تعیین ظرفیت بهینه منابع ذخیره انرژی برای کنترل فرکانس ریزشبکه ها در هنگام عملکرد جزیره ای

تجدید ساختار در صنعت برق، نگرانی محیط زیستی نسبت به آلودگی نیروگاه ها، نوسانات قیمت انرژی زمینه ساز ظهور منابع تولید کننده کوچک توان مانند مورتورهای احتراق داخلی، میکروتوربین ها، سلول های خورشیدی، پیل سوختی و غیره در صنعت برق شده است. کاهش قیمت سرمایه گذاری واحدهای تولید پراکنده در سال های اخیر سبب افزایش روز افزون نفوذ این منابع در شبکه های قدرت شده است. گسترش نفوذ منابع تولید پراکنده در شبکه های ولتاژ پایین و متوسط مفهوم جدیدی به عنوان ریزشبکه را مطرح می سازد. ریزشبکه به شاخه ای از منابع تولید پراکنده و بارها گفته می شود که قابلیت بهره برداری در دو حالت متصل به شبکه و جدا از شبکه را دارا می باشد. سازماندهی منابع انرژی پراکنده در ریزشبکه ها راه حلی مناسب برای استفاده از قابلیت های این منابع جهت برآورده نمودن نیازهای الکتریکی و حرارتی بارها است. از مهمترین اهداف شکل گیری ریزشبکه ها می توان به ارتقا قابلیت اطمینان سیستم و بکارگیری انرژی حرارتی تولیدی واحدها اشاره کرد. مشخصه های ساختاری منابع انرژی پراکنده و وجود بارهای قابل قطع در ریزشبکه سبب ایجاد تفاوت بین مسائل کنترل، حفاظت، بهره برداری و استراتژی های مدیریت انرژی ریزشبکه ها با شبکه های مرسوم شده است. تمرکز اصلی این پایان نامه بر روی مسائل کنترل فرکانس و ولتاژ ریزشبکه است و هدف اصلی آن ارائه راهکار کنترلی مناسب جهت کنترل فرکانس و ولتاژ ریزشبکه در حین جزیره شدن است. برای نیل به این هدف ابتدا سیستم کنترلی برای هر واحد تولیدی ارائه شده است و جهت بررسی عملکرد پایدار منابع تولید و تست طرح کنترلی از ریزشبکه فشار ضعیف benchmark که توسط cigre tf c6.04.02 به عنوان شبکه فشار ضعیف قابل تست پذیرفته شده، استفاده شده است. در ریزشبکه تحت مطالعه در این پایان نامه از منابع تولید پراکنده شامل میکروتوربین، ژنراتور- دیزل، پیل سوختی و سلول های فتوولتائیک و نیز سیستم ذخیره ساز انرژی- باتری (bess) استفاده شده است. در این پایان نامه کنترل اولیه فرکانس در شرایط جزیره ای بر عهده bess است، لازم است که بعد از عملکرد سریع bess سایر منابع توان وارد عمل شده تا bess بتواند با یک ظرفیت باقیمانده از فرآیند کنترل خارج شود. به این ترتیب میتوان اطمینان حاصل کرد که همواره بیشترین ظرفیت رزرو چرخان در ریز شبکه وجود دارد. همچنین در این پایان نامه ظرفیت مورد نیاز باتری جهت کنترل فرکانس ریزشبکه جزیره ای تعیین شده است. به منظور بررسی صحت عمکلرد منابع تولیدی و نیز سیستم های کنترلی آنها شبکه مورد مطالعه در نرم افزار pscad/emtdc پیاده سازی شده است و مطالعات متنوعی روی آن انجام گردیده است. نتایج شبیه سازی کارآیی سیستم کنترلی را نشان می دهد و همچنین نشان می دهد که عملکرد پایدار چنین شبکه ای وابسته به حضور bess است.