25654

برنامه ريزي توسعه سيستم هاي توزيع برق و گاز با هدف بهبود تاب آوري

دكتري

مهندسي برق قدرت

1400

1400/08/15

احد كاظمي

فرخ اميني فر

مهندسي برق

به‌طور سنتي سيستم‌هاي قدرت به‌گونه‌اي طراحي و برنامه‌ريزي مي‌شدند كه تحت شرايط عادي و با قابليت اطمينان بالا بهره‌برداري شوند و در مقابل پيشامدهاي مورد انتظار مقاوم باشند. در سال‌هاي اخير، نرخ وقوع خاموشي‌هاي گسترده سيستم قدرت ناشي از حوادث طبيعي شديد نظير طوفان در نقاط مختلف جهان افزايش يافته است. درنتيجه، در چند سال اخير انجام مطالعات تاب‌آوري در سطوح مختلف سيستم قدرت با هدف بررسي اثرات اين حوادث موردتوجه پژوهشگران قرار گرفته است. در اين رساله به دنبال توسعه روش‌هاي بهبود تاب‌آوري سيستم‌هاي توزيع برق در مقابل طوفان هستيم. در بخش اول، يك روش تصادفي دومرحله‌اي به‌منظور طراحي بلندمدت سيستم‌هاي توزيع برق در مقابل طوفان ارائه مي‌گردد. در روش پيشنهادي، تصميمات مقاوم‌سازي خطوط، مكان‌يابي توليدات پراكنده، تخصيص ژنراتورهاي اضطراري قابل حركت و نصب كليد در مرحله اول اتخاذ مي‌شوند. در مرحله دوم، هزينه‌هاي بهره‌برداري سيستم در شرايط بهره‌برداري عادي و اضطراري حداقل مي‌شوند. همچنين، با بهره‌گيري از منحني آسيب‌پذيري تجهيزات در طوفان، عدم قطعيت خرابي خطوط مدل مي‌شوند. در بخش دوم، به دنبال ارائه يك مدل بهينه‌سازي سه مرحله‌اي جديد براي دريافت تأثير استراتژي تشكيل ريزشبكه پس از وقوع طوفان بر روي تصميمات برنامه‌ريزي هستيم. در اين روش، تصميمات برنامه‌ريزي و اقدامات بهره‌برداري نظير تشكيل ريزشبكه، قابليت كنترل بار و بازآرايي شبكه از طريق سه مرحله با عدم قطعيت‌هاي خرابي خطوط و تقاضاي بار يكپارچه مي‌شوند. در بخش سوم، يك روش تصادفي براي برنامه‌ريزي توسعه سيستم توزيع برق ارائه مي‌شود كه در اين روش وابستگي شبكه برق به شبكه توزيع گاز طبيعي مدل شده است. هر يك از بخش‌هاي پژوهش، با تعريف مطالعات موردي مناسب شبيه‌سازي و تحليل مي‌شوند. نتايج پژوهش كارايي و اثربخشي روش‌هاي پيشنهادي را در بهبود تاب‌آوري سيستم‌هاي توزيع برق نشان مي‌دهند.

1400/09/14

Planning of electricity and gas distribution systems with the aim of resilience improvment

11/6/2022 12:00:00 AM

Traditionally, power systems have been designed and programmed to operate under normal, high-reliability conditions and to withstand expected events. In recent years, the rate of widespread power outages caused by severe natural disasters such as hurricanes in different parts of the world has increased. As a result, in recent years, resilience studies at various levels of the power system with the aim of investigating the effects of these events have been considered by researchers. In this paper, we seek to develop methods to improve the resilience of power distribution systems against storms. In the first part, a two-stage stochastic method for long-term design of power distribution systems is presented. In the proposed method, decisions on line hardening, location of distributed generation, allocation of portable emergency generators and switch installation are made in the first stage. In the second stage, the operating costs of the system are minimized in normal and emergency conditions. Also, using the component vulnerability curve in storms, line failure uncertainties are modeled. In the second part, we seek to present a new three-stage optimization model to understand the effect of microgrid formation strategy after a storm on planning decisions. In this method, planning decisions and operation measures such as microgrid formation, load control capability and network reconfiguration are integrated through three stages with no line outage uncertainties and load demand. In the third section, a stochastic method for planning the development of the electricity distribution system is presented, in which the dependence of the electricity network on the natural gas distribution network is modeled. Each part of the research is simulated and analyzed by defining appropriate case studies. The results show the efficiency and effectiveness of the proposed methods in improving the resilience of power distribution systems.

تحليل تاب‌آوري , برنامه‌ريزي سيستم توزيع برق , بهينه‌سازي تصادفي , تشكيل ريزشبكه , سيستم توزيع گاز طبيعي

Resilience analysis , Electrical distribution system planning , Stochastic optimization , Migrogrid formation , Natural gas distribution system