در یک سیستم قدرت، تغییرات ناگهانی میزان بار مصرفی رخ می دهد و یا خروج خودکار واحدهای نیروگاهی ممکن است اتفاق افتد، که منجر به انحراف فرکانس می گردد. بهره بردار سیستم وظیفه دارد، به منظور حفظ فرکانس در محدوده ی مجاز و جلوگیری از فروپاشی شبکه، بخشی از ظرفیت نیروگاه های در مدار را برای پاسخگویی به هرگونه عدم تعادل در توان حقیقی اختصاص دهد. پس از وقوع هر اغتشاش، در مرحله اول گاورنر واحدهای نیروگاهی به انحراف فرکانس پاسخ می دهند. به ظرفیت آماده ای که به این انحراف فرکانس پاسخ می دهد، ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه اتلاق می گردد. ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه، به میزان تولید ساعتی واحدها وابستگی جدی دارد. بهمین دلیل، امروزه برنامه ریزی همزمان انرژی و ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه مد نظر متخصصین می باشد. توسعه فن آوری در بخش نرم افزاری سیستم کنترل واحدهای نیروگاهی، قابلیت های مانور جدیدی از جمله، انتخاب مد مشارکت در کنترل فرکانس(فعال و یا غیرفعال) و همچنین انتخاب نرخ بارگیری (عادی و یا سریع) را در هر لحظه و بدون توقف واحد امکان پذیر نموده که در توسعه ی ظرفیت ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه و نحوه ی مشارکت واحدهای نیروگاهی در کنترل فرکانس تأثیر گذار است. از طرفی، برخی از واحدهای نیروگاهی در محدوده معینی از ظرفیت بهره برداری، قابلیت مشارکت در کنترل فرکانس را دارند. در این رساله، این قابلیت ها و محدودیت های واحدهای نیروگاهی معرفی شده و نقش آنها در مسئله ی برنامه ریزی همزمان انرژی و ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه بررسی می گردد. همچنین برخی از این قابلیت ها و محدودیت های واحدهای نیروگاهی برای اولین بار در برنامه ریزی همزمان انرژی و ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه در نظر گرفته شده اند. برای حل این مسئله، یک روش ابتکاری مبتنی بر الگوریتم ژنتیک ارائه شده است. نتایح حاصل از شبیه سازی ها نشان می دهند که اعمال قابلیت ها و محدودیت های فوق در برنامه ریزی همزمان انرژی و ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه، آرایش مناسب تری را در اختیار بهره بردار سیستم قرار می دهد بطوریکه، بهره بردار سیستم انحراف کمتری را در اجرای برنامه خواهد داشت. در این رساله، همچنین، نقش قابلیت انتخاب نرخ بارگیری و بکارگیری نرخ بارگیری سریع واحدهای نیروگاهی برای مشارکت در کنترل فرکانس در قیمت انرژی و ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه و نوسانات آنها در سناریوهای مختلف قیمت دهی فروشندگان و همچنین بارهای مختلف مورد بررسی وتحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که در صورت بکارگیری نرخ بارگیری سریع برای مشارکت در کنترل فرکانس، قیمت انرژی و نوسانات آن کاهش می یابد. بررسی نتایج نشان می دهند که اگرچه، در بسیاری از موارد ممکن است استفاده از نرخ بارگیری سریع برای مشارکت در کنترل فرکانس در بارِ حداقل ضرورتی نداشته باشد، در بارهای زیاد (اوج مصرف) ممکن است امری ضروری باشد. همچنین، بکارگیری نرخ بارگیری سریع از نظر اقتصادی در بارهای میانی توجیه پذیر بوده و در بارهای کمتر بسته به هزینه های استهلاک نرخ بارگیری سریع، امری قابل بررسی است.

ذخیره ی کنترل فرکانس اولیه مهمترین و سریعترین نوع ذخیره ی واحدهای نیروگاهی برای حفظ فرکانس در محدوده ی مجاز و در پاسخ به اغتشاشات ناگهانی در یک سیستم قدرت است. بکارگیری ذخیره ی اولیه بر خلاف سایر ذخیره های جانبی به انحراف فرکانس سیستم از مقدار نامی وابسته است. ذخیره ی اولیه ی بکارگرفته شده توسط هر واحد در صورت بروز یک حاثه و عدم تعادل بین تولید و مصرف مطابق با مشخصه گاورنر دروپ واحد و متناسب با انحراف فرکانس از مقدار نامی افزایش یافته و با میزان نرخ بارگیری و یا حداکثر تولید مجاز برای مشارکت در کنترل فرکانس محدود می گردد. از این رو، افزایش نرخ بارگیری واحدهای نیروگاهی منجر به افزایش ذخیره ی اولیه در دسترس آن ها خواهد شد. افزایش نرخ بارگیری منجر به افزایش استهلاک و تحمیل هزینه به بهره بردار واحد نیروگاهی شده، اما در صورتی که هزینه های ناشی از این افزایش جبران شود، می توان انتظار داشت بهره بردار نرخ بارگیری واحد را افزایش دهد. هزینه بردار بودن تأمین ذخیره های کنترل فرکانس برای بهره بردار شبکه، لزوم برنامه ریزی بهینه آن ها را روشن می کند. برنامه ریزی انرژی و خدمات ذخیره تاکنون به دو روش برنامه ریزی همزمان و برنامه ریزی متوالی انجام شده که برنامه ریزی همزمان دارای مزایای بیشتری می باشد. در این پایان نامه برای اولین بار قابلیت بکارگیری نرخ بارگیری چندگانه توسط واحدهای نیروگاهی معرفی شده است. با استفاده از این قابلیت بهره بردار مستقل برای تأمین معیارهای قابلیت اطمینان شبکه در برنامه ریزی ساعتی انرژی و ذخیره اولیه، می تواند هر یک از این نرخ های بارگیری را انتخاب کند. قابلیت بکارگیری نرخ بارگیری چندگانه واحدهای نیروگاهی در فرمول بندی مسأله برنامه ریزی همزمان انرژی و ذخیره ی اولیه لحاظ شده است. مسأله غیرخطی معرفی شده با استفاده از یک روش ابتکاری خطی شده و با استفاده از نرم افزار gams در حالت های متعددی شبیه سازی شده است. شبیه سازی در سناریوهای مختلف قیمت دهی واحدهای نیروگاهی برای بکارگیری نرخ بارگیری چندگانه نشان می دهد که استفاده از این قابلیت منجر به کاهش قیمت انرژی و نوسانات آن می شود. همچنین شبیه سازی در بارهای مختلف نشان می دهد که استفاده از نرخ بارگیری چندگانه واحدهای نیروگاهی در بارهای کم ضروری به نظر نمی رسد. اما در بارهای پیک بدون استفاده از این قابلیت رسیدن به جواب ممکن برای مسأله برنامه ریزی انرژی و ذخیره ی اولیه ممکن نیست. تأثیر بکارگیری قابلیت نرخ بارگیری چندگانه واحدهای نیروگاهی برای مقابله با عدم قطعیت نفوذ گسترده ی توان باد در شبکه نیز بررسی شده است. نتایج شبیه سازی بر روی یک سیستم نمونه نشان می دهد که با استفاده از نرخ بارگیری سریع واحدهای نیروگاهی می توان نوسانات فرکانس ناشی از عدم قطعیت تولید واحدهای بادی را در محدوده مجاز نگه داشت و همچنین محدوده ی مجاز اتصال واحدهای بادی به شبکه را افزایش داد. اثر بکارگیری قابلیت نرخ بارگیری چندگانه در محیط شبکه های هوشمند و در حضور خودروهای برقی متصل به شبکه نیز در این پایان نامه بررسی شده است. خودروهای برقی به دلیل سرعت بالای پاسخگویی خدمات ذخیره ی اولیه را با مرغوبیت بیشتری نسبت به واحدهای موجود می توانند ارائه دهند. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان که خودروهای برقی قابلیت فراهم کردن میزان قابل توجهی از نیاز ذخیره اولیه و بار پیک شبکه را دارند و استفاده هر چه بیشتر از آن ها منجر به کاهش در هزینه بهره برداری شبکه می شود.

در فصل زمستان با استقرار هوای سرد بر سطح زمین مصرف گاز از سوی مصرف کنندگان غیر نیروگاهی افزایش می یابد. در این شرایط تأمین گاز مصرفی نیروگاه ها با محدودیت جدی روبرو می شود و نیروگاه ها می بایست با استفاده از سوخت دوم خود که عمدتا گازوئیل و مازوت می باشد، بهره برداری شوند. به دلیل محدودیت های اجرایی که بر انتقال سوخت دوم حاکم است اگر به هر دلیلی زمان استفاده از سوخت طولانی شود نیروگاه ها با کمبود سوخت و خطر خاموشی مواجه خواهند شد. برای رسیدن به یک جواب شدنی باید محدودیت های شبکه برق و محدودیت های انتقال سوخت را با هم در نظر گرفت. در این پایان نامه دو مسأله برنامه ریزی کوتاه مدت تأمین سوخت نیروگاه های حرارتی با در نظر گرفتن امنیت شبکه و اولویت بندی تأمین سوخت مایع واحدهای تولید پراکنده جهت تأمین بخشی از بار پیک تابستانی شبکه مورد مطالعه قرار گرفته است. مسأله اول با هدف تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز شبکه با کمترین هزینه و بدون به خطر انداختن امنیت شبکه انجام شده است. در این راستا جهت بررسی قید امنیت شبکه از دو مدل پخش بار مستقیم و متناوب استفاده شده است. در مدل پخش بار مستقیم، محدودیت های شبکه انتقال برق در هر ساعت در حالت بهره برداری عادی و اضطراری مورد ارزیابی قرار گرفته است. در صورتی که از قید امنیت شبکه تخطی گردد، با استفاده از ضرایب جابجایی تولید نیروگاه های حرارتی، میزان تولید و متناسب با آن سوخت تحویلی به نیروگاه ها اصلاح می گردد. در مدل پخش بار متناوب علاوه بر محدودیت های شبکه انتقال برق، محدودیت ولتاژ در شین های شبکه نیز در مسأله لحاظ شده است. ضمن آنکه با در نظر گرفتن تلفات شبکه برق مدل دقیق تری از مسأله ارائه شده است. با توجه به مشکل اوج بار شبکه برق کشور در فصل تابستان و بروز خاموشی ها در این ساعات، می توان از ظرفیت واحدهای تولید پراکنده کارخانجات جهت کاهش اوج بار شبکه استفاده کرد. در این راستا تعیین میزان سوخت تخصیص داده شده به هر کارخانه بر عهده شرکت توانیر و تأمین سوخت توسط شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده-های نفتی انجام می پذیرد. در این تحقیق، مسأله برنامه ریزی سوخت واحدهای تولید پراکنده کارخانجات و پخش بار اقتصادی بین آنها با لحاظ نمودن هزینه های انتقال سوخت، جهت دستیابی به کمترین هزینه و در عین حال حفظ امنیت شبکه برق نیز صورت گرفته است.

در این پایان نامه روش های مختلف کنترل ولتاژ در شبکه های توزیع معرفی می شوند. از آنجا که تولیدات پراکنده معمولا در سطح ولتاژ توزیع و در نزدیکی مصرف کنندگان انتهایی مورد استفاده قرار می گیرند، افزایش تولید در این بخش موجب ایجاد اختلال در عملکرد تجهیزات موجود در شبکه توزیع، نوسانات ولتاژ و مشکلات کنترلی خواهد شد. تا زمانی که dg مزایای زیادی از قبیل، کاهش تلفات انتقال، آزاد کردن بازارهای برق وکاهش استفاده از منابع سوخت فسیلی دارد، تعداد dgهای متصل به شبکه های توزیع محلی در حال افزایش هستند و شبکه های توزیع پیچیده تر می شوند. در نتیجه تنظیم ولتاژ در شبکه و همچنین در نقطه اتصال dg از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این تحقیق روشی را معرفی می کنیم که توسط ترانسفورماتورهای oltc می توان ولتاژ شبکه توزیع را هنگامی که dgهای متصل به شبکه در حال افزایش هستند، کنترل نمود. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که استفاده همزمان از تولیدات پراکنده و ترانسفورماتورهای oltc، برای اصلاح مشکلات کنترل ولتاژ، با افزایش نفوذ dg در شبکه های توزیع موثرتر و قابل اطمینان تر می باشد.

طی سالیان اخیر، نصب مولدین پراکنده با هدف اصلی کاهش تلفات و بهبود کیفیت توان به شدت توسعه یافته است. از جمله مهمترین این واحدها، مولدهای فتوولتائیک هستند که در سال های اخیر توجه زیادی را به خود معطوف داشته اند. به طور کلی نصب مولدهای فتوولتائیک، تأثیرات نامطلوبی مثل کاهش و اضافه ولتاژ بر شبکه های توزیع می گذارد و از سوی دیگر می توانند با تزریق یا جذب توان راکتیو، به بهبود ولتاژ شبکه کمک نمایند. ضمن اینکه می توان با اجرای برنامه های کاهش ولتاژ صرفه جویانه (cvr) توسط این مولدها، مصرف توان اکتیو در شبکه را نیز کاهش داد. در این پایان نامه، ضمن مدلسازی روش های کنترل ولتاژ و توان راکتیو در شبکه های توزیع با حضور مولدهای فتوولتائیک، توابع هدف و قیود مورد نظر برای بهینه سازی کنترل این دو پارامتر ارائه شده است. سپس با استفاده از این مدل ها، دو روش مختلف کنترلی شامل ضریب توان ثابت و کنترل vvc برای بررسی اثرات نفوذ مولدهای فتوولتائیک بر نحوه خازن گذاری، کاهش تلفات و مصرف انرژی روزانه شبکه ارائه گردیده است. نتایج حاصل از شبیه سازی بر روی یک شبکه نمونه 33 باسه نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی، پروفیل ولتاژ شبکه در محدوده مجاز قرار می گیرد. همچنین تزریق توان راکتیو توسط اینورترهای فتوولتائیک، حتی با ضرایب نفوذ کم، نقش قابل ملاحظه ای در کاهش تلفات انرژی شبکه خواهد داشت. ضمن اینکه با انجام این کار، از نیاز شبکه به نصب خازن های موازیِ جبران ساز نیز کاسته می گردد. در نهایت نتایج شبیه سازی روش کنترل vvc نشان می دهد که تعیین دروپ منحنی q-v این روش کنترلی متناسب با عکس حساسیت ولتاژ باس متصل به اینورتر، به تغییرات توان راکتیو، نقش موثری بر کاهش تلفات و توان مصرفی شبکه، و بهبود پروفیل ولتاژ دارد.

در حال حاضر اتوماسیون و هوشمندسازی شبکه برق، یکی از اولویت های صنعت برق است. اتوماسیون سیستمی است که انجام عملیات کنترل، مانیتورینگ و حفاظت را در شبکه قدرت با استفاده تجهیزات و سیستم ارتباطی بر عهده دارد و هدف از اتوماسیون و هوشمندسازی در یک پست فشارقوی افزایش قابلیت اطمینان، افزایش قابلیت مانور و کاهش انرژی توزیع نشده است. با ظهور پروتکل iec 61850 تحول بزرگی در حوزه ارتباطات سیستم اتوماسیون پست های فشارقوی ایجاد شد و همچنین با بکارگیری تجهیزات و سنسورهای هوشمند زمینه مناسبی برای ارتقاء اتوماسیون و هوشمندسازی در شبکه های قدرت بوجود آمد. در سیستم های قدرت، پایداری ولتاژ اهمیت ویژه ای دارد و در شرایطی که سیستم ها در ناحیه مرزی پایداری کار کنند با بروز حادثه بایستی بارهای موجود در شبکه با الگوریتمی از مدار خارج شوند تا سیستم مجددا به حالت پایداری خود برگردد. روشهای حذف بار سنتی تا حدی زمانبر، غیردقیق و دارای منطق های مختلفی هستند و باعث افزایش انرژی توزیع نشده و در نتیجه کاهش قابلیت اطمینان شبکه می شوند. با ظهور روشها و الگوریتم های هوشمند در زمینه بارزدایی و وجود یک سری زیرساخت های جدید در این خصوص بیشتر مشکلات روشهای سنتی حل شد. هدف از این پایان نامه معرفی برخی از قابلیت های اتوماسیون برای بهبود قابلیت اطمینان شبکه است. در شبکه های فوق توزیع چند موضوع منجر به کاهش قابلیت اطمینان می شود که در ادامه هر یک از این موضوعات بیان می شود و راهکارها و نوآوری های پیشنهادی هم ارائه خواهد شد. در شبکه های فوق توزیع به منظور بهبود قابلیت اطمینان از دو ترانس موازی استفاده می شود. این در حالی است که استفاده از یک ترانس علاوه بر کاهش تلفات شبکه، هزینه های سرمایه گذاری را تا حدود 40 درصد کاهش می دهد. اگرچه قابلیت اطمینان را به مخاطره می اندازد(افزایش خاموشی). یکی از تهدیدهای پست های تک ترانس با قابلیت مانور، قطع ترانس پست در اثر خطا در سیستم قدرت است که منجر به اضافه بار ترانس پست مجاور خواهد شد. در این پایان نامه به منظور بهبود قابلیت اطمینان یک روش حذف بار هوشمند با اولویت خروج بارهای غیرحساس برای جلوگیری از اضافه بار ترانسفورماتور پست ارائه شده است. نتایج حاصله از پیاده سازی این الگوریتم بر روی شبکه نمونه نشان می دهد که میزان انرژی توزیع نشده به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این شبیه سازی در نرم افزارهای dig silent pf و matlab انجام شده است. در حال حاضر در اغلب پست های فشارقوی با دو ترانسفورماتور موازی، با قطع یکی از ترانس های پست در اثر وقوع خطا چنانچه مجموع بار دو ترانس بیش از ظرفیت ترانس دوم باشد پست به علت اضافه بار از مدار خارج می شود. یک راهکار برای جلوگیری از خروج ترانس دوم، اینترلاکینگ رله ترانس دوم و همچنین حذف بار سریع و هوشمند به میزان اضافه بار است. برای اجرایی کردن این راهکار وجود یک زیرساخت مخابراتی و بکارگیری پروتکل های iec 61850 در سیستم اتوماسیون پست های فشارقوی الزامی است. در این پایان نامه یک سیستم کاربردی حذف بار و همچنین پروتکل iec 61850 بر روی سیستم اتوماسیون پست های فشارقوی شبکه نمونه پیاده سازی شده که نتایج آن نشان می دهد نه تنها می توان از خروج ترانس دوم پست به علت اضافه بار جلوگیری کرد بلکه زمان عملکرد سیستم اتوماسیون نیز حداقل از 200 میلی ثانیه به حدود 25 میلی ثانیه کاهش می یابد و میزان بار خروجی هم متناسب با ظرفیت باقیمانده، طبق اولویت بندی بارها حذف خواهد شد.

طی سالیان اخیر، نصب مولدین پراکنده با هدف اصلی کاهش تلفات و بهبود کیفیت توان به شدت توسعه یافته است. یکی از اولویت ها در ساختار جدید سیستم قدرت، ساخت و راه اندازی مولدین پراکنده در نزدیکی مراکز بار به جای گسترش نیروگاه های بزرگ واقع در فاصله دور از مشتریان برای پاسخگویی افزایش تقاضای بار است. مکان و اندازه نصب مولدین پراکنده، همیشه یکی از چالش های مهم و تاثیرگذار این اولویت بوده است. در این پایان نامه، ضمن بیان روش های مختلف جایابی و اتصال مولدین پراکنده، روشی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای جایابی مولدین تولید پراکنده با اهداف کاهش تلفات سیستم، بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش هزینه های اتصال و سرمایه گذاری مولد پراکنده با در نظر گرفتن طرح اتصال dg ارائه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی بر روی یک شبکۀ نمونۀ 14 باسه نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی، پروفیل ولتاژ شبکه در محدودۀ مجاز قرار می گیرد. همچنین باعث کاهش قابل ملاحظه تلفات شبکه خواهد شد، علاوه بر آن با انجام این کار، از نیاز شبکه به توسعه جهت جبران تلفات و پاسخگویی به افزایش بار نیز کاسته می شود. در نهایت نتایج شبیه سازی نشان می دهد با جابجایی ظرفیت dg در باس های کاندید می توان علاوه بر برآورده کردن اهداف خواسته شده، کاهش قابل ملاحظه ای در هزینه سرمایه گذاری dg ایجاد کرد.

تا کنون همواره در مبحث مکان یابی بهینه پست های فوق توزیع فرض بر این گذاشته شده است که مکان یابی تنها برای پاسخگویی مناطق بار انجام شود و اگر واحد تولید پراکنده ای در شبکه بود برای آن واحد مستقلا پست اتصال به شبکه ایجاد گردد.در این پایان نامه برای اولین بار مکان یابی بهینه پست های فوق توزیع با در نظر گرفتن اتصال همزمان واحدهای بادی و نواحی بار و با فرض عدم قطعیت باد و بار صورت گرفته و نشان داده شده است که با استفاده از الگوریتم پیشنهادی که ترکیبی از الگوریتم های ژنتیک و مونت کارلو و خوشه بندی کامین میباشد میتوان پاسخی قابل قبول برای مکان یابی بهینه پست های فوق توزیع در حضور همزمان بار و واحدهای بادی با فرض عدم قطعیت در باد و بار بدست آورد

سیستم های قدرت مدرن نیازمند انعطاف پذیری درکنترل، افزایش هوشمندی و بهینه سازی به منظور توانایی تامین تعادل میان بار و تولید در پی انتشاشات جدی هستند. این معضل امروزه به دلیل افزایش تعداد میکروشبکه ها بیشتر به چشم می آید. میکروشبکه ها بیشتر از تولیدات توان الکتریکی انرژی های تجدیدپذیر استفاده می کنند، که به دلیل ارتباطشان با طبیعت پیوسته تغییر می کنند. این تغییرات و عدم قطعیت های معمول درسیستم های قدرت سبب شده است تا کنترل کننده های کلاسیک قادر به بهبود شرایط کاری در رنج وسیعی نباشند.

هدف از ارائه این رساله بهینه سازی فنی و اقتصادی طراحی پست های فشار قوی با رویکرد کاهش ابعاد، هزینه ها و زمان اجرا آن می باشد وباتوجه به اینکه سالانه حدود 100 دستگاه پست فوق توزیع در کشور ساخته می شود از این رو بهینه سازی آن به لحاظ ابعادی علاوه بر کاهش هزینه های سرمایه گذاری منجر به حفظ محیط زیست خواهد شد، لذا در این رساله در فصل نخست به اختصارانواع پست های فشار قوی معرفی می شود و در فصل دوم هم در بخش ساختمانی و هم در بخش الکتریکال پست های فشار قوی با جزئیات کامل توصیف می شود و به چگونگی انتخاب این تجهیزات و شکل نصب آنها پرداخته شده است و در فصل سوم برای رسیدن به طراحی بهینه پست ها دو طرح اجرا شده پست فوق توزیع و یک طرح بهینه را از جنبه های مختلف ساختمانی و الکتریکال بررسی و با طرح بهینه پیشنهادی مقایسه شده است و مزایا و معایب طرح پیشنهادی با توجه به مبانی طراحی و نوع چیدمان و سرعت اجرا و قابلیت اطمینان مورد ارزیابی قرار گرفته است. در فصل چهارم مطالب جمع بندی و نتیجه گیری شده است. علاوه بر درنظر گرفتن موارد فوق در طرح پیشنهادی، طراحی براساس فن آوری های موجود درایران که به خودکفایی رسیده است صورت پذیرفته است، لذا طراحی بهینه برای پست های ais ( پست های دارای عایق هوا بین فازها و بین فازها با زمین) انجام شده است، اگرچه ممکن است پست های gis ( پست های دارای عایق گاز) به لحاظ ابعادی در فضای کمتری طراحی شوند، ولی به دلیل آن که هنوز در این زمینه خودکفا نشده ایم، تامین تجهیزات آن به سختی صورت می گیرد، علاوه برآن باید اذعان شود که طرح پیشنهادی در این پایان نامه به لحاظ هزینه کمتر از پست های ais و gis می باشد.

هدف اصلی این تحقیق شبیه سازی لحظه ای-ساعتی و تعیین سناریوی بهینه تولید همزمان برق فسیلی، تجدیدپذیر و هسته ای با تاکید بر تعامل میان جنبه های اقتصادی-رفاهی، زیست-محیطی و تجاری در شبکه تولید شرکت برق منطقه ای خراسان است. آنالیز آینده نگر سیستم تولید و تحلیل قیمتی سناریوی بهینه جامع نیز، از اهداف فرعی این پژوهش به شمار می روند. برای شبیه سازی سیستم تولید از روش برنامه ریزی آنالیزی استفاده شده است. نتایج محاسبات پژوهش نشان می دهد که ورود حجم بالای برق تجدیدپذیر در سناریوهای ورود پتانسیل های 60 تا 100 درصد باعث می شود که در برنامه ریزی آنالیزی این میزان تولید تجدیدپذیر، ماهیت نوسانی تولید، تحت تاثیر حجم بالای آن قرار گیرد و امکان جانشین پذیری برق تجدیدپذیر با برق فسیلی و در نتیجه کاهش 4296 هزارتنی انتشار آلاینده فراهم شود. بالاترین نمره در میان سناریوهای پژوهش را «پوشش 10 درصدی تقاضا با برق هسته ای» و «ورود 80 درصد پتانسیل برق تجدیدپذیر» به خود اختصاص می دهد و ورود این میزان توان تجدیدپذیر، قیمت تمام شده را به طور متوسط تا 9 برابر افزایش می دهد. بر اساس نتایج ذخیره سازی برق در واحد caes نیز، بکارگیری استراتژی پیش رویدادی کاربردی ، به طور متوسط 93 درصد خالص درآمد استراتژی بهینه تئوریک سیستم caes را برای واحد ذخیره ساز فراهم می-کند و می توان این واحد ذخیره ساز را به عنوان یک واحد سودده در مواقع black-start، مورد استفاده قرار داد. بر اساس چارچوب پیشنهادهای پژوهش نیز می توان از الگوی feed-in tariff ترجیحی-تبعیضی برای حمایت قیمتی، از ساختار فراسامانه هوشمند اندازه گیری و مدیریت انرژی برای هوشمندسازی تولید و حمایت فنی، از تدوین قوانین زیست محیطی برای حفاظت از تونل ها و ابنیه تاریخی فلات هامون در منطقه خواف و نشتیفان و از اصلاح و تکمیل قوانین بالادستی، میان دستی و پایین دستی برای حمایت های نهادی-حقوقی برای رسیدن به نقطه بهینه جامع در سیستم تولید هیبرید فسیلی-تجدیدپذیر-هسته ای استفاده نمود.

مزارع بادی جدید دارای تکنولوژی توربین -ژنراتور سرعت متغیر هستند. در ساختار این تکنولوژی مبدل الکترونیک قدرت، ژنراتور را از شبکه جدا میکند، بنابراین نوسانات فرکانس سیستم از سرعت چرخش ژنراتور مجزا میشود و توربین باد در پاسخ اینرسی شبکه مشارکت نخواهد داشت و با کاهش اینرسی سیستم نرخ نوسانات فرکانس افزایش خواهد یافت. از طرفی با جایگزینی مزارع بزرگ بادی با نیروگاههای حرارتی سطح اقدامات کنترلی شبکه أعم از کنترل فرکانس اولیه، کنترل فرکانس ثانویه و رزرو سیستم کاهش مییابد. در این مطالعه ابتدا شاخصهای افت فرکانس شبکه و روشهای رایج کنترل آن تبیین شده سپس به چگونگی مشارکت توربین باد سرعت متغیر در کنترل فرکانس شبکه پرداخته شده است. در ادامه و با تکیه بر قابلیتهای توربین-ژنراتور سرعت متغیر مانند بازه وسیع تغییرات سرعت، اینرسی بالا و سرعت پاسخگویی بالای مبدل الکترونیک قدرت، توربین باد سرعت متغیر به نحوی مدلسازی شده است که قابلیت مشارکت در کنترل فرکانس شبکه را دارا باشد. در این مدل از حلقه های کنترل مکمل اینرسی، دروپ و دیلود استفاده شده است. استراتژی رایج در بهرهبرداری از مزارع بادی جذب حداکثر توان است اما برای مشارکت توربین باد در کنترل فرکانس شبکه نیاز است تا توربین دارای رزرو باشد. حلقه کنترل مکمل دیلود این امکان را فراهم میآورد تا رزرو مدنظر در توربین باد سرعت متغیر ایجاد شود. برای استفاده از انرژی ذخیره شده در محور توربین در زمان مشارکت در پاسخ اینرسی روشی جدید پیشنهاد شده است. در این روش بر اساس سرعت توربین، انرژی ذخیره شده آن تخمین زده میشود با این هدف که در زمان مشارکت در پاسخ اینرسی حداکثر انرژی به شبکه تزریق شود و در عین حال توربین پایدار بماند. نتایج حاصل از شبیهسازی کارایی مدلها و روشهای پیشنهادی را نشان میدهد.