دانلود پایان نامه ارشد: تعیین بهینه اندازه منابع انرژی در ریز شبکه‌ها با در نظر‌گرفتن عدم قطعیت‌ها

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته برق

گرایش : قدرت

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

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.

فصل دوم: معرفی اجزای ریزشبکه و پیشینه تحقیق

1-2- معرفی ریزشبکه ها

ریزشبکه‌ها به صورت مجموعه‌ای از منابع کوچک تولید انرژی می‌باشند که به شبکه اصلی متصل می‌گردند. ریزشبکه‌ها به صورت سیستم‌های تولید همزمان گرما و الکتریسیته (CHP) در مقیاس‌های کوچک و ولتاژهای کم [1](LV) طراحی شده‌اند که بارهای گرمایی و الکتریکی تعداد محدودی از مشترکین را فراهم می‌نمایند. با اتصال چند ریزشبکه‌ها به یکدیگر می‌توان نیازهای گرمایی و الکتریکی مشترکین بیشتری را فراهم نمود. بهره‌برداری مؤثر از گرمای تلف شده در سیستم‌های CHP یکی از مهم‌ترین مزایای ریزشبکه‌ها به شمار می‌رود. منابع تولید پراکنده مورد استفاده در ریزشبکه‌ها می‌توانند شامل انواع مختلف تکنولوژی‌های تولید با انتشار ناچیز کربن در هوا باشند. به طور معمول ریزشبکه‌ها در دو حالت بهره‌برداری می‌شوند: متصل به شبکه و جزیره‌ای[2] در هر دو حالت بهره‌برداری، ریزشبکه‌ها تأثیراتی را بر مشترکین و همچنین شبکه اصلی خواهند داشت. در این فصل منابع انرژی تولید پراکنده مورد استفاده در ریزشبکه‌ها، سیستم ذخیره ساز انرژی و تأثیرات فنی، اقتصادی و زیست محیطی ریزشبکه‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

در شکل 1.2 یک ریزشبکه متشکل از از منابع انرژی تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به همراه ذخیره‌ساز باطری و متصل به شبکه برق آمده‌است.

ریزشبکه‌ها تأثیرات قابل توجهی را بر بازارهای گاز و برق در آینده خواهند داشت. برای استفاده از مزایای ریزشبکه‌ها می‌بایست مشارکت آنها را در بازارهای گاز و برق توسعه داد. برای دستیابی به این امر می‌بایست اصلاحات مناسب در بازار انجام شود و همچنین انگیزه‌های مالی برای سرمایه‌گذاری افراد در زمینه ریزشبکه‌ها فراهم گردد[6].

اخیراً تغییرات عمده‌ای در بازار برق برخی کشورها در حال انجام است. مشارکت ریزشبکه‌ها در بازار سبب افزایش کیفیت توان سرویس در شبکه اصلی خواهد شد. ریزشبکه‌ها می‌توانند سرویس‌های جانبی مهمی نظیر تنظیم ولتاژ از طریق تأمین توان راکتیو یا ذخیره توان را برای شبکه اصلی فراهم نمایند.

با افزایش نگرانی‌های مربوط به گرم شدن کره زمین و آلودگی‌های زیست محیطی، بسیاری از کشورها بر اساس معاهده کیوتو سعی در کاهش انتشار کربن نموده‌اند. طبق این معاهده می‌بایست انتشار کربن به میزان 50 درصد تا سال 2050 کاهش یابد. از این رو توجه بسیاری از کشورها به استفاده از منابع سازگار با طبیعت شامل ژنراتورهای با انتشار کم کربن معطوف شده است. استفاده از این گونه منابع در ریزشبکه‌ها تأثیرات بسزایی را در کاهش آلودگی‌های زیست محیطی خواهند داشت. عملکرد این منابع به نحوی است که پس از ارزیابی سطح آلودگی منتشر شده در محیط، اطلاعات لازم را برای منابع تولید پراکنده ارسال کنند. احتمالاً در آینده قوانین و مقرراتی مبنی بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و همچنین ذرات معلق موجود در هوا وضع گردد[7].

در ادامه منابع انرژی تولید پراکنده تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر  بکاررفته در ریزشبکه‌ها را مورد بررسی قرار داده و با سیستم ذخیره‌ساز هیدروژنی آشنا خواهیم شد.

[1] Low Voltage

[2] Isolated

[1] Renewable Sources.

[2] Diesel Generator.

[3] Hybrid System

[4] Operation Optimization

[5] Micro grid

[6] Smart grid

[7] Combined Heat and Power

[8] Distributed Generation

[9] Reliability

[10] Wind Turbines

[11] Solar Cells

تعداد صفحه : 76

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید