استفاده از ادوات facts برای بهبود پایداری ولتاژ در شبکه ای با نیروگاه بادی

فرمت فایل:PDF

تعداد صفحه:164

چکیده :

در این پروژه، با هدف ارتقای ولتاژ از جنبه حد بارپذیری و دینامیک های کوتاه مدت و با تکیه بر مشکلات و راه حل های ارائه شده در مقالات منتشره جدید، ابعاد شناسایی شده این مسئله معرفی شده و مشکلات موجود در یک شبکه نمونه به تصویر کشیده شده است. سپس تلاش شده تا با استفاده از روش های مختلف جبران سازی دینامیکی توان راکتیو، مشکلات موجود کاهش داده شود یا به طور کلی رفع شود. نهایتا یک تکنیک خاص با نگرشی جدید پیشنهاد شده که از نظر هزینه – فایده، بسیار سودمند به نظر می رسد.

مسائل پایداری، پیوستگی عمیقی با موضوعات قابلیت اطمینان، برنامه ریزی، بهینه سازی و حتی کیفیت توان در سیستم قدرت دارند. مسئله پایداری دارای جنبه های مختلفی است که از این میان، ناپایداری ولتاژ به عنوان یک معضل نسبتا جدید، گریبان گیر سیستم های قدرت امروزی است و از آنجا که وجود اغتشاشات، به خاطر خطای انسانی یا عوامل طبیعی، یک واقعیت اجتناب ناپذیر است، بروز ناپایداری ولتاژ ناشی از یک اغتشاش اولیه، باعث خاموشی های متعددی در شبکه های کشورهای مختلف شده است.

وقوع چند خاموشی وسیع در آمریکا و اروپا از جمله این وقایع است. در 14 آگوست 2003 (اواسط مرداد) یک حادثه خروج متوالی تجهیزات انتقال و تولید در سیستم به هم پیوسته شرق آمریکای شمالی منجر به خاموشی بیشتر بخش های ایالت نیویورک و قسمت هایی از پنسیلوانیا، اوهایو، میشیگان و انتاریوی کانادا شد. این خاموشی آمریکایی – کانادایی، تقریبا 50 میلیون نفر را در 8 ایالت آمریکا و 2 استان کانادا تحت تاثیر قرار داد. 63 گیگاوات بار قطع شد که تقریبا 11 درصد کل بار تأمین شده در این سیستم است. حین این اتفاق، 400 خط انتقال و 531 واحد تولیدی در 261 نیروگاه قطع شدند. بررسی های بعدی نشان داد این حادثه از نوع ناپایداری ولتاژ بوده است. ساعاتی قبل از وقوع این حادثه، مشکل تامین توان راکتیو در بعضی مناطق به وجود آمده بود.

نرم افزارهای تخمین حالت و آنالیز بلادرنگ پیشامد، اطلاعات کافی از حوادث در حال وقوع فراهم می کنند و ارزیابی «هشدار زود هنگام» را انجام می دهند. این نرم افزارها قبل از حادثه فوق و در طی آن دچار مشکل بودند.

تولید بادی را می توان به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده دانست. تولید پراکنده به تمام واحدهای تولید با حداکثر ظرفیت 50 تا 100 مگاوات گفته می شود که معمولا به شبکه توزیع متصلند و به طور مرکزی برنامه ریزی یا توزیع نمی شوند.

گزارشات اخیر حاکی از این است که تولید بادی در دنیا در سال های اخیر سریع ترین رشد را در بین منابع تولید برق تجربه می کند. سیستم انتقال دانمارک غربی یک مورد واقعی از یک سیستم قدرت بادی بزرگ است.

در ایران نیز با گسترش بازار برق و وجود مناطق بادخیز مناسب و سند چشم انداز 20 ساله توسعه کشور، الحاق مزارع باد بیشتر دور از انتظار نیست و هم اکنون بخش خصوصی برای احداث چند نیروگاه بادی اقدام کرده است. در سال 2008، 17 مگاوات به ظرفیت نصب شده کشورمان اضافه شده و مجموعا به 85 مگاوات در انتهای سال رسیده است.

هدف این پروژه بررسی تاثیر نیروگاه های بادی بر حد بارپذیری و پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم قدرت و مرور راهکارهای مختلف موجود برای بهبود مشکلات ناشی از آنها و تاثیر عوامل مختلف مثل پارامترهای کنترل و نوع و محل نصب تجهیزات پشتیبانی توان راکتیو است. هرچند تمرکز اصلی بر روی مسائل مربوط به توربین های سرعت ثابت است، اما از مزایای توربین های نسل جدید که مجهز به ادوات الکترونیک قدرت هستند، نیز استفاده شده است.

ریشه مشکلات ناشی از نیروگاه های بادی را می توان در چند دسته قرار داد. اول متغیر و غیرقابل پیش بینی بودن سرعت باد، دوم ناتوانی نیروگاه های باد در تأمین توان راکتیو و سوم قرار گرفتن مزارع باد در قسمت های ضعیف شبکه و دور از مراکز بار.

در فصل اول، مسئله پایداری ولتاژ به همراه علل و راه حل های آن مطالعه شده و زمینه هایی که اخیرا در مراجع مورد توجه قرار گرفته معرفی شده است.

در فصل دوم، انواع توربین های باد و مشکلات مربوط به آنها از منظر شبکه و از منظر توربین مورد توجه قرار گرفته است و راه حل های موجود معرفی شده در مراجع، ارائه شده است.

فصل سوم، به توصیف ادوات FACTS به عنوان جبران سازهای دینامیک پرداخته و سیستم های ذخیره انرژی را به عنوان زیر شاخه ای از این تجهیزات معرفی کرده است.

در فصل چهارم، با هدف کشف تأثیر کیفیت اتصال به شبکه بر کار یک ژنراتور القایی و برای درک عمیق عملکرد یک ماشین القایی، منحنی های تغییرات کمیات مختلف الکتریکی نسبت به لغزش در شرایط متفاوت رسم شده است.

در فصل پنجم با ارائه نتایج مطالعه استاتیک و شبیه سازی حوزه زمان، انواع روش های موجود برای ارتقای پایداری ولتاژ گذرای یک سیستم ضعیف، با یک مزرعه باد سرعت ثابت موجود، مورد بحث قرار گرفته و یک تکنیک جدید و مقرون به صرفه با تکیه بر استانداردهای بروز شده سیستم های دارای تولید بادی، ارائه شده است.

نهایتا در فصل ششم به کمک نتایج شبیه سازی به نتیجه گیری پرداخته شده است.

و...