تعیین بهینه اندازه همزمان بانک های خازن و تولید پراکنده برای کاهش تلفات و بهبود thd ولتاژ در شبکه های توزیع

1- مقدمه طی سال های اخیر نصب واحدهای تولید پراکنده در شبکه های قدرت در حال افزایش است. این واحدها اغلب در مقایسه با نیروگاه های متمرکز دارای تولیدی بسیار کمتر و ابعادی بسیار کوچک تر می باشد. و بیشتر در شبکه های توزیع نصب می گردند. همچنین جاری شدن توان راکتیو در شبکه سبب افزایش تلفات، کاهش ظرفیت مفید بهره برداری خطوط و ترانسفورمرها و نیز کاهش کیفیت توان تحویلی می گردد. با تولید محلی توان راکتیو از طریق بانک های خازنی می توان ضمن کاهش دادن تلفات و آزاد سازی ظرفیت شبکه، افزایش کیفیت توان را نیز به دست آورد. جایابی واحدهای تولید پراکنده و نصب بانک های خازن در شبکه توزیع اثرات مختلفی بر شبکه، چه در سطح توزیع و چه در سطوح بالا دستی بر جای خواهد گذاشت. مطالعه اثرات نصب تولیدات پراکنده در شبکه قدرت می تواند بهره برداران و همچنین برنامه ریزان شبکه را در اداره و توسعه هر چه بهتر شبکه یاری نماید. 2- طرح مسئله خازن های موازی در سیستم های توزیع به خاطر کاهش تلفات توان، تنظیم ولتاژ شینه و بهبود ضریب قدرت نصب می شوند. در سال های اخیر به کارگیری منابع تولیدات پراکنده به عنوان مولدهای انرژی پاک و تولید همزمان انرژی برق و حرارت با بازده حرارتی بالا، به دلیل مشکلات ناشی از افزایش دمای زمین و اتمام سوخت های فسیلی افزایش یافته است. به طور کلی موضوع جایابی خازن و تولید پراکنده بیشتر شامل تعیین اندازه و موقعیت بانک های خازن و تولیدات پراکنده نصب شده است به طوری که حداکثر سود سالیانه به خاطر پیک توان و کاهش تلفات انرژی در برابر هزینه خازن به دست می آید. جایابی مناسب و اندازه بانک های خازن در شبکه توزیع می تواند در جبران توان راکتیو، بهبود تنظیم ولتاژ، اصلاح ضریب قدرت، کاهش تلفات و همچنین بهبود کیفیت توان موثر باشد. انتظار می رود تولیدات پراکنده (dgها) نقش قابل توجهی در سیستمهای قدرت در حال ظهور داشته باشند. منابع مختلفی در تولیدات پراکنده (از قبیل دیزل، گاز و ...) به کار برده می شوند که تاثیر آن روی سیستم های توزیع ممکن است بسته به شرایط بهره برداری سیستم ها اثرات مثبت یا منفی داشته باشند. اثرات مثبتی که با نصب تولیدات پراکنده در شبکه توزیع ظاهر می گردد. عبارتند از: - کاهش تلفات شبکه توزیع - بهبود پروفیل ولتاژ و کیفیت توان - امکان تامین بار، هنگام عدم دسترسی به شبکه بالا دستی - افزایش قابلیت اطمینان در سطح انتقال نیز نصب تولیدات پراکنده می تواند منجر به کاهش تراکم خطوط و آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال و همچنین تعویق سرمایه گذاری جهت توسعه شبکه گردد. از سوی دیگر نصب یک واحد تولید پراکنده در شبکه قدرت موجب افزایش میزان تولید شبکه هر چند به مقدار بسیار کم خواهد بود. در صورتی که تعداد واحدهای تولید پراکنده موجود زیاد شوند و یا به عبارت دیگر ضریب نفوذ این منابع در شبکه بالا رود، افزایش ظرفیت تولیدی ناشی از نصب این واحدها در شبکه قابل ملاحظه خواهد بود. در این پایان نامه هدف بررسی تاثیر نصب خازن و تولیدات پراکنده به صورت همزمان در شبکه است. در تحقیقاتی که تاکنون جهت بررسی جایابی تولیدات پراکنده و خازن گذاری انجام شده، بیشتر تمرکز بر جایابی و تاثیر هر کدام به صورت مستقل بوده و تحقیقات کمی می توان یافت که این موضوع را به صورت همزمان بررسی کرده باشد، از این رو هدف ما در این تحقیق بررسی تعیین اندازه بهینه بانک های خازنی و تولیدات پراکنده به صورت همزمان در سیستم های توزیع برای کاهش تلفات و اصلاح پارامترهای شبکه می باشد. روش های مختلفی برای مسئله جایابی و اندازه بانک های خازن و منابع تولیدات پراکنده وجود دارد، اما روش های جستجوی تکاملی به عنوان یک ابزار مفید جهت حل مسائل بهینه سازی به طور وسیعی به کار برده شده است. این روش ها هنوز قابل رشد هستند و همه ساله روش های جدیدی برای بهینه سازی قوی تر مسائل مختلف ابداع می گردند. در این تحقیق از الگوریتم جدید بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی (bbo) برای بهینه سازی توابع هدف استفاده شده است. 3- هدف از تحقیق در این پایان نامه از الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی برای حل مسئله جایابی بانک های خازن و منابع تولیدات پراکنده به صورت همزمان در شبکه توزیع و تاثیر آن بر شاخص های شبکه بررسی شده است. موضوع فوق در قالب سناریوهای پیشنهادی، در شبکه های مورد نظر با استفاده از الگوریتم bbo می باشد. برای ارزیابی نتایج و کارآمدی روش ارائه شده نتایج به دست آمده با نتایج الگوریتم ga مقایسه شده است. حالت های مختلف به صورت ذیل بررسی خواهد شد. - سناریوی اول: جایابی بهینه بانک های خازن و منابع تولید پراکنده به صورت همزمان با تابع هدف کاهش تلفات - سناریوی دوم: جایابی بهینه بانک های خازن و منابع تولید پراکنده به صورت همزمان با توابع هدف کاهش تلفات و انحراف ولتاژ - سناریوی سوم: جایابی بهینه بانک های خازن و منابع تولید پراکنده به صورت همزمان با توابع هدف کاهش تلفات و بهبود thd ولتاژ برای نشان دادن تاثیر بانک های خازن و منابع تولید پراکنده در نتایج شبیه سازی مسئله جایابی، سناریوی اول را در سه حالت ذیل و با تابع هدف تلفات بررسی شده است. - حالت اول جایابی بهینه بانک های خازن بدون حضور منابع تولید پراکنده - حالت دوم جایابی بهینه منابع تولید پراکنده بدون حضور بانک های خازنی - حالت سوم جایابی بهینه بانک های خازنی و منابع تولید پراکنده به صورت همزمان 4- ساختار پایان نامه در راستای تحقق موضوع مورد نظر در فصل دوم ابتدا آشنایی با منابع تولید پراکنده و فن آوری های مختلف آن و منابع تولید توان راکتیو از جمله بانک های خازنی و اثرات آن ها بر شبکه توزیع خواهیم داشت. سپس در مورد روش پخش بار به کار برده شده توضیح مختصری داده شده و در انتهای فصل مروری بر کارها و روش های مسئله جایابی خازن و تولید پراکنده پرداخته شده است. در فصل سوم فرمول بندی مسئله، توابع هدف و محدودیت های مسئله جایابی بهینه بانک های خازنی و تولیدات پراکنده در سیستم های توزیع بیان خواهد شد. در فصل چهارم روش بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی به صورت کامل ارائه خواهد شد. در فصل پنجم شبیه سازی بر روی دو سیستم تست 33 و 70 شینه ieee اعمال می گردد و در نهایت در فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهاداتی را برای تحقیقات تکمیلی ارائه خواهد نمود.