در سال های اخیر استفاده از منابع تولید پراکنده به دلیل شرایط مناسب اقتصادی و مزایای بسیاری که می توانند ایجاد کنند مورد توجه بسیاری کشورها قرار گرفته است. از طرفی با توجه به اینکه امروزه با تجدیدساختار صنعت برق و نیز گسترش بازار رقابتی، مشترکین نسبت به قابلیت اطمینان تأمین برق مورد نیاز خود آگاه تر شده اند تولیدکنندگان هم به دنبال روش هایی برای افزایش قابلیت اطمینان برق تولیدی خود هستند که استفاده از منابع تولید پراکنده یکی از روش های مطمئن و اقتصادی برای این منظور می باشد. منبع تولید پراکنده ی نصب شده می تواند در مُدهای عملکرد مختلفی بهره برداری گردد. در سه دهه ی اخیر، مطالعات بسیاری در زمینه ی تأثیر تولید پراکنده بر قابلیت اطمینان سیستم های توزیع، نحوه ی انجام مطالعات قابلیت اطمینان با حضور منابع تولید پراکنده، تعیین مکان و ظرفیت بهینه ی تولید پراکنده به منظور بهبود قابلیت اطمینان و بررسی اثر عملکرد جزیره ای تولید پراکنده بر قابلیت اطمینان سیستم های توزیع انجام شده است. در این پروژه، با در نظر گرفتن سه شاخص قابلیت اطمینان (شاخص متوسط مدت زمان قطع برق سیستم، شاخص انرژی تأمین نشده ی مورد انتظار سیستم و شاخص هزینه ی مورد انتظار قطع برق مشترک)، سه مُد عملکرد حذف پیک، پشتیبان و جزیره ای ارادی برای تولید پراکنده و با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو، سه الگوریتم برای تعیین مُد بهینه ی عملکرد منبع تولید پراکنده ارائه شده است. سه الگوریتم پیشنهاد شده با سه هدف کاهش مدت زمان قطع برق، کاهش میزان انرژی تأمین نشده و در نهایت کاهش هزینه ی قطع برق مشترکین به منظور کاهش کل هزینه ی بهره برداری سیستم ارائه شده اند. همچنین یک مدل مارکوف 7 حالته ی جدید با در نظر گرفتن سه مُد عملکرد مذکور برای dg ارائه شده است. الگوریتم های پیشنهادی روی یک شبکه ی نمونه پیاده سازی شده اند. از نتایج بدست آمده مشخص می شود که با استفاده از الگوریتم های ارائه شده در این پروژه، شرکت های توزیع مالک منبع تولید پراکنده می توانند در طول سال، مُد بهینه ی عملکرد منبع خود را طوری تعیین کنند که بسته به هدف مورد نظر، قابلیت اطمینان مشترکین در حد امکان به بهترین شکل تأمین شود. همچنین از نتایج پیداست که امکان بهره برداری از dg در مُد جزیره ای ارادی، که در این پروژه علاوه بر دو مُد عملکرد دیگر در نظر گرفته شده است، باعث بهبود نتایج خواهد شد.

چکیده برق و برق رسانی در کشور ما از اهمیت ویژه ای برخوردار است و بسیاری از فعالیت های اقتصادی کشور به آن وابسته می باشد. صنعت برق یک زیر ساخت حیاتی است و هرگونه پیشرفت در زمینه زیرساخت های حیاتی می تواند به رشد کشور در عرصه های اقتصادی و صنعتی کمک بسیاری نماید. از سوی دیگر عدم توانمندی در تامین برق و حفظ پایایی شبکه می تواند منجر به صدمات جبران ناپذیری در عرصه امنیتی، اجتماعی، اقتصادی و سیاسی کشور شود. از این رو در این تحقیق هدف اصلی ارائه مدلی است که بتواند علاوه بر تعیین پخش بار بهینه شبکه انتقال و فوق توزیع و برنامه تولید نیروگاهها به بررسی حوادث شبکه انتقال برق کشور و تحلیل نتایج حاصل از وقوع آن ها بر پایایی شبکه بپردازد. نتیجه این موضوع ارائه مدل بهینه سازی استوار شبکه زنجیره تامین پایا خواهد بود. شرکت برق منطقه ای تهران به عنوان مطالعه موردی در این کار انتخاب شده و برای حل مدل نیز از داده های واقعی مربوط به شش ماهه اول سال 1389 استفاده شده است. برای تعیین سناریوهای مورد بررسی در این مدل از دستوالعمل های ویژه بهره برداری و سناریوهای مورد اشاره در آن استفاده شده است و مجموعا 9 مدل در این تحقیق مورد حل و تحلیل قرار گرفته است. برای حل هر یک از 9 مدل مورد بررسی در این تحقیق از نرم افزار lingo 9.0 استفاده شده است. نتایج حاصل از اجرای مدل علاوه بر تعیین پخش بار شبکه انتقال و فوق توزیع، برنامه تعمیرات نیمه اساسی نیروگاهها و برنامه تولید نیروگاهها نشان دهنده میزان تاثیر حوادث بر پایایی شبکه، میزان خاموشی ها و رتیبه بندی حوادث می باشد. در پایان نیز در دو بخش به اعتبارسنجی مدل ارائه شده پرداخته شد. در بخش اول نتایج حاصل از بررسی حوادث شبکه با آمارهای مربوط به حوادث بزرگ شبکه مورد مقایسه قرار گرفت. این مقایسه نشان داد که نتایج حاصل از مدل با آمارهای واقعی مربوط به حوادث شبکه بسیار به یکدیگر نزدیک می باشند. در بخش دوم نیز نتیج حاصل از حل مدل برای تعیین پخش بار و برنامه تولید نیروگاهها با دک شبکه مربوط به تاریخ 12 شهریور ماه 1389 ساعت 20:58 از نظر تابع هزینه مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این بخش نیز نشان دهنده عملکرد بسیار خوب مدل می باشد. کلید واژه ها: طراحی زنجیره تامین، بهینه سازی استوار زنجیره تامین، پایایی شبکه، بهینه سازی تحت شرایط عدم قطعیت

هدف اصلی در مطالعات معمول قابلیت اطمینان سیستم های قدرت، برآورد شاخص های کمّی معینی است که توانایی و کفایت سیستم قدرت در عرضه انرژی الکتریکی سیستم را برآورد می نماید. امّا علاوه بر این شاخص های کلّی، شناسایی و تعیین تأثیر و رتبه بندی نقش هر یک از عناصر مهم سیستم در قابلیت اطمینان و برآورد کفایت سیستم در تغذیه هریک از نقاط بار اصلی نیز می تواند از جنبه های مختلف برنامه ریزی و بهره برداری بهینه از سیستم مفید و موثر باشد. عناصر یک سیستم مهندسی از دیدگاه های مختلف دارای مراتب اهمیت متفاوتی هستند و بر این اساس اندازه های اهمیت گوناگونی مطرح و جهت برآورد آنها از دو دسته روش های تحلیلی و روش های مبتنی بر شبیه سازی استفاده شده است. اما برای سیستم های پیچیده ای مانند سیستم های قدرت مرکب، متشکل از سیستم تولید و انتقال انرژی، بکارگیری روش های تحلیلی مستلزم بدست آوردن تابع قابلیت اطمینان سیستم برحسب قابلیت اطمینان عناصر آن می باشد که امری مشکل و اغلب ناممکن است. برآورد اندازه های اهمیت عناصر سیستم با استفاده از روش های مبتنی بر شبیه سازی نیز نیازمند صرف حجم و زمان محاسبات زیاد و ناکارآمد است. هدف اصلی این رساله طراحی و ارائه چارچوب مناسبی بر مبنای استفاده از شبکه های بیزی (bn)، جهت ارزیابی تفصیلی و سریع از قابلیت اطمینان سیستم های قدرت مرکب و بویژه ارزیابی میزان اهمیت و رتبه بندی نقش عناصر در شاخص های قابلیت اطمینان و برآورد کفایت سیستم در تأمین بار در نقاط مختلف است. اولین قدم در راستای استفاده از شبکه های بیزی، ساختن شبکه بیزی متناظر با سیستم مورد مطالعه است. بر اساس روش های معمول، تشکیل شبکه های بیزی برای سیستم های قدرت مرکب مستلزم تشخیص کات ست های مینیمال و یا درخت خطای نظیر سیستم است که بویژه در سیستم های بزرگ با توجه به پیچیدگی، قیود مختلف بهره برداری و شرایط بارگذاری تصادفی میسّر نیست. در این رساله، به ارائه روش مناسبی جهت تشکیل شبکه بیزی نظیر سیستم قدرت مرکب پرداخته شده است. روش ارائه شده مبتنی بر قابلیت یادگیری شبکه های بیزی از داده های آموزشی و قابل کاربرد در سیستم های قدرت مرکب بزرگ است. جهت فراهم ساختن مجموعه نمونه آموزشی مورد نیاز شبیه سازی مونت کارلو و به منظور ارزیابی دقیق تر بخش انتقال روش نمونه برداری اهمیت مورد استفاده قرار گرفته است. انجام ارزیابی های احتمالی مختلفی از جمله شناسائی نقاط ضعیف، برآورد اندازه های اهمیت متداول عناصر و رتبه بندی اهمیت عناصر سیستم از جنبه های گوناگون از جمله مواردی است که با استفاده از شبکه بیزی بدست آمده براحتی و به سرعت قابل انجام است. چگونگی اعمال تغییرات سالانه بار در مدل bn، چگونگی محاسبه شاخص های فرکانس و مدت با کمک bn و بدون بکارگیری شبیه سازی های طولانی مبتنی بر دنباله های زمانی، همچنین چگونگی توسعه شبکه های بیزی براساس دیاگرام تأثیر به منظور تعیین شاخص مقدار انتظاری انرژی تأمین نشده و ارزیابی تأثیر عناصر مختلف بر این شاخص ها نیز در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است. نظر به اینکه آب و هوا تأثیر قابل توجهی بر نرخ خطای برخی عناصر بویژه خطوط انتقال هوایی دارد، لذا در یک مدل جامع تر از شبکه بیزی، چگونگی در نظر گرفتن اثر آب و هوا در برآورد قابلیت اطمینان سیستم قدرت مرکب نیز مورد توجه قرار گرفته است.

این پایان نامه مشتمل بر تحقیقاتی در زمینه قابلیت اطمینان سیستم های توزیع و تحلیل و ارزیابی قابلیت اعتماد در شبکه های توزیع با در نظر گرفتن واحدهای تولید پراکنده برق می باشد. واحدهای تولید پراکنده عبارت از تولید کننده های کوچک برق هستند که محدوده ظرفیت شان بین 15 kw تا 10 mw است و به منظور فراهم کردن توان الکتریکی مصرف کننده ها در کل سیستم قدرت پخش شده اند. این واحدهای تولیدی با توجه به ظرفیت شان بیشتر در شبکه های فشار ضعیف و توزیع قرار می گیرند، الگوریتم ارایه شده برای محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان، توانایی بررسی تاثیر واحدهای تولید پراکنده برق و نیز تغییر پیکربندی شبکه توزیع ناشی از کلیدهای وصل کننده و جدا کننده را دارا می باشد. ضمن ارایه الگوریتمی برای محاسبه قابلیت اطمینان در شبکه توزیع، اثر واحدهای تولید پراکنده بر قابلیت اطمینان شبکه های توزیع بررسی شده است. تاثیر مکان و ظرفیت واحدهای تولیدی و کلیدهای جداکننده روی شاخص های قابلیت اطمینان تحلیل شده است؛ ضمناً با کلاس بندی نقاط بار سیستم، مکان مناسب برای نصب مولدهای پراکنده برق مشخص می شود. این الگوریتم برای شبکه هایی با فیدرهای چندگانه و شامل واحدهای تولیدی مناسب می باشد. این روش مبتنی بر تقسیم شبکه به بخش های مختلف توسط کلیدهای قدرت، مدارشکن ها و کلیدهای جدا کننده می باشد. با استفاده از این شیوه، شناسایی بخش قطع شده و انجام پخش بار و بارزدایی در قسمت های مختلف شبکه به سرعت امکان پذیر است و به این طریق شاخص های قابلیت اطمینان محاسبه می شوند.

به طور مرسوم، در برنامه ریزی احتمالاتی توسعه سیستم انتقال وقوع خاموشیهای بزرگ دیده نمیشود. تئوری بحران خودسامان ده به عنوان یک تئوری نوپا و بسیار کلی در پی ارائه چارچوبی برای مدلسازی سیستمهای پیچیده و کشف ویژگیهای کلی و مشترک این سیستمها است. این تئوری نشان میدهد که احتمال وقوع حوادث فاجعه آمیز مانند خاموشیهای بزرگ در شرایط بحرانی بسیار بیشتر میشود. این رساله در پی اصلاح روشهای مرسوم و برآورد ریسک خاموشیهای بزرگ، شامل محاسبه احتمال و پیامدهای آنها بر اساس ویژگی بحران خودسامان ده، و منظور نمودن آن در برنامه ریزی احتمالاتی توسعه سیستم انتقال است.

هزینه های بهره برداری، درصد قابل توجهی از هزینه شبکه های آبرسانی را تشکیل می دهند. این هزینه ها شامل هزینه های انرژی، هزینه های تعمیر و نگهداری پمپ، هزینه های اتفاقات و حوادث برای تعمیر شکست لوله ها، هزینه های تلفات و هدررفت آب و هزینه های کلرزنی می باشند. مدیریت بهینه هزینه های انرژی برای تأمین آب مورد نیاز متقاضیان همراه با کاهش دیگر هزینه های بهره برداری نهایت اهمیت را دارد. برای رسیدن به این مهم، بهینه سازی به عنوان ابزاری قدرتمند معرفی شده است. بهینه سازی در سامانه های شهری هم در فاز طراحی و هم در فاز بهره برداری، مورد نیاز می باشد. اگر چه طراحی بهینه با در نظر گرفتن قیود هر چه بیشتر باعث می شود تا در دوران بهره برداری، بهره برداران از منابع آب با مشکلات کمتری مواجه شوند، اما بهینه سازی طراحی قطعاً کافی نبوده و عملکرد بهینه شبکه آبرسانی مستلزم بررسی بیشتر اجزای فعال شبکه مانند پمپ ها و منابع کیفی می باشد. در این رساله با معطوف شدن به فاز بهره برداری سعی می شود، بهینه سازی چند هدفه عملکرد شبکه های آبرسانی با حداقل ساختن هزینه های بهره برداری و حداکثر نمودن همزمان قابلیت اطمینان هیدرولیکی و کیفی انجام شود. در این پژوهش، رابطه جدیدی برای قابلیت اطمینان مکانیکی پمپ تعریف شده است که در واقع با توجه به تغییر نقطه کار پمپ روی منحنی های عملکرد می تواند شاخص مناسبی برای هزینه های تعمیر و نگهداری پمپ باشد. همچنین رابطه ای برای قابلیت اطمینان هیدرولیکی ایستگاه پمپاژ درنظر گرفته شده است بگونه ای که از یک طرف فشار مطلوب در گره ها را برای تأمین آب مورد نیاز مصرف کنندگان برآورده می کند و از طرف دیگر اضافه فشار موجود در شبکه را برای صرفه جویی هزینه های تلفات و هدررفت آب و همچنین هزینه های حوادث و اتفاقات (هزینه های تعمیر شکست لوله ها) کاهش می دهد. برای بهینه سازی عملکرد کیفی شبکه هم سعی شده است تا پارامترهای سن آب و کلر در محدوده استاندارد خود قرار بگیرند که براین اساس قابلیت اطمینان کیفی برای هرکدام تعریف گردیده است.