27058

به كارگيري بهينه سيستم ذخيره انرژي باتري با بازآرايي در شبكه توزيع به منظور بهبود مشكلات فروافتادگي ولتاژ

كارشناسي ارشد

مهندسي برق _ گرايش سيستم هاي قدرت

1398

1401/03/08

دكتر عليرضا جليليان

دانشكده مهندسي برق

امروزه كيفيت برق رساني و مشكلات مربوط به تغييرات ولتاژ اهميت مضاعفي هم نزد مشتركين و هم نزد شركت هاي توزيع پيدا كرده است. بنابراين جبران سازي مسائلي نظير فروافتادگي ولتاژ و انحرافات ولتاژ شايان توجه است. در اين پايان نامه، دو الگوريتم زمان حقيقي تحت بررسي قرار مي گيرد. ابتدا به بررسي يك الگوريتم برنامه ريزي به منظور ظرفيت سنجي و مكان يابي بهينه سيستم ذخيره انرژي باتري با هدف جبران سازي فني و اقتصادي فروافتادگي ولتاژ پرداخته مي شود. اين الگوريتم به صورت يك مسئله با حلي تو در تو (شامل يك مسئله اصلي و زيرمسئله آن) معرفي مي گردد؛ كه طرح اصلي الگوريتم برنامه ريزي شامل تركيب الگوريتم بهينه سازي ژنتيك با روش شبيه سازي مونت – كارلو (به منظور نمايش عدم قطعيت بار و منابع انرژي) مي باشد. سپس به دليل قرارگيري باتري هاي شبكه در يك وضعيت حداقلي شارژ و در واقع آماده به كار بودن، از ظرفيت و مكان بهينه باتري ها حاصل از الگوريتم برنامه ريزي به عنوان ورودي در يك الگوريتم بازآرايي پس از خطا استفاده مي گردد. بدين ترتيب كه الگوريتم بازآرايي به منظور بهره برداري اقتصادي و كمينه سازي انحرافات ولتاژ شين هاي شبكه پس از رخداد خطا با استفاده از ظرفيت بهينه باتري ها تحت سناريوهاي متفاوت ارائه مي گردد. همچنين به منظور اصلاح شبكه از تخصيص توليدات پراكنده در حالت هاي مختلفي (نظير با تحليل حساسيت، از پيش تعيين شده و تخصيص تصادفي) استفاده مي گردد و تاثير جايگذاري منابع انرژي بادي در اين حالت ها از منظر جبران فروافتادگي ولتاژ، انحرافات ولتاژ و تلفات كل شبكه تحت مقايسه قرار مي گيرد. كه تخصيص بهينه توليدات پراكنده در سطح شبكه، با معرفي يك تحليل حساسيت مبتني بر شاخص پايداري ولتاژ شين ها به صورت تركيب شده با پخش بار اعمال مي گردد. نتايج مكان يابي و ظرفيت سنجي بهينه ذخيره سازهاي باتري حاصل از الگوريتم برنامه ريزي در دو حالت اصلي جايگذاري توليدات پراكنده به صورت از پيش تخصيص شده و با تحليل حساسيت در يك شبكه توزيع اصلاح شده 33 شينه IEEE به منظور برآورد اهدافي مختلف تحت بررسي و مقايسه قرار مي گيرد؛ كه نتايج حاصل از شبيه سازي، تخصيص بهينه شده مجموعه توليدات پراكنده و ذخيره سازهاي باتري را به منظور جبران سازي موثرتر فروافتادگي ولتاژ، بهره برداري اقتصادي و مطلوب در بازآرايي شبكه پس از وقوع خطا و كاهش موثرتر تلفات كل شبكه نشان مي كند. همچنين لازم به ذكر است كه فرآيند شبيه سازي در اين پايان نامه با تركيب نرم افزارهاي متلب و گمز انجام گرفته است.

1401/07/02

Optimal Allocation of BESS with Network Reconfiguration for Mitigating Voltage Sag Problems

1/1/1900 12:00:00 AM

In this report, two real-time algorithms for optimization in a reconfigurable distribution network are proposed. Firstly, the definition and formulation of a planning algorithm in order to find the optimal size and location of Battery Energy Storage Systems (BESSs) are presented. These obtained optimal sizes and locations of BESS will be used for mitigating voltage sag problems considering both economic and technical aspects of the occurrence of voltage sag in a distribution network. This planning algorithm is defined as a nested problem, which contains a master problem and a subproblem. The master problem is formulated with the implementation of a Genetic Algorithm (GA), and the subproblem is developed to present uncertainty of load demand and wind power–based Distribution Generations (DGs) through the implementation of the Monte Carlo Simulation (MSC) method. A combination of GA with MSC will lead to optimal sizes and locations of the battery system as an output of this algorithm. In the next step, since batteries, which are obtained from the planning algorithm, have a minimum rate of charge to compensate serious network problems (such as the occurrence of voltage sags), it is reasonable to utilize the capacity of these batteries for solving other voltage–related issues (such as voltage deviations) with introducing a Post–Fault Network Reconfiguration Algorithm (PFNR). The main aim of formulation PFNR is that after the occurrence of a fault in one of the network branches, compensation of voltage deviations and also economical reconfiguration of network will be necessary. Therefore, different scenarios of using BESSs are considered for comparing this reconfiguration method with a Load Curtailment (LC) method, which is used for reconfiguration at a basic state. In addition, for modification of the Distribution Network, different scenarios of DG’s placement are considered (such as placement with sensitivity analysis and a pre-allocated model). These two algorithms, with the combination of different DG states, are implemented in a modified 33-bus distribution network, which contains different zones of industrial loads for modeling the occurrence of voltage sags. The obtained results show the effectiveness of both algorithms for compensating voltage quality problems and reduction of total network losses at the level of the distribution network with complete satisfaction of several defined constraints. The simulation procedure is done using GAMS optimization software and MATLAB.

كيفيت برق رساني , فروافتادگي ولتاژ , انحرافات ولتاژ , تلفات كل شبكه , توليدات پراكنده , سيستم ذخيره انرژي باتري , الگوريتم برنامه ريزي , بازآرايي

Power Quality , Voltage Sag , Voltage Deviations , Total Network Losses , Distributed Generation , Battery Energy Storage System , Reconfiguration

erfan kharazian

professor alireza jalilian