مطالعات مربوط به پایداری در برنامه ریزی سیستم قدرت (مقاله ترجمه شده)

چکیده

در مطالعه پایداری در برنامه‌ریزی سیستم قدرت با محوریت یک واحد تولیدی بادی خاص (WPP)، این واحد در شرایط توزیع بار کامل در خروجی عمل می‌کند. انتظار می‌رود که پاسخ دینامیکی تأثیر چندانی از بارگذاری WPP های نزدیک نگیرد. به منظور بررسی اعتبار این روش و نیز درک بهتر اثر متقابل سطوح بارگذاری WPP های نزدیک روی پاسخ‌های دینامیکی در مقابل خطاهای سیستم قدرت، چهار مورد مطالعه‌ای با مناطق محلی مختلف و تجهیزات ژنراتور توربین بادی (WTG) متفاوت به کار رفته است. شبیه‌سازی‌های خطا روی پایگاه‌های داده سیستم قدرت واقعی و بزرگ صورت گرفته است. علی‌رغم اینکه بیشتر مطالعات عددی این روش را تأیید کرده‌اند اما برخی دیگر از مطالعات اظهار داشته‌اند که این روش لزوماً شرایط پایدار را نتیجه نمی‌دهد. تحلیل نوع دیگری از EMPT لازم است. ضمناً و به خصوص زمانی که مطالعه برنامه‌ریزی، مشکلات مربوط به پایداری یک WPP را مشخص می‌کند، و یا توانایی گذر از خطا برای سیستم مشخص می‌گردد، ترکیب‌های بیشتری از سطوح بارگذاری WPP می‌بایست مورد ارزیابی قرار گیرد.

مقدمه

انرژی باد به یکی از فناوری‌های انرژی جایگزین با سرعت پیشرفت بالا بدل شده است. در مطالعات برنامه‌ریزی سیستم قدرت، ارزیابی پایداری برای کی واحد تولیدی بادی جدید (WPP) بر اساس شبیه‌سازی‌های رویدادهای احتمالی در حوزه زمان صورت می‌گیرد. سناریوهای مختلف در این مطالعات اغلب شامل خطاهای اتصال کوتاه است که از نظر مکان، نوع و روند رفع خطا با هم متفاوت هستند. به منظور اجرای شبیه‌سازی‌ها، برنامه‌های نرم‌افزاری توالی مثبت به کار می‌رود، که در آن‌ها، مدل‌های ساده شده‌ای از (پایداری) دینامیکی و ژنراتور توربین بادی (WTG) برای مطالعات پایداری گذرا استفاده می‌شود. اطلاعات حیاتی پیرامون توسعه و اعتبار چنین مدل‌های WTG را می‌توانید در مراجع [1] تا [3] بیابید.

با معلوم فاکتورهای متعددی که روی پاسخ دینامیکی WPP اثر می‌گذارند و از سوی دیگر، این حقیقت که نتیجه‌گیری‌های مطالعات برنامه‌ریزی را می‌توان بر اساس تعداد محدودی از شبیه‌سازی‌ها به دست آورد، نقش روش مطالعه نمایان می‌شود. در حالت خاص، شبیه‌سازی‌های رویدادهای احتمالی می‌بایست روی یک مجموعه نمایشی از حالت‌های پخش توان صورت گیرد که بازگوکننده شرایط مختلف بار و سناریوهای مختلف توزیع توان تولیدی است. اغلب، شرایط بار کم و زیاد فصلی، شرایط نرمال و شرایط تحت استرس برای سیستم قدرت فرض می‌گردد.

روش مطالعه

در اصل، بررسی این تحقیق بر اساس تعداد زیادی از مطالعات عددی روی مجموعه نمایشی از حالت‌های شبکه با پروژه‌های واقعی WPP که از تجهیزات WTGی مختلف بهره می‌گیرند، صورت گرفته است.

منطقه محلی

در این جا، یک منطقه محلی از سیستم قدرت به صورت یک زیرسیستم نسبتاً کوچک از و آن تعریف شده است که شامل سه WPP ی نزدیک به هم است (WPP-1, WPP-2  و  WPP-3) که اثر متقابل آن‌ها بررسی شده است. یک دیاگرام شماتیکی از یک منطقه محلی در شکل 1 نشان داده شده است. این ساختار تنها یک نمونه است. توجه داشته باشید که خطوط انتقال به صورت مستقیم WPP-2 را به دو WPP ی دیگر متصل می‌کند که تنها در مورد مطالعه‌ای CS#1 ارائه شده است.

سازمان‌دهی شبیه‌سازی‌ها

برای هر مورد مطالعه‌ای، مطالعات عددی شامل شبیه‌سازی‌هایی با حداقل دو مکان خطا و زمان رفع خطای Tcبیش از 30 سیکل فرکانس اصلی (60 Hz) می‌شود.

بارگذاری WPP های نزدیک

ترکیبی از سطوح بارگذاری WPP ها در یک منطقه محلی با بردار رشته عددی [λ1 λ 2 λ 3] مشخص شده و پس از و آن نیز با سه عدد Λ = 100n1+10n2+n3 مشخص می‌گردد. به عنوان مثال، Λ=124 به این معنی است که به این معنی است که WPP-1 در شرایط خروجی کامل است و WPP-2 و WPP-3 نیز به صورت ½ و ¼ Prj بارگذاری شده‌اند. اگر λj = 0 در تعداد Λباشد، WPP ی متناظرش آفلاین است.

شبیه‌سازی‌ها: موردها مطالعه‌ای

این بخش چهار مورد مطالعه‌ای را تشریح کرده و نمودارهای شبیه‌سازی نمونه را ارائه می‌کند. خلاصه‌ای از نتایج در بخش 5 ارائه می‌گردد. یک مجموعه بزرگ از داده‌های سیستم قدرت NYISO و WPP ها تحت دسته‌بندی CELL قرار گرفته‌اند. به دلیل مسائل اعتمادی، برای در نظر گرفتن تجهیزات WTGنه سازنده‌ها و نه مدل‌های دینامیکی قابل ارائه نیستند. از این رو، تنها اطلاعات کلی برای چهار منطقه محلی و WPP ها ارائه شده است. WTG ها و مدل‌های آن‌ها نیز با حروف Aتا E نمایش داده شده‌اند.

مورد مطالعه‌ای CS#1

در این حالت، سه WPP از WTGی یکسان نوع Aیعنی WTGA استفاده می‌کنند. POIها همانند شکل 1 متصل شده‌اند به جز برای حالتی که POIی WPP-2 دارای هیچ ارتباط مجازی با بخش‌های دیگر سیستم قدرت و خطوط مرتبط با WPP-1 و WPP-3 نباشد. شکل 3 و 4 پاسخ‌های دینامیکی WPP-1 و WPP-3 را نشان می‌دهند.

خلاصه نتایج شبیه‌سازی

به‌جای تحلیل مکانیزم های فیزیکی تعیین پدیده‌های مشاهده شده شامل پدیده‌هایی که منجر به تریپ زدن می‌شوند، این مطالعه روی اثر نهایی بارگذاری WPP ها تمرکز کرده است. در بیشتر مطالعات عددی (موردهای مطالعه‌ای CS#1 و CS#2) پاسخ دینامیکی زمانی که WPP در خروجی کامل است، قوی‌ترین پاسخ است. تغییرات متغیرها بیشترین تغییرات بوده و زمانی که حالت گذرا رفع می‌شود، طولانی‌ترین زمان است.

بحث و گفتگو

علی‌رغم این که تحقیقات عددی اعتبار روش موجود را برای تنظیم سطح بارگذاری یک WPP تأیید می‌کند، برخی از تحقیقات نشان‌دهنده نتیجه عکس هستند. در حالت خاص، نتیجه‌گیری‌های مربوط به قابلیت FRT در یک WPP می‌توانند بسته به بارگذاری پیش از رویداد احتمالی، متفاوت باشند. با این وجود، همانند [5] و [6]، این مطالعه یک نتیجه دارد و آن این است که یافته‌های و آن با مشخصه‌های مدل‌های WTG اثر می‌پذیرد به‌جای آنکه به خاطر نوع و مشخصه‌های تجهیزات WTG تأثیر بگیرد. برخی از مدل‌های WTG که قابلیت استفاده در شرایط بار جزئی را دارند، مشخص شده‌اند تا شبه ای در مورد نتایج شبیه‌سازی باقی نماند. برخی از نسخه‌های مدل فعلی بررسی رفتار WTGرا تحت این شرایط دشوار کرده‌اند. علی‌رغم اینکه هیچ مدل WTGبا مسائل مربوط به این دسته از مدل‌ها در این مطالعه استفاده نشده است، اما اثربخشی برخی از مدل‌های اعمال شده جای سؤال دارد.

کارهای آینده

هر حرکت به رو جلو در مدل‌های WTG ی رفتاری و هم تغییرات قابل استفاده در تنظیمات رله‌های حفاظتی به خصوص برای ابزارهای شبیه‌سازی خاص، می‌بایست در کنار سازنده‌های WTGبه صورت دقیق مورد بحث قرار گیرند.

معمولاً، سازنده یک تجهیز WTG مدل EMTP-type ی و آن را به کار می‌برد. به منظور درک بهتر اثر متقابل WPPهای مجاور، یک شبکه نسبتاً کوچک می‌بایست مورد مطالعه قرار گیرد. شبیه‌سازی‌های مبتنی بر ابزارهای دقیق EMTP-type می‌بایست اجرا شوند تا درک بهتری از این مسئله نتیجه دهند.

نتیجه‌گیری‌ها

تحقیقات عددی بیشتر نشان داده‌اند که توزیع یک WPP در سطح بار کامل، باعث شرایط ناپایداری شدیدی می‌شود. در حالی که اثر و آن روی پاسخ دینامیکی بارگذاری WPP های مجاور قابل‌چشم‌پوشی است. برخی از تحقیقات، عکس این قضیه را نشان داده‌اند. معلوم بودن مدل‌های دقیق WTG برای مطالعات پایداری ممکن است برای شبیه‌سازی WTG های بارگذاری شده به صورت جزئی کافی نباشد، از این رو تحلیل بیشتری بر اساس ابزارهای EMTP-type لازم است. ضمناً، در حالت خاص زمانی که مطالعه برنامه‌ریزی سیستم مشکلی را در مورد پایداری یک WPP و یا قابلیت FRTی و آن مشخص می‌کند، ترکیب‌های بیشتری از سطوح بارگذاری WPP می‌بایست مورد بررسی قرار گیرد.

این مقاله در سال 2015 در نشریه آی تریپل ای و در مجمع عمومی قدرت و انرژی جامعه، توسط سیستم و برنامه ریزی منابع منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله مطالعات مربوط به پایداری در برنامه ریزی سیستم قدرت در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.