کنترل هماهنگ ثانویه فرکانس در ریزشبکه ها

افزایش جمعیت، توسعه شهرها و روستاها و توسعه مراکز صنعتی و تجاری، باعث افزایش روز افزون نیاز به انرژی الکتریکی شده است. به دلیل افزایش گازهای آلاینده هوا، هزینه بسیار زیاد توسعه شبکه¬های سنتی و از سوی دیگر با در اختیار داشتن انرژی¬های بادی و خورشیدی، دیگر به صرفه نیست که از شبکه¬های سنتی برای تامین انرژی الکتریکی، مخصوصاً در مناطق دور دست استفاده کرد. بنابراین در سه دهه گذشته از منابع تولید انرژی پراکنده، مخصوصاً منابع انرژی تجدیدپذیر که هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ میزان تولید گازهای آلاینده¬ بسیار مناسب¬تر هستند، برای تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز استفاده شده است. با کنار هم قرار گیری منابع تولید انرژی پراکنده، مفهوم جدیدی در شبکه¬های قدرت به نام ریزشبکه¬¬ معرفی شده است. ریزشبکه¬ها اگرچه مزایای زیادی دارند اما چالش¬های جدیدی را در زمینه کنترل توان اکتیو، توان راکتیو، ولتاژ، فرکانس و همچنین بازارهای خرید و فروش انرژی الکتریکی به وجود آورده¬اند. در سیستم¬های قدرت در مقیاس بزرگ، کنترل سلسله مراتبی در چند سطح مختلف کاملاً شناخته شده است، و در چند دهه اخیر در سطح گسترده از آن استفاه شده است. همچنین افزایش تعداد ریزشبکه¬های نصب شده مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت، این امکان را به سیستم می¬دهد هم در حالت اتصال و هم در حالت منفصل از شبکه مورد بهره برداری قرار گیرند. بنابراین لازم به نظر می¬رسد که یک کنترل سلسله مراتبی، مطابق با استاندارهایی مانند آنچه که برای سیستم¬های قدرت وجود دارد، برای بهره¬برداری مناسب از ریزشبکه¬ها تعریف شود. کنترل اولیه، کنترل ثانویه و کنترل ثالثیه به عنوان سه سطح مهم از حلقه¬های کنترلی در یک ریزشبکه¬ معرفی شده¬اند. وجود اغتشاشات، پایین بودن اینرسی سیستم، پیچیده¬تر شدن ساختار، اضافه شدن دینامیک¬های غیرخطی به سیستم و عدم قطعیت¬هایی مانند تغییرات توان منابع انرژی تجدیدپذیر از چالش¬های اصلی در ریزشبکه¬ها می¬باشند. این چالش¬ها باعث شده است که کنترل¬کننده¬های کلاسیک و سنتی مانند کنترل¬کننده¬های انتگرالی-تناسبی-مشتقی، دیگر قادر به کنترل ریزشبکه و برقراری تعادل بین بار و توان تولیدی ریزشبکه نباشند. به همین دلیل در دهه گذشته، از روش¬های مختلفی برای کنترل ریزشبکه¬ها در سطوح مختلف استفاده شده است. کنترل فرکانس یک ریزشبکه در حالت جزیره¬ای یکی از مهمترین مباحث کنترلی در ریزشبکه¬ها می¬باشد. فرکانس مرجع ریزشبکه در حالت اتصال به شبکه، از شبکه گرفته می¬شود. اما در حالت منفصل از شبکه، خود ریزشبکه وظیفه تامین فرکانس مرجع برای منابع تولید پراکنده را به عهده دارد. به همین دلیل در این پایان¬نامه، عملکرد کنترل ثانویه فرکانس با استفاده از روش¬های کنترل فازی، کنترل مقاوم و روش¬های هوشمند، مانند شبکه¬های عصبی-مصنوعی و عصبی-فازی مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده همزمان از دو یا سه منبع تولید پراکنده، به منظور بهبود پایداری فرکانس ریزشبکه، در کنترل ثانویه فرکانس بررسی شده است. یکی دیگر از چالش-های موجود در ریزشبکه¬ها بهره¬برداری بهینه آنها و کمینه کردن هزینه تولید انرژی الکتریکی است. برای کمینه کردن هزینه مربوط به رزرو چرخان در حلقه ثانویه و استفاده بهینه از منابع تولید پراکنده از یک روش جدید مبتنی بر شبکه¬های عصبی-مصنوعی استفاده شده است.