وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
دانشگاه علوم و فنون مازندران
پایـان نـامـه
مقطـع کارشناسـی ارشـد
رشته:مهندسی برق قدرت
عنـوان: کنترل فرکانس در سیستم قدرت در حضور نیروگاه خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی با باتری
استـاد راهنمـا: جنـاب آقای دکترعبدالرضا شیخ الاسلامی
استـاد مشاور: رویا احمدی
دانشجـو: پژمان فیروزه (۸۹۴۵۱۱۱۷)
تابستان ۱۳۹۲
سپاس خداوند بزرگ که شرایط تحصیل و زندگی را بر من آسان نمود.
تقدیم به مادر و پدر عزیزم که موفقیت هایم را مدیون حمایت و همدلی شان می باشم.
با تشکر از زحمات استاد عزیز جناب آقای دکتر شیخ الاسلامی و سرکار خانم دکتر رویا احمدی که در تدوین و ارائه این پایان نامه نهایت لطف و همراهی بی شائبه خود را به اینجانب داشتند.
چکیده:
خورشید یک منبع عظیم انرژی محسوب می شود و با توجه به کاهش هزینه های ساخت سلول های خورشیدی در طول زمان، استفاده از سیستم های فتوولتائیک جهت تولید برق به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. مزیت نیروگاه های خورشیدی بر آن است که به یک بار هزینه راه اندازی و نصب نیاز داشته و انرژی رایگان، با هزینه اندک تعمیرات و نگه داری به شبکه تا مدت طولانی تحویل می دهد. مشکل عمده نیروگاه های توان بالای متصل به شبکه قدرت، وابستگی توان تولیدی شبکه به شرایط آب و هوایی می باشد که رفع این مشکل با کنترل فرکانس شبکه با روش های هوشمند و استفاده از تجهیزات با سرعت بالا و همچنین استفاده از نیروگاه ذخیره انرژی به صورت کاملا بهینه انجام پذیر می باشد .در اینجا سعی بر طراحی یک سیستم کنترلی هوشمند برای کنترل فرکانس یک شبکه الکتریکی قدرت، تشکیل یافته از تولید هیبرید خورشید، گاز و ذخیره ساز باتری، می باشد. این سیستم کنترلی هوشمند به صورت خودکار ضرایب کنترلی را برای نیروگاه گازی و باتری محاسبه می نماید. در این روش برای تعیین مقادیر ضرایب کنترل کننده فازی از روش الگوریتم پرندگان استفاده شده که موجب بهینه سازی هر چه بهتر معیار خطا برای به دست آوردن ضرایب کنترل کننده فازی شده است. مدل سیستم کنترل فازی در متلب دارای انعطاف در شبیه سازی محیط سیمولینک نمی باشد و در حین انجام سیولینک شبکه نمی تواند، مقادیر رنج های ورودی و خروجی فازی را تغییر دهد. در این پایان نامه تمام کد های فازی و توابع عضویت در محیط متلب نوشته شده است و با توابع دیگر به سیستم شبکه قدرت سیمولینک اتصال پیدا کرده و نتایج را در حافظه می تواند ذخیره داشته باشد. تمام اجزا نیروگاه خورشیدی به طور کامل شبیه سازی شده از مدل کردن یک سلول تا پنل خورشیدی و اتصال چندین هزار پنل به یکدیگر تست شده و مدار ردیاب حداکثر توان نیروگاه خورشیدی شبیه سازی شده و تعیین مقدار سلف و خازن آن با شبیه سازی تعیین گشته شده است و تعداد سوییچینگ مبدل بوست سیستم با الگوریتم ردیابی و مشاهده[۱] استفاده شده است. به منظور بررسی، ابتدا شبکه قدرت به صورت بلوک کنترلی لاپلاس مدل شده و بار را تغییر می دهیم. همان طور که نتایج را مشاهده می کنیم در صورت استفاده کنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان زمان نشست نسبت به کنترلر معمول و نسبت به کنترلر انتگرالگیر ساده بهبود یافته است. پیک حداکثر خطای فرکانس در صورت استفاده کنترل فازی بهبود یافته با الگوریتم پرندگان نسبت به کنترلر معمول و نسبت به کنترلر انتگرالگیر ساده نیز بهبود یافته است. سپس اجزاء دینامیکی به طور کامل مدل شده در شبیه سازی، کارایی استراتژی پیشنهادی را مشاهده کرده و با روش های دیگر مقایسه می نماییم. نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر رفتار دقیق شبکه قدرت می باشد در نتیجه امکان ناپایداری در سیستم وجود داشته با این حال الگوریتم هوشمند جواب های مقدار کنترل قازی را محاسبه کرده و نتایج نشان دهنده کارایی بالای روش پیشنهادی می باشند.
فصل اول ۱
مقدمه و کلیات تحقیق ۱
۱-۱ مقدمه ۲
۱-۱-۱ مشخصات نیروگاه خورشیدی: ۲
۱-۱-۲ مزایای استفاده از نیروگاه خورشیدی: ۳
۱-۱-۲-۱ مطالعات در ایران: ۳
۱-۱-۲-۲ تولید برق بدون نیاز به انرژی های دیگر: ۳
۱-۱-۲-۳ عدم احتیاج به آب زیاد : ۳
۱-۱-۲-۴ عدم آلودگی محیط زیست ۳
۱-۱-۲-۵ امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای: ۴
۱-۱-۲-۶ استهلاک کم و عمر زیاد: ۴
۱-۱-۲-۷ عدم احتیاج به متخصص ۴
۱-۱-۳ مشکلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه: ۴
۱-۱-۴ کنترل فرکانس شبکه: ۵
۱-۱-۵ اهداف کنترل فرکانس شبکه قدرت: ۵
۱-۱-۶ شبیه سازی شبکه قدرت برای کنترل فرکانس شبکه متصل به نیروگاه خوشیدی: ۶
۱-۱-۷ لزوم استفاده نیروگاه ذخیره انرژی در شبکه: ۷
۱-۱-۸ روش کنترلی هوشمند استفاده شده و معیار اندازه گیری انحراف فرکانس: ۷
۱-۱-۹ مزیت روش پیشنهادی ۷
۱-۱-۱۰آنچه پیشرو داریم: ۸
فصل دوم ۹
ادبیات موضوع ۹
۱۰
۱۰
۱۰
۱۱
۱۲
۱۲
۱۴
۱۵
۱۶
۱۹
۲۴
۲۴
کنترل فرکانس در سیستم قدرت در حضور نیروگاه خورشیدی و سیستم ...
