در این رساله، برنامه های پاسخگویی بار (demand response) که در اکثر بازارهای برق جهان اجرا می شوند، به سبک جدیدی کلاسه بندی شده اند. این برنامه های نه گانه به دو گروه عمده تشویق محور و زمان محور و همچنین برنامه های تشویق محور به سه زیر گروه تشویق محور داوطلبانه (فاقد جریمه)، تشویق محور اجباری (مبتنی برجریمه) و تشویق محور مبتنی بر تسویه بازار تقسیم شده اند. سپس مدل های اقتصادی این برنامه ها که برای بارهای پاسخگو به قیمت طراحی شده اند، برپایه "الاستیسیته قیمتی تقاضا" و "تابع سودمندی مشتری" استخراج گردیده اند. در این رساله، مدل های تک دوره ای، چند دوره ای و مدل ترکیبی پاسخگویی بار به صورت خطی و غیر خطی استخراج شده است که تاثیر اجرای هرگونه برنامه پاسخگویی بار اعم از برنامه های پاسخگویی بار زمان محور و برنامه های پاسخگویی بار تشویقی محور را مدل می کند. در این مدل از مفهوم الاستیسیته خودی و الاستیسیته متقابل برای مدل کردن رفتار مشتریان استفاده شده است. از آنجا که تاثیر برنامه های پاسخگویی بار بر معیارهای سیستم از قبیل میزان کاهش اوج تقاضا، میزان کاهش انرژی مصرفی، ضریب بار، فاصله بین اوج و دره، میزان افزایش نقطه دره و مبلغ قبض برق مشتری متفاوت است و همچنین وزن هرکدام از معیارها از نقطه نظر مشتری، شرکت های فروشنده انرژی الکتریکی، اپراتور مستقل سیستم و قانونگذار یکسان نیست، به منظور بهینه سازی نسبی همه اهداف، اولویت بندی اجرای برنامه های فوق الذکر با استفاده از روش های تصمیم گیری چند شاخصه(madm) طبق یک الگوریتم ابداعی انجام شده است. همچنین در این رساله، کاربردهای مختلف مدل پیشنهادی مزبور در زمینه های متفاوت و گسترده سیستم های قدرت و بازارهای برق از قبیل تاثیر برنامه ها بر منحنی مصرف برق، ارزیابی اجرای برنامه-های قیمت گذاری زمان استفاده، تعیین ظرفیت ذخیره چرخان در بازار و جایابی بهینه آن، تاثیر برنامه-ها بر روی جهش های قیمت برق، مدیریت تراکم و افزایش ظرفیت انتقال در دسترس، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. توسعه مدلهای غیرخطی برنامه های پاسخگویی بار مانند مدل های توانی، نمایی، لگاریتمی و مقایسه تاثیر آن ها بر مشخصات منحنی بار با مدل خطی نیز از جمله مواردی است که در این رساله به آن پرداخته شده است.

با ایجاد تحولات در بخش انرژی الکتریکی و به وجود آمدن بازارهای رقابتی، سیستم سنتی دچار تغییر ساختار شده و اجزا آن به صورت بازیگران مستقل با اهداف و سلایق متفاوت و بعضاً متعارض درآمده اند. شرکت های تولید انرژی الکتریکی به تولید و فروش انرژی به صورت رقابتی در بازارهای عمده فروشی پرداخته و خرده فروشان نیز برق را از بازار خرده فروشی خریداری کرده و به مشتریان می فروشند. در بهره برداری از بازارهای برق مشکلات عدیده ای همچون بی ثباتی قیمت ها و بروز تراکم در شبکه بوقوع پیوست. لذا عوامل اداره کننده بازار به سرعت دریافتند که رفع مشکلات فوق بدون دخالت دادن مشترکین در بازار امکان پذیر نیست. بنابرین به دنبال راه حلی بودند تا زمینه ی حضور فعال منابع سمت مصرف را فراهم کنند. در این تحقیق منابع سمت مصرف شبیه سازی شده و به صورت فعال در بازار شرکت داده شده اند. هدف از اجرای این پایان نامه بررسی نقش برنامه های پاسخ گویی بار در عملکرد فنی و اقتصادی سیستم قدرت تجدید ساختار شده است. برای این منظور با پیشنهاد یک الگوریتم سه مرحله ای در قالب یک مسأله بهینه سازی چند هدفه به بررسی این موضوع پرداخته شده است. در مرحله ی اول الگوریتم پیشنهادی، از یک مدل اقتصادی برای مدل سازی بارهای پاسخگو استفاده شده است که در آن بارهای پاسخگو براساس ضرایب الاستیسیته مدل سازی شده اند. در مرحله ی دوم، میزان بهینه رزرو بر مبنای منحنی هزینه و منحنی خسارت مشترکین تعیین می گردد. در مرحله ی پایانی پایان نامه، با توجه به دو مرحله ی اول، مسأله ی بهینه سازی اصلی در قالب سه تابع هدف، که عبارتنداز کمینه سازی هزینه تأمین انرژی و هزینه مشارکت بارهای پاسخ گو، کمینه سازی تلفات کل شبکه و بیشینه سازی ظرفیت دردسترس انتقال atc، توسط بسته ی نرم افزاری الگوریتم ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی جمعی ذرات (pso) پیاده سازی می شود. به این ترتیب در این قسمت میزان تولید واحدهای تولیدی و میزان مشارکت بارهای پاسخگو در بازار روز بعد به دست می آیند. در نهایت با محاسبه ی هزینه ی قیود (شامل تراکم و تلفات)، به این نتیجه رسیده می شود که، با دخالت دادن مشترکین در بازار، هزینه ی قیود، کاهش می یابد. بازار برق نیز به صورت بازار روز بعد و با مدل متمرکز بهره برداری می شود، به قسمی که هزینه برای مصرف کنندگان حداقل و همچنین ایمنی موردنیاز سیستم ارضا شود. مطالعات عددی بر روی شبکه تست 57 شین ieee انجام شده است.

چکیده ظرفیت حرارتی دینامیکی، ظرفیت حرارتی واقعی یک خط انتقال است که با توجه به شرایط آب و هوایی، ساختمان هادی خط و نیز موقعیت جغرافیایی آن، تعیین می شود. اهمیت استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال، با توجه به دلایل ایجاد تراکم در سیستم انتقال و نیز روش های مختلف پیش گیری از وقوع تراکم در سیستم، با بررسی مزایا و معایب این روش ها، از لحاظ فنی، اقتصادی و اجتماعی مشخص می شود. در این پایان نامه، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط انتقال ، در مسأله ی مدیریت تراکم سیستم انتقال، مورد بررسی قرار می گیرد. مدیریت تراکم در محیط تجدید ساختار یافته، به معنای بکارگیری روش هایی با هدف پیش گیری از وقوع تراکم و همچنین روش های رفع تراکم، در صورت وقوع تراکم می باشد. روش های پیش گیری از وقوع تراکم، روش هایی هستند که در باز ه های زمانی بلند مدت و پیش از رسیدن به زمان بهره برداری، با هدف تخصیص ظرفیت انتقال به متقاضیان استفاده از این ظرفیت، بکار می روند. مسأله ی اصلی در این روش ها، محاسبه ی ظرفیت انتقال در دسترس، بین دو ناحیه و یا دو شین از شبکه است که متقاضی تبادل توان هستند. در این پایان نامه، این ظرفیت انتقال در دسترس، بر خلاف روش های کنونی که با توجه به ظرفیت های حرارتی استاتیکی به محاسبه ی این ظرفیت می پردازند، با توجه به پیش بینی شرایط آب و هوایی برای یک بازه ی زمانی مورد نظر، محاسبه می شود. نتایج انجام محاسبات نشان می دهد که استفاده از ظرفیت شبه دینامیکی حاصل از پیش بینی شرایط آب و هوایی، قابلیت انتقال در دسترس را به میزان چشمگیری افزایش می دهد. روش های مربوط به رفع تراکم در زمان بهره برداری، روش-های سریعی هستند که در هنگام وقوع تراکم در سیستم، به حل مسأله ی تراکم می پردازند. اساس کار این روش ها، تشخیص و سپس رفع تراکم است. وقوع تراکم در سیستم، با توجه به ظرفیت حرارتی خطوط سیستم و میزان بار خط، تشخیص داده می شود. در این پایان نامه، نشان داده می شود که چنانچه از ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط استفاده شود، می توان وقوع تراکم در سیستم را به درستی تشخیص داد. در این پایان نامه، روش تغییر الگوی تولید برای رفع تراکم بکارگرفته می شود که در این روش، با حل یک مسأله ی بهینه سازی، میزان تغییر تولید ژنراتورها به منظور رفع تراکم از سیستم، تعیین می شود. تعیین تعداد واحدهای مشارکت کننده در مسئله-ی مدیریت تراکم با اهداف مختلف، در مراجع مختلف مورد بحث واقع شده است ولی تاکنون، مسأله ی بکارگیری ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط و همچنین ملاحظات عملی مربوط قابلیت واحدهای تولیدی در کاهش و یا افزایش توان تولیدی در زمان معین، در حل مسأله ی مدیریت تراکم، مورد توجه قرار نگرفته است. در این پایان نامه، قیود مسأله ی بهینه سازی به گونه ای اصلاح می شوند که ظرفیت حرارتی دینامیکی خطوط به همراه زمان رفع تراکم، وارد مسأله شوند. نتایج انجام محاسبات، تاثیر استفاده از ظرفیت حرارتی دینامیکی در کاهش هزینه های مدیریت تراکم و نیز جلوگیری از فروپاشی شبکه را نشان خواهند داد. در این پایان نامه، با توجه به تعریف ظرفیت های کوتاه مدت و اضطراری، زمان رفع تراکم از سیستم، تعیین می شود و تاثیر لحاظ این پارامتر مهم، در نتایج حل مسأله با روش های مختلف انتخاب واحدهای مشارکت کننده در مدیریت تراکم، نشان می دهد که تعداد واحدهای مشارکت کننده و میزان تغییر تولید واحدها می تواند بسیار متفاوت باشد نسبت به وقتی که زمان رفع تراکم، در حل مسأله لحاظ نمی شود. دراین پایان-نامه، محاسبات مربوط به ظرفیت حرارتی دینامیکی در محیط نرم افزار matlab انجام شده و از طرفی، مدلسازی و محاسبات سیستم، در محیط نرم افزار digsilent انجام گرفته است. امکان تبادل اطلاعات بین این دو نرم افزار، از طریق ایجاد یک واسط نرم-افزاری با استفاده از زبان برنامه نویسی dpl، مهیا شده است. مسأله ی بهینه سازی، با استفاده از جعبه ابزار بهینه سازی نرم افزار matlab، حل شده و سیستم های 6 و 30 باسه ی تغییر یافته ی ieee، به عنوان سیستم های تست، بکار رفته است.

پیشرفت های دو دهه اخیر در فناوری ساخت سلول های فتوولتائیک، نیروگاه های فتوولتائیک چند ده مگاواتی را به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده در بسیاری از کشورهای صنعتی و در حال توسعه مطرح نموده است. یکی از چالش های اصلی در نیروگاه های فتولتائیک توان بالا، مسأله طراحی سیستمی آن ها می باشد. تاکنون مطالعات فراوانی در رابطه با ساختارهای نیروگاه های فتوولتائیک صورت گرفته است. از دیدگاه مبدل های الکترونیک قدرت می توان ساختارهای موجود در نیروگاه های خورشیدی را در چهار گروه متمرکز، رشته ای، چندرشته ای و مدولار طبقه بندی نمود که این ساختارها از لحاظ هزینه و بازده با یکدیگر متفاوت می باشندکه مقایسه بین ساختارها با استفاده از معیار "هزینه انرژی تراز شده" صورت می گیرد. این معیار به صورت نسبت کل هزینه در طول عمر مفید یک نیروگاه بر کل انرژی تولیدی از نیروگاه در طول عمر مفید آن تعریف می گردد.از سوی دیگرنحوه برقراری اتصالات میان اینورترها و پانل های فتوولتائیک، تأثیر چشم گیری بر قابلیت اطمینان کلی سیستم دارد و قابلیت اطمینان ساختارهای مختلف با یکدیگر متفاوت می باشند، این در حالی است که اثر قابلیت اطمینان سیستم در شاخص هزینه انرژی تراز شده لحاظ نگردیده است. در این پایان نامه، ابتدا نحوه محاسبه قابلیت اطمینان ساختارهای مرسوم فتوولتائیک با استفاده از روش مارکوف بیان می شود. سپس به-منظور مقایسه فنی- اقتصادی میان این ساختارها، معیار هزینه انرژی تراز شده به گونه ای بازتعریف می شود که علاوه بر در نظر گرفتن عواملی همچون هزینه سرمایه گذاری و بازده، در برگیرنده پارامتر قابلیت اطمینان ساختار نیز باشد. این معیار، هزینه انرژی تراز شده موثرنامیده می شود. در ادامه، بر مبنای ایده پیشنهاد شده در این شاخص، روشی برای طراحی بهینه یک نیروگاه فتوولتائیک از لحاظ هزینه سرمایه گذاری و بازدهی اقتصادی پیشنهاد می گردد. در این روش، مسأله طراحی سیستمی یک نیروگاه فتوولتائیک به صورت یک مسأله ریاضی فرمول بندی می شود که با حل این مسئله، متناسب با سطح توان نیروگاه، بهترین سایز اینورتر و همچنین مناسب ترین نحوه چیدمان پانل های فتوولتائیک مشخص می شود. چالش دیگری که با افزایش ضریب نفوذ نیروگاه های خورشیدی متصل به شبکه مطرح می گردد تاثیر دینامیکی متقابل این نیروگاه ها با شبکه قدرت می باشند، که دینامیک آن ها به طور غالب، متأثر از دینامیک فیلترهای مبدل های الکترونیک قدرت و مدارهای کنترل آن می باشد. در ساختارهای غیر متمرکز، تعداد مبدل ها و کنترل کننده های آنها به طور چشمگیری افزایش می یابد که در اثر افزایش درجه سیستم قدرت، این مبدل-های الکترونیکی می توانند بالقوه بر دینامیک کل سیستم قدرت تاثیر گذار باشند. با توجه به ماهیت انرژی خورشیدی، نقطه کار نیروگاه های فتوولتائیک در طول روز در محدوده وسیعی تغییر می کند. تغییرات وسیع نقطه کار نیروگاه خورشیدی به ویژه در توان های بالا می-تواند بر رفتار دینامیکی سیستم قدرت متصل به نیروگاه تاثیر گذار باشد. دربخش دوم این پایان نامه یک سیستم نمونه، متشکل از منابع سوخت فسیلی و نیروگاه های فتوولتائیک مورد مطالعه قرار می گیرد که در این مطالعه، ابتدا مدل خطی سیستم را بدست آورده، سپس با استفاده از آنالیز سیگنال کوچک، اثر تغییر نقاط عملکرد نیروگاه های فتوولتائیک بر پایداری دینامیکی شبکه قدرت بررسی می-شود. در ادامه به منظور اطمینان از صحت مدل تحلیلی ارائه شده، سیستم را به صورت غیرخطی شبیه سازی نموده وبا اعمال یک اختلال کوچک به سیستم، پایداری دینامیکی آن ارزیابی گردید.

مدیریت ریسک در بازار برق شامل دو جنبه ی کنترل ریسک و ارزیابی ریسک است. برای کنترل ریسک باید از راه کارهای پوشش ریسک و بهینه سازی سبد سرمایه گذاری استفاده کرد. در بازار برق رقابتی، یک کمپانی تولید انرژی می تواند ریسک های تجاری خود را از طریق فروش انرژی تولیدی خود در بازارهای مختلف، از جمله بازار لحظه ای و انواع قراردادهای دوجانبه، کنترل کند. مسأله این است که چگونه و چقدر از توان تولیدی را در هر بازار مشارکت دهد تا در نهایت سود کلی ماکزیمم و ریسک متناظر با آن مینیمم گردد. در این پایان نامه، با توجه به رشد روز افزون نیروگاه های بادی، تجارت انرژی بادی در بازار برق بصورت رقابتی و فاقد حمایت های دولتی در نظر گرفته می شود و همچنین فرض می شود نفوذ نیروگاههای بادی در تولید شبکه های قدرت به قدری زیاد باشد که بتوانند با توجه به ماهیت تولیدشان، در بازار رقابتی تولید وارد شوند و حتی جریمه عدم تعادل به آنها تعلق گیرد. بنابراین تجارت انرژی بادی دارای ریسک های زیادی از جمله عدم قطعیت در تولید بادی، تغییرات قیمت انرژی و تغییرات نرخ جریمه ی عدم تعادل خواهد بود. در این پایان نامه، با استفاده از تئوری مدرن سبد سرمایه گذاری با در نظر گرفتن ریسک های قیمت، تغییرات نرخ جریمه و عدم قطعیت در تولید بادی، سعی بر یافتن مقدار بهینه ی فروش توان تولیدی نیروگاه بادی در هر یک از بازارها است که برای این منظور، به علت وجود خطای پیش بینی تولید لازمست بهترین مقدار فروش در کل بازارها با توجه به ریسک گریزی تصمیم گیرنده بدست آورده شود. با این روش، ریسک مربوط به مشارکت نیروگاه بادی در بازار برق پوشش داده شده و همزمان سود بهینه می گردد. این بهینه سازی توسط مصالحه ی بین سود انتظاری و ریسک با لحاظ شاخص ریسک گریزی تصمیم گیرنده، حاصل می شود. فرآیند تخصیص انرژی نیروگاه بادی بین بازارهای مختلف، منجر به شکل گیری دو تابع هدف می شود که برای بهینه سازی آنها از نرم افزار gams استفاده می شود. به منظور ارزیابی ریسک روش پیشنهادی از شاخص ارزش در معرض ریسک، استفاده می شود. برای تست، آنالیز حساسیت و یافتن ارزش در معرض ریسک روش پیشنهادی از داده های پیشین بازار برق اسپانیا استفاده شده است.

ساختار صنعت برق در بسیاری از کشورهای جهان در حال گذار از فضای انحصاری به فضای رقابتی است. در این فرآیند که تحت عنوان کلی تجدیدساختار در صنعت برق پیگیری می شود، کشورهای مختلف با مدل های متفاوتی در جهت خصوصی سازی و رقابتی کردن این صنعت در حال حرکتند. تجدیدساختار در صنعت برق مسائل مختلف بهره برداری و برنامه ریزی صنعت برق را تحت تأثیر قرار داده است و مسائل جدیدی نیز در این حوزه ها متولد شده اند. در فضای رقابتی صنعت برق و با شکل گیری بازارهای مختلف برای انرژی، یکی از مسائل با اهمیت که نقش کلیدی را در برنامه ریزی شرکت های تولیدی، خریداران و بهره بردار سیستم ایفا می کند، مسئله قیمت انرژی برق و نحوه تعیین آن می باشد. برهمین اساس روش های مختلفی به منظور تعیین قیمت انرژی در بازارهای برق به کار گرفته می شود که هدف اصلی در همه ی آن ها برقراری عدالت و افزایش رفاه اجتماعی می باشد. یکی از سیستم های قیمت گذاری انرژی در بازارهای برق که در طی چند سال اخیر بسیار مورد توجه بازارهای برق بزرگ و پیشرو در جهان (همچون بازارهای برق آمریکا) بوده است روش قیمت گذاری حاشیه ای محلی می باشد. در این روش برخلاف سایر روش-های قیمت گذاری، با توجه به سیستم قدرت و محدودیت های موجود در آن، قیمت انرژی در هر باس تعیین می گردد که از این لحاظ می تواند موجب افزایش عدالت در قیمت گذاری انرژی الکتریکی نسبت به سایر روش ها گردد. از روش های متنوعی در محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی در سیستم های قدرت بهره برده می شود که همه ی آن ها مبتنی بر دو الگوریتم پخش بار بهینه در حالت ac یا dc (acopf و dcopf) می باشند. الگوریتم بر پایه acopf دارای نتایج دقیق و در عین حال بسیار زمان بر و کند می باشد در حالیکه الگوریتم بر پایه dcopf به واسطه ی در نظر نگرفتن تلفات در سیستم قدرت، دارای نتایج با دقت کم و با سرعت عملکرد بسیار بالا می باشد. لذا افزایش دقت و بهبود عملکرد در روش محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی بر پایه dcopf، به یکی از مسائل مورد توجه در تحقیقات بدل شده است. یکی از رایج ترین روش های مورد استفاده در این زمینه، استفاده از الگوریتم های مختلف به منظور در نظر گرفتن تلفات در سیستم و تخصیص بهینه آن در روش dcopf می باشد. روش های مختلفی برای این منظور استفاده شده است که از آن جمله می توان به روش های تخصیص به تناسب، فاکتور تحویل و بار گرهی مجازی اشاره داشت. یکی از مهمترین نقاط ضعف در روش های مذکور، در نظر نگرفتن شرایط واقعی سیستم قدرت و موقعیت باس ها در آن می باشد که به همین دلیل تخصیص تلفات انجام شده در این روش ها با شرایط واقعی سیستم منطبق نبوده و نمی تواند در کاهش خطای روش مبتنی بر dcopf چندان مفید باشد. به همین دلیل در این پایان نامه برای اولین بار از دو الگوریتم: فرمول تلفات و تخصیص تلفات به کمک ردیابی توان، در قالب الگوریتم های محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی استفاده شده است که الگوریتم های مذکور با توجه به در نظر گرفتن شرایط واقعی سیستم قدرت، می توانند از عملکردی موفق در تخصیص بهینه تلفات در سیستم قدرت برخوردار باشند. لذا در این پایان نامه براساس الگوریتم ارائه شده، در هر مرحله، الگوریتم dcopf اجرا می گردد و سپس با استفاده از نتایج بدست آمده از آن، تلفات در سیستم محاسبه شده و به کمک الگوریتم های تخصیص تلفات پیشنهادی، تلفات به باس های سیستم تخصیص می یابد و سپس مجدداً الگوریتم dcopf اجرا می گردد و این پروسه تا زمانی که تلفات در سیستم به حد قابل قبولی از خطا دست یابد تکرار خواهد شد و در آخرین مرحله نیز با استفاده از نتایج بدست آمده و الگوریتم های مرسوم، قیمت حاشیه ای محلی در هر باس سیستم تعیین می گردد. همچنین در این پایان نامه به منظور سنجش دقیق نحوه عملکرد روش های پیشنهادی، سایر روش های مرسوم (تخصیص به تناسب، فرمول تلفات، بار گرهی موهومی و dcopf) نیز شبیه سازی شده و نتایج حاصل از آن ها بر روی سیستم تست ieee 30bus ارائه شده است که با نتایج حاصل از روش های پیشنهادی و روش acopf (به عنوان روش معیار) مقایسه شده است. نتایج عددی بدست آمده از بررسی روش های پیشنهادی بر روی شبکه آزمون و مقایسه با روش های مذکور نشان می دهد که روش های پیشنهادی توانسته اند در بهبود خطا در روش dcopf، به طرز چشمگیری موثر واقع شده و با حفظ سرعت عملکرد بالای الگوریتم dcopf، خطای آن را نیز در حد قابل قبولی کاهش دهد.

حفظ پایداری شبکه ی پس از وقوع اغتشاشات و خطاها برای بهره بردار شبکه، مصرف کنندگان و حتی دولت ها امری ضروری به شمار می رود. شبکه های قدرت بزرگ به منظور کاهش نیاز به ذخیره ی چرخان، افزایش قابلیت اعتماد شبکه و نیز توسعه ی بازار برق به یکدیگر متصل می شوند. اتصال شبکه های بزرگ از طریق خطوط انتقال ضعیف باعث ظهور مودهای نوسانی با میرایی پایین شده است. این نوسانات کم میرا باعث محدود شدن حد توان انتقالی خطوط و در بعضی موارد منجر به از دست رفتن سنکرونیزم شبکه و بروز خاموشی های گسترده شده است. راه سنتی برای افزایش میرایی مودهای الکترومکانیکی افزایش گشتاور میراکننده با افزودن سیگنال مناسب به سیستم تحریک ژنراتورهای سنکرون از طریق پایدارسازهای سیستم قدرت می باشد. با وجود اینکه پایدارسازهای معمولی عملکرد مطلوبی برای بهبود میرایی مودهای محلی از خود نشان می دهند، معمولاً عملکرد مطلوبی برای میرایی مودهای بین ناحیه ای ندارند. در سال های اخیر افزودن حلقه های کنترلی اضافی به ادوات facts به منظور بهبود پایداری شبکه ی قدرت بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این تجهیزات با تنظیم توان راکتیو تزریقی به خط یا تنظیم راکتانس موثر خط قابلیت بالایی در بهبود میرایی مودهای بین ناحیه ای دارند. گسترش سیستم های اندازه گیری ناحیه گسترده (wams) امکان ارسال سیگنال های فیدبک دوردست به کنترل کننده های شبکه را فراهم کرده است. این سیگنال ها در اغلب موارد تأثیر بیشتری در بهبود میرایی نوسانات شبکه دارند. هماهنگی کنترل کننده های شبکه برای کسب بهترین عملکرد دینامیکی شبکه امری ضروری است. تنظیم هماهنگ پایدارکننده های شبکه ی قدرت و کنترل کننده های tcsc بر مبنای بهینه سازی با کمک الگوریتم ژنتیک مسأله ای است که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد تنظیم هماهنگ کنترل کننده های شبکه ی قدرت تأثیر قابل توجهی در بهبود میرایی نوسانات الکترومکانیکی شبکه دارد.کنترل کننده های رایج سیستم قدرت بر مبنای یک مدل خطی شده از سیستم حول یک نقطه ی کار مشخص طراحی می شوند. این کنترل کننده ها تضمینی برای عملکرد مقاوم در شرایط مختلف بهره برداری ندارند. در سال های اخیر توجه زیادی به روش های کنترل مقاوم برای طراحی کنترل کننده های که نسبت به نامعینی ها و اغتشاشات موجود در سیستم مقاوم باشند، شده است. طراحی یک کنترل کننده ی ناحیه گسترده به روش h_? به منظور بهبود میرایی نوسانات بین ناحیه ای در این پایان نامه ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده ی h_? علیرغم پیچیده تر بودن طراحی و پیاده سازی آن، در میرایی نوسانات توان پس از رخداد اغتشاش عملکرد بهتری نسبت به کنترل کننده های رایج دارد.

در این پایان نامه ژنراتور القایی دو سو تغذیه به عنوان یکی از معمول ترین ژنراتورهای مورد استفاده در نیروگاه های بادی و روند کنترل توان در این ماشین مورد بررسی قرار می گیرد. در ماشین القایی دو سو تغذیه می توان توان الکتریکی استاتور متصل به شبکه را از طریق اعمال ولتاژهای مناسب به سیم پیچی های روتور کنترل نمود. در دسته ای از روش های کنترل توان در این نوع ماشین موسوم به روش های مستقیم کنترل توان، با نادیده گرفتن مقاومت استاتور و ثابت در نظرگرفتن شار استاتور و همچنین استفاده از معادلات دینامیکی دو محوری ماشین، می توان توان اکتیو و راکتیو استاتور ماشین را به طور مستقل کنترل نمود. برای این منظور، توان راکتیو و اکتیو به ترتیب از طریق تنظیم اندازه ی مولفه های شار روتور در راستای محور افقی و عمودی در مختصات مرجع منطبق بر شار استاتور کنترل می گردند. اما در واقعیت به دلیل وجود مقاومت استاتور، شار استاتور ثابت نبوده و اندازه و سرعت چرخش بردار آن با تغییرات جریان استاتور و توان تغییر می کند. این موضوع موجب از بین رفتن استقلال کنترل مولفه های توان در این روش خواهد شد. به منظور رفع این مشکل روش کنترل مستقیم و مستقل توان در مرجع منطبق بر شار شبکه معرفی شده است. در این پایان نامه ضمن نشان دادن مستقل بودن کنترل توان اکتیو و راکتیو، نشان داده می شود که نوسانات کم میرا در خروجی های این سیستم کنترل وجود دارد. این نوسانات در شبیه سازی به کمک نرم افزار matlab در خروجی های سیستم از قبیل شار استاتور و روتور، توان های اکتیو و راکتیو استاتور و نیز گشتاور الکترومغناطیسی ژنراتور مشاهده می شود. با فرض ثابت بودن ولتاژ استاتور و فرکانس آن که پارامترهای وابسته به شبکه هستند، مدل خطی سیستم بدست آمده و با بررسی مقادیر ویژه ی ماتریس انتقال حالت سیستم کنترل، وجود مدهای نوسانی با میرایی ناچیز نشان داده خواهد شد. با توجه به میرایی کم این مدها و تأثیر قابل توجه آن ها بر شارهای محور حقیقی و موهومی استاتور و در نتیجه گشتاور و مولفه های توان، ابتدا امکان اصلاح و بهبود میرایی این مدها با تغییر ضرایب کنترل کننده های انتگرالی-تناسبی، مورد ارزیابی قرار گرفته و پس از مشخص شدن ناممکن بودن این موضوع در محدوده-ی%100± مقادیر مورد استفاده در سیستم بهبود نیافته، بر اساس معادلات حالت سیستم و ماتریس انتقال حالت آن دو روش به منظور بهبود میرایی این مدها ارائه شده است. در نهایت نتایج مربوط به شبیه سازی سیستم بهبود یافته شامل شارهای محور حقیقی و موهومی استاتور و مولفه های توان و گشتاور به نمایش در خواهد آمد.

در چند دهه ی اخیر با افزایش جمعیت و گسترش شهرها و صنعت، نیاز به انرژی الکتریکی نیز افزایش یافته است، به نحوی که این نیاز هر هشت سال تقریباً دو برابر شده است. در اکثر کشورها نیروگاه ها به صورت متمرکز و با ظرفیت های بزرگ احداث شده و انرژی توسط خطوط انتقال و توزیع در دسترس مصرف کنندگان قرار می گیرد. برای پاسخگویی به این افزایش بار باید نیروگاه های جدیدی احداث شود یا نیروگاه های موجود گسترش یابند و همچنین سیستم انتقال ارتقا یابد و در برخی از موارد خطوط جدید احداث شود که در مواردی با مشکلات زیست محیطی مواجه بوده و هزینه ی بالایی را به دنبال خواهد داشت. بر اساس مطالعات انجام شده، نصب منابع تولید پراکنده (dg) در شبکه ی توزیع می تواند مزایای متعدد و مختلفی به دنبال داشته باشد، که در صورت استفاده مناسب (ظرفیت و محل نصب) می توان از مزایای آنها به صورت مطلوب استفاده نمود و معایب آنها را به حداقل خود رساند. یکی از مطالعات مهم در استفاده از dgها، تعیین ظرفیت و محل نصب آنها می باشد که آن را می توان تحت عنوان یک مسئله ی بهینه سازی مطرح کرد. در مطالعات سیستم های قدرت به علت کاهش پیچیدگی و حجم محاسبات، توان های مصرفی را ثابت در نظر می گیرند، در صورتی که در واقعیت توان مصرفی به ولتاژ و فرکانس آن وابسته است و با تغییرات آنها، توان نیز تغییر می کند. لذا مدل سازی بار می تواند در دقت مطالعات موثر بوده و نتایج (ظرفیت و محل نصب dg) را تحت تأثیر خود قرار دهد. در این پایان نامه مسئله جایابی و ظرفیت یابی dgها به عنوان مسئله ی بهینه سازی تک هدفه و چند هدفه و با لحاظ مدل استاتیکی بار مطرح شده است. در حالت اول تابع هدف تنها شامل شاخص های فنی و در حالت بعد شامل شاخص های اقتصادی می باشد. درگام بعد مسئله بر اساس دو تابع هدف فنی و اقتصادی به صورت همزمان مطرح شده و توسط الگوریتم بهینه سازی هوشمند mopso-cd بهینه سازی شده است. در ادامه یک برنامه ریزی دینامیکی برای تعیین ظرفیت و محل نصب dgها و برنامه ورود منابع به شبکه طی افق طراحی معرفی می شود. این برنامه ریزی برای بالا بردن بازدهی شبکه و استفاده ی مطلوب از مزایای منابع تولید پراکنده معرفی شده است و توسط الگوریتم برنامه ریزی پویا مسئله حل می شود

با توسعه و پیشرفت شبکه های هوشمند، اجرای بهینه برنامه های پاسخگویی بار در بهره برداری و توسعه سیستم توزیع، اهمیت ویژه ای یافته است. در این پایان نامه، روشی بهینه برای پاسخگویی بار زمان حقیقی شامل دو مرحله ، برنامه بازارگرا و برنامه شبکه گرا، در یک شبکه توزیع هوشمند ارائه می شود. مرحله اول، شامل برنامه پاسخگویی بار قیمت زمان حقیقی می باشد که قیمت گره ای زمان حقیقی و میزان بار ساعتی بهینه برای مصرف کنندگان در هر شین به صورت تعاملی بین مصرف کنندگان و شرکت برق تعیین می شود. برای تعیین میزان بار مصرف کنندگان ، در پاسخ به قیمت انرژی در هر ساعت از مفهوم الاستیسیته قیمتی تقاضا استفاده شده است. در مرحله دوم، در صورت عدم برقراری قیود بهره برداری، روشی برای اجرای بهینه برنامه های پاسخگویی بار زمان اضطراری بار ارائه شده است. در این مرحله، شرکت برق با دریافت اطلاعات مشترکین به منظور کمینه سازی هزینه برقراری قیود شبکه، بهترین ترکیب از بین پیشنهادهای کاهش و یا قطع بار مشترکین را می پذیرد. بدون از دست رفتن کلیت مسأله، از میان برنامه های پاسخگویی بار، در این مرحله فقط برنامه های پاسخگویی بار اضطراری و کنترل مستقیم بار در نظر گرفته شده است. پیاده سازی روش ارائه شده در محیط نرم افزار matlab برروی شبکه توزیع 33 باس و با لحاظ سناریو های متفاوت بهره برداری، کارآمدی مدل پیشنهادی را نشان داده است.

طراحی یکی از زمینه¬های بسیار مهم در مهندسی مکانیک می¬باشد. در طراحی سازه¬ی ماشین-ابزارها فاکتور مهمی که طراح باید مدنظر قرار دهد سفتی سازه می¬باشد. عوامل زیادی در سفتی نهایی سازه¬ی طراحی شده تأثیرگذار هستند که از مهمترین آنها می¬توان به جنس ماده¬ی انتخابی برای سازه و شکل مقاطع استفاده شده برای قسمت¬های مهم سازه مانند ستون¬ها، بسترها و غیره اشاره نمود. در این تحقیق معیار انتخابی برای طراحی سازه معیار سفتی در نظرگرفته شده است زیرا سازه¬ی طراحی شده در این تحقیق سازه¬ی ربات ماشین ابزار بوده و دقت عملیات ماشینکاری در این ربات حائز اهمیت فراوانی است. همچنین طراحی به گونه¬ای انجام شده که با انتخاب مناسب مواد و شکل سازه¬¬ی بدنه، بتوان بیشترین سفتی و کمترین وزن را برای سازه¬ی ماشین-ابزار بدست¬آورد. بدین منظور ابتدا از بین مقاطع متداول در طراحی سازه، مناسب¬ترین شکل مقطع برای هر قسمت از سازه با توجه به محل قرارگیری آنها، وزن سازه و غیره انتخاب و در ساخت سازه مورد استفاده قرارگرفته است. اتصالات تماماً از نوع پیچ و مهره استفاده شده است تا امکان تنظیمات و مونتاژ دقیق اجزاء به یکدیگر وجود داشته باشد. سپس به منظور بررسی و تحلیل سفتی سازه¬ی طراحی شده، با استفاده از روابط تئوری و مقاومت مصالحی تغییرشکل خمشی و پیچشی سازه در اثر اعمال نیروهای فرضی ماشینکاری در سه جهت مختلف بررسی شده است. همچنین به منظور صحه¬گذاری بر نتایج تحلیل، بدنه¬ی سازه با روش اجزاءمحدود و با استفاده از نرم¬افزار ansys مدلسازی و تحلیل شده و نتایج شبیه¬سازی و تحلیل تئوری باهم مقایسه شده است که نتایج آن حاکی از تغییرشکل خمشی سازه به میزان 0.14734 میلیمتر در راستای محور x-x و 0.14764 میلیمتر در راستای محور y-y در اثر اعمال نیروی 250 نیوتن در سه جهت x، y و z به ابزار ربات¬ می¬باشد. در نهایت پس از تکمیل مراحل طراحی، سازه¬ی ربات به صورت عملی ساخته شده و به منظور بررسی صحت نتایج طراحی و اطمینان از دقت کارکرد سازه¬ی ربات، آزمایشهای عملی با اعمال بارگذاری روی بدنه¬ی سازه و اندازه¬گیری میزان تغییرشکل¬های خمشی سازه، انجام شده است. نتایج نشان می¬دهد که با اعمال حدود 250 نیوتن نیروی خارجی در سه جهت، که به عنوان حداکثر نیروی ماشینکاری روی بدنه می¬باشد، 0.15 میلیمتر در راستای محور x-x و 0.17 میلیمتر در راستای محور y-y، تغییرشکل خمشی در سازه اتفاق می¬افتد.

خودروهای الکتریکی از جمله بارهای جدید رو به رشد در شبکه¬های توزیع هستند. افزایش تعداد خودروهای الکتریکی در شبکه توزیع منجر به افزایش تقاضای انرژی شبکه می¬شود. در صورت عدم مدیریت بر الگوی دریافت انرژی آنها از شبکه، ممکن است که ولتاژ باس¬ها و بارگذاری خطوط از محدوده مجاز خود خارج شوند. مدیریت این بارها می¬تواند حتی موجب بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات در شبکه توزیع شود. برای شارژ و دشارژ کردن باتری خودروها در زمان اتصال به شبکه، از ادوات الکترونیک قدرت به عنوان واسطه استفاده می¬شود. این ادوات به¬صورت یک¬طرفه و دوطرفه قادرند انرژی را بین شبکه و باتری رد و بدل کنند. مدل دوطرفه ساختاری اینوتری (کانورتری) دارد. این ساختار قادر است در چهار حالت کاری فعالیت کند. این چهار حالت کاری عبارتند از: جذب توان اکتیو و راکتیو از شبکه، تحویل توان اکتیو و راکتیو به شبکه، جذب توان اکتیو و تحویل توان راکتیو و همچنین جذب توان راکتیو و تحویل توان اکتیو. همچنین با ایجاد ارتباط دوطرفه مخابراتی بین شبکه و خودروهای الکتریکی، امکان ایجاد تبادل اطلاعات بین خودروهای الکتریکی و شبکه به وجود می¬آید تا با در نظر گرفتن قیود پخش توان، قیود خودروی الکتریکی و قیود فنی شبکه و همچنین با هدف کاهش هزینه خرید انرژی خودروهای الکتریکی و بهبود متغیرهای شبکه، مدیریت توان در سطح شبکه به¬صورت هوشمند میسر شود. در این پایان¬نامه مدیریت توان اکتیو و راکتیو در شبکه توزیع هوشمند با استفاده از خودروهای الکتریکی به¬صورت بهینه¬سازی غیرخطی مدل می¬شود. این مسأله به کمک تکنیک¬های خطی¬سازی به صورت یک مسأله بهینه¬سازی خطی آمیخته با اعداد صحیح (milp) باز نویسی می¬شود تا امکان دستیابی به بهینه¬سازی مطلق با استفاده از موتور حل مرسوم gams فراهم شود. مسأله مدنظر بر روی شبکه تست 33 باسه اجرا شده است و نتایج عددی حاصل نشان دهنده توانمندی روش ارائه شده برای مدیریت توان اکتیو و راکتیو بهینه است.

در این پایان نامه ابتدا مدیریت منابع توان راکتیو استاتیکی، بر اساس استانداردهای wecc انجام و سپس مدیریت منابع توان راکتیو دینامیکی به منظور افزایش سرعت بازگشت ولتاژ و افزایش پایداری زاویه ای در هنگام وقوع خطا، انجام شده است. در این پایان نامه یک مکانیزم ارزش گذاری برای خدمات توان راکتیو در حین و بازه های زمانی گذرا و دینامیکی پس از رفع خطا پیشنهاد شده است.

ازجمله اصول اساسی در هر سیستم مدیریت انرژی، برقراری کارایی و برابری در تخصیص منابع است. در روش کلاسیک تخصیص منابع، با حداکثر کردن مجموع مازاد مشترکین به برقراری حداکثر کارایی ممکن پرداخته می شود. این روش از منظر برابری دارای ابهام می باشد. در این پایان نامه، هدف ارائه رویکردی است که بتوان از طریق آن به تخصیصی از منابع دست یافت که ضمن حصول حداکثر کارایی ممکن، به برقراری برابری نیز منجر شود. بر این اساس، تخصیص انرژی مصرفی برای خوشه ای از بارهای پاسخگو به قیمت (گروهی از بارهای مصرفی که در یک ناحیه جغرافیایی به کمک یک شبکه الکتریکی محلی به یکدیگر و به شبکه اصلی متصل شده اند) در یک سیستم مدیریت انرژی متمرکز تحت بررسی قرار می گیرد. در کنار هم قرار گرفتن اعضای یک خوشه و مدیریت انرژی متمرکز آن ها زمانی مطلوب خواهد بود که منفعت حاصله از کنار هم بودن برای اعضای خوشه، بیش از عملکرد مستقل آن ها از یکدیگر باشد. بنابراین مسأله مدیریت انرژی خوشه، ذاتاً یک بازی همکارانه است. بنابراین در این پایان نامه، مسأله مدیریت خوشه به صورت یک بازی همکارانه مدل می شود. نقاط تعادل بازی همکارانه از طریق یک مسأله بهینه سازی چندهدفه مقید به قیود بارها و قیود شبکه الکتریکی محلی به دست می آید. پاسخ حاصل از حل این مسأله بهینه سازی جبهه پارتویی خواهد بود که هر نقطه از این جبهه نمایش دهنده یک نقطه تعادل از بازی همکارانه است. در ادامه، با تعریف سه معیار حداقل فاصله (md)، حداقل مجموع نسبت ها (mnd) و حداقل مجموع تفاضل نسبت ها (mdnd)، به انتخاب نقطه تعادل با هدف دستیابی به تخصیص برابر پرداخته می شود. برای این منظور، مسأله به صورت یک مسأله بهینه سازی دوسطحی مدل می شود که در سطح اول مسأله بهینه سازی انتخاب نقطه تعادل و در سطح دوم مسأله بهینه سازی چندهدفه دستیابی به کل نقاط تعادل ممکن انجام می شود. بر این اساس، تخصیص انرژی مصرفی به بارها توسط سیستم مدیریت انرژی متمرکز به صورت کارا و برابر ممکن خواهد بود. مدل ارائه شده بر روی یک شبکه نمونه پیاده سازی شده و نتایج به دست آمده گویای مزیت های مدل ارائه شده برای مدیریت انرژی متمرکز خوشه ای از بارهای پاسخگو به قیمت می باشد.

چکیده ندارد.