص نمودن تکنولوژیهای این تولیدات معرفی نشده است. اگر بخواهیم یک تعریف کلی از این منابع داشته باشیم، به‌صورت زیر است:
” تولید پراکنده عبارت است از کلیه تکنولوژیهای تأمین انرژی الکتریکی موردنیاز در مقیاس کوچک که در نزدیکی و یا در محل مصرف قرار گرفته و توان تولیدی توسط این تولیدات به شبکه توزیع و یا مستقیماً به بار و مصرفکننده مشخصی تزریق میگردد [22] “.
استفاده از تعریف فوق در جداسازی این تولیدات از بقیه روشهای تأمین انرژی الکتریکی کار مبهم و پیچیدهای است. به همین منظور تعاریف و تقسیمبندی دقیقتری براساس هدف، کاربرد، ظرفیت و استفاده و عدم استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر ارائه میشود. در ادامه به برخی از این تعاریف اشاره شده است.
2-2-1- اهداف و کاربردهای تولیدات پراکندههدف اصلی از به‌کارگیری واحدهای تولید پراکنده، تأمین توان راکتیو موردنیاز بارهای شبکه میباشد. بر اساس این تعریف نیازی به تأمین توان اکتیو موردنیاز از طریق این تجهیزات نمیباشد، هر چند که برخی از واحدهای تولید پراکنده قادر به تولید توان راکتیو نیز میباشند و بخشی از توان راکتیو بارها را نیز تأمین مینمایند. همچنین جهت تأمین نیازمندیهای بار و شبکه و با توجه به نوع تولید پراکنده، کاربردهای مختلفی را برای این تولیدات در نظر گرفتهاند که عبارت است از[23]:
تولید همزمان برق و حرارت (CHP):انرژی حرارتی بسیاری در فرآیند تبدیل سوخت به انرژی الکتریکی تولید میگردد. بهطور متوسط،انرژی تولیدی در طی این فرآیند تبدبل به انرژی حرارتی میگردد. این حرارت تولید شده در صورت نزدیکی به مراکز مصرف میتواند مورداستفاده قرار گیرد. علاوه بر مزیت فوق، استفاده از این تکنولوژی باعث کاهش آلودگیهای زیستمحیطی نیز میگردد.
تغذیه پشتیبان: تولید پراکنده میتواند در شبکه توزیع در برخی مواقع که یکی از بخشهای شبکه دچار مشکل شده است، به‌طور اضطراری بار موردنیاز برخی مصرفکنندگان که دارای هزینه خاموشی هنگفتی میباشند را تأمین نماید.
پیکسایی: هزینه تأمین انرژی موردنیاز بارهای شبکه در هر ساعت وابسته به میزان بار شبکه و آمادگی نیروگاهها میباشد. در صورتیکه هزینه تأمین انرژی توسط DGدر ساعات پیک از هزینه خرید انرژی از شبکه در این ساعات کمتر باشد، میتوان از این تولیدات جهت کاهش هزینههای تأمین انرژی الکتریکی استفاده نمود. در این حالت DGدر حدود 200 تا 3000 ساعت در سال به تأمین انرژی الکتریکی موردنیاز مصرفکنندگان میپردازد. ویژگیهای اساسی این تولیدات جهت استفاده در شبکه بدین‌صورت عبارت است از: پایین بودن هزینه نصب و راهاندازی،راهاندازی و اتصال سریع و پایین بودن هزینههای مربوط به تعمیر و نگهداری.
پشتیبانی شبکه: استفاده از تولید پراکنده قابلیت کاهش هزینههای سرمایهگذاری در سایر بخشها ازجمله تقویت ولتاژ شبکه، کاهش تلفات خطوط، کنترل توان راکتیو، آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال و افزایش ظرفیت اضطراری شبکه را دارا میباشد.
تغذیه بارها بهصورت جداگانه از شبکه برای مناطقی که هزینه اتصال آنها به شبکه به دلیل موانع طبیعی بالا بوده و صرفه اقتصادی ندارد.
تعویق هزینههای احداث و توسعه شبکه: در این حالت با آنالیز و بررسی تولیدات پراکنده و هزینهها در طول دوره بهرهبرداری و مقایسه با توسعه شبکه، روش مناسب جهت توسعه شبکه ارائه میگردد.
کاهش آلودگیهای زیستمحیطی با استفاده از تولیدات مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر و بالا بودن راندمان و آلودگی کمتر در تولیداتی که از سوختهای فسیلی استفاده میکنند.
تأمین خدمات جانبیموردنیاز جهت بهرهبرداری شبکه: در شبکههای قدرت تجدید ساختار یافته، قابلیت ارائه خدماتی همچون ذخیره چرخان، ذخیره تکمیلی و راهاندازی شبکه، دارای اهمیت زیادی میباشند[24].
بهبود کیفیت برقرسانی: حضور منابع تولیدات پراکنده در نزدیکی مراکز مصرف میتواند تأثیرات مثبتی بر روی قابلیت اطمینان و کاهش تعداد و تداوم مدت‌زمان خاموشیهای مصرفکنندگان و همچنین افزایش کیفیت برقرسانی به مراکز بار با بهبود پروفیل ولتاژ در نقاط مصرف داشته باشد.
2-2-2- ظرفیت تولیدات پراکندهحداکثر ظرفیت منابع تولید پراکنده را نمیتوان به‌طور دقیق مشخص نمود. به‌عنوان مثال EPRIظرفیت این تولیدات را از چند کیلووات تا چند مگاوات تعریف میکند[3]. نکتهای که در اینجا حائز اهمیت است این است که حداکثر ظرفیتی را که میتوان به یک شبکه متصل نمود وابسته به میزان ظرفیت شبکه و سطح ولتاژ میباشد؛ برای مثال تولیدات با ظرفیت بیش از 100 تا 150 مگاوات را نمیتوان به شبکههای با سطح ولتاژ کمتر از 110 کیلوولت متصل نمود[22]. در جدول زیر یک تقسیم‌بندی از واحدهای DGبر اساس ظرفیت تولیدی آن‌ها ارائه شده است.
جدول (2-1) تقسیم‌بندی DG بر اساس ظرفیت تولیدتوان تولیدی نوع مولد DG
W1-kW5 Micro
kW5-MW5 Small
MW5-MW50 Medium
MW50-MW300 Large
2-2-3- مکان نصب تولیدات پراکندهعموماً منابع تولید پراکنده را در شبکههای توزیع و در نزدیکی مصرفکنندگان نصب میکنند. یکی از مکانهای دیگر که برای نصب تولیدات پراکنده استفاده میشود، پستهای فوق توزیع میباشند. در این صورت نیاز به ایجاد یک مکان جدید برای نصب DGها دیگر وجود ندارد و همچنین به علت حضور اپراتور در پستهای فوق توزیع، بهرهبرداری منابع تولید پراکنده راحتتر و با هزینه کمتری صورت میگیرد.
2-3- تکنولوژی‌های DGمولدهای DG دارای انواع گوناگونی می‌باشند. از متداول‌ترین واحدهای DG می‌توان به توربین‌های احتراقی، دیزل ژنراتورها، میکرو توربین‌ها، وسایل ذخیره‌ساز انرژی، توربین‌های بادی، انرژی بیوماس، پیل‌های سوختی و سلول‌های فتوولتاییک اشاره کرد. البته هر نوع تکنولوژی DG برای کاربردی خاص و در محلی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. به‌عنوان‌مثال از انرژی باد در مناطقی که بادخیز هستند، می‌بایستی استفاده کرد .
این تکنولوژی‌ها را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم‌بندی نمود:
مولدهایی که بر اساس سوخت‌های فسیلی کار می‌کنند. این دسته شامل توربین‌های احتراقی، دیزل ژنراتورها و میکرو توربین‌ها می‌باشد.
مولدهایی که با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر کار می‌کنند. این دسته نیز شامل توربین‌های بادی، سلول‌های خورشیدی، مولدهای انرژی امواج، زمین‌گرمایی و بیوماس می‌باشد.
تکنولوژی‌هایی که براساس ذخیره‌سازی انرژی استوارند. این دسته نیز شامل خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه، باتری‌ها، چرخ‌های طیار، ذخیره‌سازهای انرژی ابررسانای مغناطیسی (SMES)خازن‌ها، ذخیره‌سازهای انرژی با فشرده‌سازی هوا (CAES)، سلول‌های سوختی و هیدرو پمپ‌ها می‌باشد.در جدول (2-2) انواع مختلفی از تکنولوژی‌های DG همراه با محدوده ظرفیت تولید توان آن‌ها آورده شده است.
2-3-1- بررسی انواع تکنولوژی‌های DGدر ادامه به‌اختصار به بررسی برخی از تکنولوژی‌های مهم این‌گونه مولدها پرداخته شده است.در مرجع [18 و24] نوعی طبقه‌بندی در مورد منابع DGصورت گرفته است که به شرح زیر می‌باشد‌. عناصر عنوان شده در این طبقهبندی به‌عنوان نمونه ذکر گردیده و هدف دسته‌بندی مولدهاست ولی ازنظرگوناگونی مولدها چندان کامل نیست.
جدول (2-2) برخی از تکنولوژی‌های DG و ظرفیت قابل دسترستکنولوژی‌هایDG ظرفیت قابل‌دسترس
توربین گازی سیکل ترکیبی 35-400MW
موتورهای احتراق داخلی 5kW-10MW
توربین احتراقی 1-250MW
میکرو توربین 35kW-1MW
هیدرو کوچک 1-100MW
میکرو هیدرو 25kW-1MW
توربین بادی 200W-3MW
آرایه فتوولتاییک 20W-100kW
حرارتی خورشیدی( دریافت‌کننده مرکزی ) 1-10MW
حرارتی خورشیدی(سیستم لوتز) 10-80MW
بیوماس 100kW-20MW
پیل سوختی(phosacid) 200kW-2MW
پیل سوختی(molten carbonate) 250kW-2MW
پیل سوختی(proton exchange) 1kW-250kW
پیل سوختی(solide oxide) 250kW-5MW
زمین‌گرمایی (ژئوترمال) 5-100MW
انرژی امواج 100kW-1MW
موتورهای استرلینگ 2-10kW
ذخیره ‌سازی باتری 500kW-5MW
نمونه انواع فناوری‌های DG
ژنراتورهای مرسوم
میکروتوربینها
توربینهای گاز طبیعی
ژنراتورهای غیر مرسوم
طرحهای الکتروشیمیایی
سیستمهای ذخیره انرژی
سیکل ترکیبی
سیکل
بهبود یافته
سیکل
ساده
انرژیهای تجدیدپذیر
چچرخ طیار
باتری‌ها
سلولهای
سوختی
توربینهای بادی
DMFC
SOFC
MCFC
PAFC
AFC
PEMFC
سیستمهای فتوولتاییک
نمونه انواع فناوری‌های DG
ژنراتورهای مرسوم
میکروتوربینها
توربینهای گاز طبیعی
ژنراتورهای غیر مرسوم
طرحهای الکتروشیمیایی
سیستمهای ذخیره انرژی
سیکل ترکیبی
سیکل
بهبود یافته
سیکل
ساده
انرژیهای تجدیدپذیر
چچرخ طیار
باتری‌ها
--------------------------------------------------- نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نمایش داده می شود ولی در سایت می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : elmyar.net --------------------------------------------------- سلولهای
سوختی
توربینهای بادی
DMFC
SOFC
MCFC
PAFC
AFC
PEMFC
سیستمهای فتوولتاییک

شکل (2-1) : طبقه‌بندی مولدهای DG2-3-1-1- ژنراتورهای مرسومدر این ژنراتورها اساس کار استفاده از سوخت‌های فسیلی است و معمولاً مولد توسط یک موتور سوختی ( دیزل، گاز یا بخار) راه‌اندازی شده و تولید توان می‌کند. از این نوع ژنراتورها بیشتر در کارخانه‌ها و مراکز مهم به‌عنوان برق اضطراری استفاده می‌شود که می‌توان به‌راحتی در قالب قرارداد فروش انرژی با مشترک به‌طور تمام وقت یا در ساعاتی از روز برای جبران پیک‌بار استفاده کرد. زیرگروه این مجموعه عبارت است از:
موتورهای احتراق داخلیموتورهای پیستونی به‌صورت گسترده برای انواع ژنراتورهای توزیع استفاده می‌شوند. پیش‌بینی می‌گردد این موتورها در آینده، به‌ویژه برای ژنراتورهای کوچک‌تر از 250 کیلووات، به خاطر عملکرد رضایت‌بخش آن‌ها، استفاده بیشتری داشته باشند. این موتورها از گازوییل، گاز طبیعی، پروپان یا متان به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند.

نظرات (0)
امکان ثبت نظر جدید برای این مطلب وجود ندارد.