30775

برنامه ريزي توسعه شبكه انتقال در حضور منابع تجديدپذير با در نظر گرفتن عدم قطعيت

كارشناسي ارشد

مهندسي برق-سيستم هاي قدرت

1400

1403/02/01

دكتر شهرام جديد

مهندسي برق

استفاده روزافزون از انرژي¬هاي تجديدپذير به ويژه باد در مقياس توان بالا مثلا در ابعاد مزرعه¬ي بادي، مزاياي متعددي دارد كه از جمله آن، مي¬توان به استحصال انرژي رايگان و بدون هزينه سوخت، كاهش تلفات و عدم انتشار آلاينده¬هاي زيست محيطي اشاره كرد. بنابراين با افزايش ورود مزارع بادي بزرگ در سيستم قدرت، شبكه انتقال كفايت لازم جهت انتقال توان به بار را از دست خواهد داد. به عبارت ديگر، با افزايش توليد در سيستم قدرت، برخي از خطوط انتقال دچار پرشدگي مي¬گردند. بنابراين، لازم است با ورود مزارع بادي و افزايش توليد سيستم قدرت، مطالعات ويژه¬اي در زمينه برنامه¬ريزي تقويت شبكه انتقال صورت پذيرد. همچنين با توجه به عدم قطعيت در سرعت باد و ذات تصادفي بودن آن، توان خروجي مزرعه بادي داراي عدم قطعيت است. همين امر موجب مي¬گردد كه توسعه شبكه انتقال در حضور مزارع بادي، نيازمند تحليل احتمالاتي باشد. لذا هدف از انجام اين پژوهش، برنامه¬ريزي توسعه شبكه انتقال در حضور منابع تجديدپذير بادي با در نظر گرفتن عدم قطعيت¬هايي شامل سرعت باد و بار مي¬باشد. در اين مطالعه از يك مدل برنامه¬ريزي غير خطي عدد صحيح آميخته (MINLP) استفاده شده است و علاوه¬بر هزينه سرمايه¬گذاري در احداث خطوط، هزينه بهره¬برداري از نيروگاه¬هاي تجديدناپذير نيز به عنوان تابع هدف تعريف شده تا مجموع اين دو هزينه مي¬نيمم گردد. شبيه¬سازي شامل افق برنامه¬ريزي 5 ساله با نرخ رشد بار 5 درصد ساليانه است كه روي شبكه نمونه¬ي 24 شينه IEEE در نرم¬افزار MATLAB انجام شده است و مسئله بهينه¬سازي با استفاده از الگوريتم فراابتكاري ازدحام ذرات (PSO) حل مي¬گردد. براي مدل¬سازي عدم قطعيت در بار و سرعت باد از يك روش احتمالاتي مبتني بر توابع چگالي احتمال استفاده شده است. همچنين براي اين كه نتايج دقيق¬تر و مدل¬سازي مسئله به واقعيت نزديك¬تر باشد، محدوديت¬هاي تلفات و آناليز خروج تجهيزات با معيار (N-1) به قيود مسئله اضافه مي¬شود. تأثير حضور و عدم حضور منابع تجديدپذير بادي بر هزينه¬ سرمايه¬گذاري در احداث خطوط بررسي شده است. همچنين با اضافه كردن مزارع بادي به شين¬هاي ديگر شبكه، اثر عمق نفوذ منابع بادي بر هزينه¬هاي بهره¬برداري و سرمايه¬گذاري نيز مورد بررسي قرار گرفته است. مسئله برنامه¬ريزي توسعه شبكه انتقال به دو صورت استاتيكي و ديناميكي مدلسازي شده است. در نهايت مشاهده مي¬شود كه در حضور منابع بادي، هزينه¬هاي بهره¬برداري و سرمايه¬گذاري كاهش يافته و با افزايش عمق نفوذ منابع بادي نيز اين هزينه¬ها كاهش مي¬يابند. برنامه¬ريزي ديناميكي نيز باعث كاهش هزينه¬هاي بهره¬برداري و سرمايه¬گذاري مي¬شود. اضافه شدن محدوديت¬هاي تلفات و آناليز خروج تجهيزات با معيار (N-1) نيز باعث افزايش هزينه¬هاي بهره¬برداري و سرمايه¬گذاري مي¬گردد.

1403/02/09

Transmission network expansion planning in the presence of renewable resources considering uncertainty

1/1/1900 12:00:00 AM

The increasing use of renewable energies, especially wind at a high power scale, for example, in the dimensions of a wind farm, has many advantages, including the extraction of free energy without fuel costs, reduction of losses and non-emission of pollutants. environmental noted. Therefore, with the increase in the entry of large wind farms in the power system, the transmission network will lose the necessary sufficiency to transfer power to the load. In other words, with the increase in production in the power system, some transmission lines become full. Therefore, with the arrival of wind farms and the increase in power system production, it is necessary to carry out special studies in the field of planning to strengthen the transmission network. Also, due to the uncertainty in the wind speed and its random nature, the output power of the wind farm has uncertainty. This causes the expansion of the transmission network in the presence of wind farms to require probabilistic analysis. Therefore, the purpose of this research is to plan the expansion of the transmission network in the presence of renewable wind sources, taking into account uncertainties including wind speed and load. In this study, a mixed integer non-linear programming model (MINLP) is used, and in addition to the investment cost in the construction of lines, the operating cost of non-renewable power plants is also defined as an objective function up to the total These two costs are halved. The simulation includes a 5-year planning horizon with a load growth rate of 5% per year, which has been performed on the IEEE 24-bus sample network in MATLAB software, and the optimization problem using the particle swarm meta-heuristic algorithm (PSO). It is solved. A probabilistic method based on probability density functions has been used to model uncertainty in load and wind speed. Also, in order for the results to be more accurate and the modeling of the problem to be closer to reality, the limits of losses and the analysis of equipment exit with the criterion (N-1) are added to the constraints of the problem. The effect of the presence and absence of renewable wind sources on the cost of investment in the construction of lines has been investigated. Also, by adding wind farms to other grids, the effect of the penetration depth of wind resources on operating and investment costs has also been investigated. The problem of planning the expansion of the transmission network is modeled in both static and dynamic ways. Finally, it can be seen that in the presence of wind sources, the operating and investment costs are reduced, and with the increase in the penetration depth of wind sources, these costs are also reduced. Dynamic planning also reduces operating and investment costs. The addition of loss limits and the analysis of equipment exit with (N-1) criterion also increases the operating and investment costs.

برنامه ريزي توسعه شبكه انتقال , منابع تجديدپذير بادي , مدل سازي عدم قطعيت , الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات

Transmission network expansion planning , Wind renewable resources , Uncertainty modeling , Particle swarm optimization algorithm

Erfan Shamsi

dr. Shahram Jadid