Farsi

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد

طرح اصلی اتصال ژنراتور G1

چکیده

این مقاله به بررسی پیش‌بینی تولید برق در یک بخش خاص از شبکه (حالت جزیره‌ای) می‌پردازد، جایی که تغییرات متنوع نیروگاه بادی به عنوان یکی از منابع انرژی در نظر گرفته شده است. شبکه‌ای که در این تحقیق شبیه‌سازی شده، در محیط Matlab/Simscape Power System ایجاد گردیده و شامل مولدهای چرخشی است که وظیفه تنظیم قدرت به دلیل نوسانات تولید باد را به عهده دارند. در این مطالعه، چندین حالت مختلف از نیروگاه بادی بررسی شده‌است: سرعت باد دینامیک و بار دینامیک، سرعت باد دینامیک و بار ثابت، و همچنین سرعت باد ثابت و بار دینامیک. از همه این حالات، دیاگرام‌هایی پیش‌بینی شده که نمودار بار روزانه را ترسیم می‌کنند.

مقدمه

این مقاله به ارائه نتایج خاصی از شبیه‌سازی تأثیر منابع مختلف برق بر یک شبکه کوچک جزیره‌ای می‌پردازد. در این بررسی، از ژنراتورهای دیزلی و توربین‌های بادی به عنوان منابع قدرت استفاده شده است. از منظر مصرف برق، اثرات قطع یا وصل بار بزرگ به سیستم و تأثیر بار متغیر دینامیک به‌تفصیل توصیف شده‌اند. مدارهای متعددی شبیه‌سازی شده‌اند تا برخی پدیده‌های موجود در شبکه را مورد بررسی قرار دهند. متغیرهای اصلی که تحت نظر قرار گرفته‌اند شامل فرکانس شبکه، ولتاژ در نقطه مصرف و قدرت تولیدی منابع هستند.

برای شبیه‌سازی این پدیده‌ها، از Simscape Power Systems، که افزونه‌ای از متلب Simulink است، بهره‌برداری شده است. بر اساس تحلیل‌های شبیه‌سازی، راه‌حل ساده‌ای برای کاهش تأثیر پدیده‌های گذرا ابداع گردید. پدیده‌های گذرای شبیه‌سازی‌شده، از نوع کوتاه‌مدت هستند که زمان کمی را به خود اختصاص می‌دهند، و شبیه‌سازی‌های انجام‌شده برای مدت حدود ۱۰۰۰ ثانیه، معادل تقریباً ۱۷ دقیقه، برنامه‌ریزی شده‌اند. انتخاب زمان کوتاه به این دلیل است که نتایج نمایشی در ماتریس‌ها از دقت بالایی برخوردارند و قادرند با استفاده از تکنیک‌های محاسباتی فعلی به پردازش دقیق‌تر دست یابند.

توصیف مدل شبکه اجزا در محیط Simscape Power Systems

در Simscape Power Systems مجموعه‌ای از ماشین‌های الکتریکی پیاده‌سازی شده است. بسیاری از این ماشین‌ها قابلیت فعالیت در دو حالت مختلف را دارند: یکی به عنوان ژنراتورهای برق و دیگری به عنوان موتورها، به بیان دیگر، به عنوان وسایل مصرف‌کننده برق. در اینجا مدل ماشین سنکرون با قطب‌های مشخص‌شده به کار رفته است. کنترل ژنراتور سنکرون توسط یک توربین هیدرولیکی به همراه سیستم کنترل PID تأمین می‌شود و تحریک آن نیز توسط سیستم AC4A انجام می‌گردد. طرح اصلی ژنراتور G1 به همراه سیستم کنترل و تحریک و نیز خروجی تولیدی که توسط همین ژنراتور تأمین می‌شود، در شکل ۱ به تصویر کشیده شده است.

خروجی ژنراتور سنکرون، ولتاژ سه‌فاز در ترمینال‌های A، B و C و همچنین خروجی اندازه‌گیری شده‌ای است که با حرف “m” نشان‌گذاری شده است. این خروجی اندازه‌گیری شامل یک وکتور با سیگنال‌های اندازه‌گیری شده، نظیر جریان‌های استاتور، ولتاژهای استاتور، انحراف زاویه روتور، سرعت روتور، گشتاور الکترومغناطیسی، قدرت فعال خروجی P و قدرت راکتیو خروجی Q و غیره می‌باشد. سیگنال‌های مذکور بخشی از بازخورد ژنراتور هستند که به ورودی سیم‌پیچ تحریک و توربین هیدرولیکی منتقل می‌شوند. داده‌های برچسب‌گذاری شده مربوط به ژنراتور شبیه‌سازی‌شده در جدول ۱ نشان داده شده است.

طرح اصلی اتصال ژنراتور G1
اتصال ژنراتور G1

شکل ۱. طرح اصلی اتصال ژنراتور G1

جدول ۱. داده‌های ژنراتور شبیه‌سازی شده.

داده‌های ژنراتور شبیه‌سازی شده
داده‌های ژنراتور

در شکل ۲، مدلی از یک توربین هیدرولیکی با کنترل PID به نمایش گذاشته شده است. این مدل دارای ۵ ورودی و ۲ خروجی است. ورودی‌ها عبارتند از: سرعت مرجع، سرعت مکانیکی آنی، انحراف سرعت، قدرت مرجع و خروجی قدرت آنی. خروجی قدرت مکانیکی Pm که ورودی برای ژنراتور سنکرون نیز به حساب می‌آید، در مدل موجود است. برای بهینه‌سازی عملکرد ژنراتور سنکرون، سرعت مرجع ωef = ۱ pu تعیین شده و ورودی‌های سرعت مکانیکی آنی ωe و تغییر سرعت dω به کار گرفته شده‌اند. این تنظیمات موجب می‌شود که ژنراتور سنکرون در فرکانس نامی fn = ۵۰ Hz تنظیم شود. ورودی‌های قدرت مکانیکی مرجع Pref و قدرت آنی Pe0 به مدل متصل نیستند. مدار به‌گونه‌ای طراحی شده که هیچ بازخوردی از خروجی گیت نداشته باشد. به این ترتیب، کنترل قدرت توربین تنها از طریق سرعت روتور انجام می‌گیرد.

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 3
نمودار کنترل PID در توربین‌های هیدرولیک

شکل ۲. دیاگرام توربین هیدرولیکی با کنترل PID

توربین بادی

بلوک توربین بادی

بلوک توربین بادی به مراتب آسان‌تر از بلوک میدان PV (فوتوولتائیک) توان را به شبکه انتقال می‌دهد. ورودی این توربین شامل سرعت باد که به صورت m·s–۱ گزارش می‌شود و یک کانکتور Trip است. سرعت باد برای این مدل از یک فایل متنی استخراج شده است و کانکتور Trip برای شبیه‌سازی سیستم محافظت از توربین طراحی شده است. ورودی آن می‌تواند صفر منطقی یا یک باشد: اگر ورودی صفر باشد، توربین بادی در حال کار است و زمانی که ورودی به یک تغییر کند، توربین قطع می‌شود. این توربین می‌تواند از چندین نوع حفاظت برخوردار باشد. اولین نوع حفاظت، قطع توربین در زمان وزش باد کند یا سریع است. همچنین، حفاظت در برابر اضافه‌جریان، ولتاژ پایین، ولتاژ بالا، و حتی حفاظتی که در زمان عدم تعادل جریان یا ولتاژ فعال می‌شود نیز وجود دارد.

خروجی توربین بادی شامل یک پورت اندازه‌گیری است که ولتاژ و جریان را در ترمینال‌های توربین A، B و C، خروجی‌های P و Q، سرعت روتور و گشتاور مکانیکی را اندازه‌گیری می‌کند. در این مقاله، توربین بادی مورد استفاده شامل یک موتور القایی است که انرژی الکتریکی تولید می‌کند. در شکل ۳، خروجی مشخصه توربین طراحی شده در سرعت‌های مختلف باد به تصویر کشیده شده است.

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 4
تحلیل توان تولیدی توربین در شرایط مختلف باد

شکل ۳. قدرت مشخصه توربین در سرعت‌های مختلف باد

به دلیل اینکه در طول شبیه‌سازی، قطع شدن توربین بادی منجر به بروز یک خطای ریاضی شد، بلوک “بررسی دامنه استاتیک” به طراحی اضافه شده است. این بلوک شبیه‌سازی را متوقف می‌کند اگر سرعت باد خارج از دامنه کاری خوانده شود و در این صورت متلب پیام خطا نمایش می‌دهد. دامنه کاری توربین بادی از ۴.۵ m·s–۱ تا ۱۲.۵ m·s–۱ متغیر است، در حالی که سرعت باد پایه برای مدل توربین بر روی ۹ m·s–۱ تنظیم شده است.

تعریف بارها

سیستم‌های قدرت Simscape چندین نوع بار را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. در این مقاله، بار RLC سری سه‌فاز و بار دینامیک سه‌فاز مورد استفاده قرار گرفته است. برای هر دو بار، ولتاژ نامی ترکیبی و فرکانس نامی شبکه به سیستم وارد شده است.

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 5
نحوه ارائه قدرت توسط توربین بادی

شکل ۴. بلوک توربین بادی در فرآیند ارسال توان به سیستم

برای بار سه‌فاز استاتیک، توان PQ وارد شد که ممکن است در هر سه فاز یکسان یا مختلف باشد. یک بار سه‌فاز استاتیک همچنین امکان اندازه‌گیری ولتاژ و جریان را فراهم می‌کند که این مورد اختیاری است [۳، ۴، ۶].

در مورد بار دینامیک سه‌فاز، توان PQ از ابتدا به شبیه‌سازی وارد شد. این توان می‌تواند توسط یک کنترل داخلی که بار دینامیک را بر اساس مؤلفه ولتاژ توالی مثبت مدیریت می‌کند، مدیریت شود. اگر کنترل خارجی برای منبع توان اعمال شود، عملکرد می‌تواند از یک فایل خوانده شود و تحت مدیریت خارجی باشد. بار دینامیک شامل یک ترمینال اندازه‌گیری “m” است که خروجی آن یک وکتور شامل مؤلفه ولتاژ توالی مثبت، توان فعال P و توان راکتیو Q می‌باشد [۵، ۱۰].

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 6
مدل‌سازی بارهای دینامیکی در سیستم‌های قدرت

شکل ۵. نمایش بارها در سیستم‌های قدرت Simscape (بار RLC سری سه‌فاز و بار دینامیک سه‌فاز)

بارها از طریق یک اسکریپت متلب خوانده شدند. در شکل ۶، بلوک بار پیشنهادی برای نقطه تأمین A به نمایش درآمده است. در سمت چپ، بار A1 و خط A2 نمایش داده شده‌اند که از طریق یک قفل‌گر سه‌فاز و یک خط توان شبیه‌سازی شده که با امپدانس Ra و La به سیستم متصل است، به شبکه پیوسته‌اند. خط A2 شامل باری صرفاً اهمی است، چون بار دینامیک A1 نمی‌تواند به صورت سری با عنصر القایی خط سه‌فاز که به سیستم متصل است، اتصال یابد. در سمت راست، خواندن بلوک خط بار A1 به نمایش گذاشته شده است. اگر init_const برابر با ۱ باشد، بار یعنی خط A1 بر اساس وکتور از یک سند متنی تنظیم می‌شود؛ اما اگر init_const برابر با ۰ باشد، بار بر روی مقدار ثابت تنظیم می‌شود که در سند متنی برای زمان t = ۰ نمایان شده است. اندازه‌گیری‌های جریان و ولتاژ در تابلو برق A انجام می‌شود. در طول شبیه‌سازی‌ها، چهار نقطه مصرف A، B، C و D در نظر گرفته شدند که هر یک از این نقاط نمایانگر بخشی از شبکه هستند. در برخی شبیه‌سازی‌ها تنها نقاط مصرف سه‌فاز استاتیک، که توسط یک سوئیچ سه‌فاز قطع می‌شوند، مورد استفاده قرار گرفتند.

اندازه‌گیری در سیستم‌های قدرت Simscape

در شبیه‌سازی‌ها، کمیت‌های الکتریکی در مکان‌های خاصی در شبکه اندازه‌گیری شدند. جریان‌ها و ولتاژهای فاز با استفاده از بلوک‌های اندازه‌گیری V-I سه‌فاز که قبل از بارها و ژنراتورها قرار دارند، مشخص شدند. خروجی اندازه‌گیری‌شده ولتاژ و جریان سینوسی بسته به زمان است و باید به مقدار مؤثر تبدیل شود تا امکان مقایسه وجود داشته باشد. در شکل ۷، طرح اندازه‌گیری متغیرهای خاص در خروجی ژنراتور G1 نشان داده شده است. مقادیر RMS از جریان و ولتاژ برای فاز L1 به همراه توان فعال و راکتیو آن از جریان‌ها و ولتاژهای اندازه‌گیری شده محاسبه گردید.

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 7
نظارت بر کمیت‌های الکتریکی در سیستم‌ها

شکل ۶. بلوک بار طراحی شده با کنترل

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 8
مدل‌سازی پایدار توربین بادی در شبکه

شکل ۷. طرح کنترل و اندازه‌گیری کمیت‌های تحت نظارت

مدل شبکه غیرمتصل در حالت پایدار

پیش‌بینی تولید برق در حالت جزیره‌ای تحت شرایط مختلف تولید نیروی باد - تصویر 9

شکل ۸. دیاگرام مدل حالت پایدار

در مدل حالت پایدار غیرمتصل، هدف اصلی این بود که به وضوح نشان دهیم اگر تغییراتی در طرح ایجاد نشود و شرایط اولیه به درستی تنظیم گردد، فرکانس شبکه ثابت و برابر با ۵۰ هرتز باقی می‌ماند. ولتاژ فاز در فاز L1، بخشی از ولتاژ خط به خط و با مربع ریشه ۳ به دست می‌آید. در صورتی که خساراتی در خطوط سیستم نیز مد نظر قرار گیرد، مقادیر ولتاژ به‌طور معمول کمتر از ۲۳۰ ولت خواهد بود. در این سیستم، با توجه به شدت خسارات در خطوط، ولتاژهای فاز در ترمینال‌ها به طور خاص کمتر از مقدار مورد انتظار بودند: Ua_A = ۲۲۰.۵ ولت، Ua_B = ۲۲۱ ولت، Ua_C = ۲۲۳.۱ ولت، و Ua_D = ۲۲۷ ولت. جریان تقاضا به ظرفیت باری بستگی دارد که در نقطه مصرف (بار) متصل است. توان فعال و راکتیو بار PQ در مدار بدون تغییر باقی مانده است.

جدول ۲. مصرف‌ها برای شبیه‌سازی شبکه پایدار غیرمتصل
نوع بارمصرف
بار استاتیکمقدار ۱
بار دینامیکمقدار ۲

مدل شبکه غیرمتصل با بار دینامیک

مدل بارهای اصلاح شده

در این بخش از شبیه‌سازی، بارها به‌طور قابل توجهی اصلاح شدند. به‌جای استفاده از بارهای مدلسازی شده با ارزش ثابت، بارهای دینامیکی به کار گرفته شد که تحت تأثیر ورودی‌های خارجی قرار داشتند. عملکرد این بارهای دینامیکی پیشتر در فصل قبل به تفصیل توضیح داده شده است. در این شبیه‌سازی‌ها، از دو ژنراتور با توان نامی ۲۵۰ kVA و چهار بار A، B، C و D استفاده شد که ولتاژ فاز و جریان در فاز L1 و همچنین مقدار توان در L1 اندازه‌گیری گردید.

شکل 9. پاسخ فرکانس شبکه به توان خروجی

در شکل ۹، توان مصرفی ناشی از بارهای دینامیکی به تصویر کشیده شده است. بارهای خودمصرف (۲ × ۱۲.۵ kW) و بارهای پارازیتی به بارهای دینامیکی (۳ × ۹.۵ kW + ۴.۷۵ kW) اضافه می‌شوند که تماماً مقاومتی هستند. این بارهای پارازیتی در سیستم وجود دارند زیرا بارهای دینامیکی و ژنراتورهای هم‌زمان نمی‌توانند با یک عنصر القایی به‌صورت سری در خطوط توان سه‌فاز قرار بگیرند. این موارد با پارامترهای RL که در جدول 3 ذکر شده، توصیف می‌شوند.

جدول ۳. مقاومت و القایی خطوط قدرت در شبیه‌سازی‌ها با بار دینامیکی

موقعیتمقاومت (Ω)القایی (H)
خط ۱0.10.0001
خط ۲0.120.00012
خط ۳0.150.00015

در این شبیه‌سازی‌ها، با افزایش مصرف توان به‌طور مداوم، تنظیم‌کننده‌های ژنراتورهای هم‌زمان به این تغییرات واکنش نشان می‌دهند. این واکنش به‌نوبه خود منجر به افزایش توان خروجی تولیدشده توسط این ژنراتورها می‌شود. با این حال، فرکانس شبکه به ارزش نامی fn = ۵۰ Hz تنظیم نمی‌شود. بنابراین، فرکانس شبکه به‌طور موقت در نزدیکی فرکانس نامی تغییر می‌کند که ناشی از نوسانات سرعت مصرف توان است. این پدیده همچنین در شکل ۹ قابل مشاهده است؛ از ۴۷۸ ثانیه تا ۵۹۵ ثانیه، فرکانس شبکه در حدود ۵۰.۲ Hz بود. علاوه بر این، از ۹۰۰ ثانیه تا ۱۰۰۰ ثانیه، فرکانس شبکه در محدوده بین ۴۹.۹۳ تا ۴۹.۹۵ Hz پایدار باقی ماند.

مدل بدون شبکه با یک توربین بادی که در یک سرعت باد دینامیکی کار می‌کند

شبیه‌سازی مربوط به باد به‌منظور شبیه‌سازی مدار جریان باد مورد استفاده قرار گرفت، همانطور که در شکل 10 نمایش داده شده است. باد بارگذاری شده از فایل متنی به ارزش ۹ m·s–1 در زمان t = ۰ آغاز می‌شود که این مقدار، باد نامی برای توربین بادی به‌کار رفته است. با گذشت زمان، سرعت باد تغییر کرده و به حداکثر مقدار ۱۲ m·s–1 می‌رسد. این توربین بادی در محدوده باد ۴.۵ m·s–1 تا ۱۲.۵ m·s–1 عملکرد دارد.

از آنجایی که توربین بادی شبیه‌سازی شده هیچ مکانیسم پایداری ندارد، توان ارائه‌شده توسط آن نیز در اطراف مقدار نامی نوسان می‌کند. این نوسانات به‌طور منفی بر فرکانس شبکه و ولتاژ تأثیر می‌گذارد. با توجه به اینکه شبکه در مقیاس کوچکی شبیه‌سازی شده است، نوسانات ولتاژ در تمامی چهار بار A، B، C و D ثبت گردیده است. فرکانس و ولتاژ شبکه در ترمینال‌های توربین بادی در شکل 10 نمایش داده شده است. در این شکل مشخص است که حتی با تغییرات جزئی در سرعت باد، فرکانس ممکن است به بالای ۵۱ Hz یا به زیر ۴۹ Hz کاهش یابد. ولتاژ در ترمینال‌های توربین بادی در حال نوسان است؛ به‌گونه‌ای که در هنگام تغییر ناگهانی باد، ولتاژ ممکن است از ۲۵۰ V فراتر رفته یا به ۱۹۰ V برسد. به‌دلیل شدت نوسانات ولتاژ، یک فلیکر متر دیجیتال به نقاط بار A، B، C و D و همچنین به نقطه اتصال توربین بادی متصل شده است.

شکل 10. پارامترهای شبیه‌سازی‌شده باد

اندازه‌گیری اثر فلیکر در شبکه با توربین بادی

در بخش قبلی، عملکرد سیستم بدون شبکه با یک توربین بادی در شرایط باد دینامیک تشریح گردید. به‌منظور ارزیابی اثر فلیکر در شبکه، یک فلیکر متر دیجیتال به نقاط A، B، C و D اضافه شد تا نرخ فلیکر کوتاه‌مدت را که در زمان شبیه‌سازی از ۵ تا ۶۰۵ ثانیه محاسبه شد، تعیین کند. این بازه زمانی نمایانگر یک دوره زمانی ده دقیقه‌ای است. در جدول 4، نرخ فلیکر کوتاه‌مدت اندازه‌گیری شده و صدک‌های میانگین آورده شده است. کوچک‌ترین نرخ فلیکر کوتاه‌مدت که قابل‌احساس است، در شرایط باد ثابت ۹ m·s–1 و بار دینامیکی شبیه‌سازی شده ثبت گردید. از سوی دیگر، بالاترین نرخ فلیکر کوتاه‌مدت با سرعت باد دینامیکی و بار دینامیکی شبیه‌سازی شده است. نرخ فلیکر کوتاه‌مدت مطابق با استاندارد STN EN ۵۰۱۶۰ تعیین گردید.

شکل 11 سطح لحظه‌ای اندازه‌گیری‌شده اثر فلیکر در نقطه بار C را به نمایش می‌گذارد که در آن اثر فلیکر برای دو حالت متفاوت یعنی شبیه‌سازی بار دینامیکی (شکل ۹) و شبیه‌سازی باد دینامیکی (شکل ۱۰) مقایسه شده است. از شکل ۱۱ مشخص است که اثر چشمک در هنگام متصل یا جدا کردن بار در شبکه، به‌ویژه در شبیه‌سازی بار دینامیکی رخ می‌دهد. به‌طور مثال، در زمان t1 = ۱۰۰ ثانیه، هنگامی که بار ۳۰ kVA در نقطه بار B قطع شد، یا در زمان t2 = ۴۰۰ ثانیه، وقتی که بار ۲۰ kVA در نقطه بار C متصل گردید و یا در زمان t3 = ۸۰۰ ثانیه، هنگامی که بار ۲۰ kVA از نقطه بار C قطع شد، بسیار جالب است. در حالی‌که باد دینامیک بر روی توربین بادی تأثیر می‌گذارد (همان‌طور که در شکل ۱۰ مشاهده می‌شود)، سطح لحظه‌ای اندازه‌گیری‌شده اثر فلیکر به‌صورتی تصادفی و به‌عنوان نویز خود را نشان می‌دهد.

شکل 11. سطح لحظه‌ای اندازه‌گیری‌شده اثر فلیکر

جدول ۴. اثر فلیکر در شبکه شبیه‌سازی‌شده

نقطه بارنرخ فلیکر کوتاه‌مدتدرصدک‌های میانگین
Aنرخ ۰.۵۴%درصد ۳۰
Bنرخ ۰.۴۰%درصد ۲۵
Cنرخ ۰.۴۵%درصد ۲۸
Dنرخ ۰.۳۹%درصد ۲۰

به‌منظور کاهش تأثیر خط قدرت بر اندازه‌گیری اثر فلیکر، شبیه‌سازی‌ها مجدداً انجام شدند، به‌جز اینکه در این بار، خط اتصال نقطه بار A با مقاومت Rc = ۰.۰۱۳۴ Ω و القایی Lc = ۲۳.۷ µH که نقطه بار C را متصل می‌کند، شبیه‌سازی گردید. نتایج این شبیه‌سازی در شکل 12 ارائه شده است.

شکل 12. ولتاژ در طرح شبیه‌سازی‌شده برای نقطه A

نتیجه‌گیری

در این مقاله، نتایج خاص شبیه‌سازی‌های شبکه‌های جزیره‌ای با در نظر گرفتن منابع تجدیدپذیر، به ویژه توربین‌های بادی، و بدون لحاظ کردن این منابع ارائه شده است. شبکه جزیره‌ای شبیه‌سازی شده شامل دو ژنراتور دیزلی با خروجی نامی ۲۵۰ کیلووات بود، که بارهای A، B، C و D را در چهار سایت جزیره‌ای نمایندگی می‌کند. این ژنراتورها توانایی تنظیم خود را دارند تا در حالت اتصال یا قطع بار، خروجی قدرت را با قدرت تحویلی هماهنگ کنند. این تنظیمات همچنین کنترل بر روی توربین‌های هیدرولیکی را تضمین می‌کند.

یکی از چالش‌های اصلی سیستم‌های جزیره‌ای با وجود یک توربین بادی (WT) این است که خروجی برق این توربین قابل تنظیم نیست. WT تنها بر اساس شرایط جوی کنونی برق تولید می‌کند؛ بنابراین، در صورت تغییرات سریع آب‌وهوایی، تغییرات سرعتی در خروجی WT به وجود می‌آید. به عنوان مثال، با کاهش سرعت باد، خروجی برق تولیدی می‌تواند به شدت افت کند. افزوده شدن یک توربین بادی به شبکه جزیره‌ای نوسانات بیشتری را به وجود می‌آورد. علاوه بر این، نوسانات ولتاژ در شبکه نیز می‌تواند شدید باشد و فرکانس شبکه نیز در حال تغییر خواهد بود. نوسانات بزرگ فرکانس می‌توانند تأثیر منفی بر عملکرد ژنراتورهای دیزلی داشته باشند. پدیده چشمک‌زنی نیز زمانی رخ می‌دهد که بارها، منابع و شبکه‌های جزیره‌ای قطع یا وصل می‌شوند. در این شرایط، بر آنیم تا راهکارهایی برای کاهش اثرات نامطلوب این پدیده در نظر گرفته شود. بنابراین، برای پیش‌بینی دقیق تولید برق در حالت جزیره‌ای و در شرایط متفاوت تولید نیروی باد، لازم است که داده‌های دقیق و قابل اعتمادی در اختیار داشته باشیم.

قدردانی

این پژوهش با حمایت وزارت آموزش و پرورش، علم، تحقیقات و ورزش جمهوری اسلواکی و آکادمی علوم اسلواکی تحت قرارداد شماره VEGA ۱/۰۳۷۲/۱۸ انجام شده است.

منابع

  1. M. Špes, Ľ. Beňa, M. Kosterec, M. Márton، “تعیین ظرفیت جاری خطوط انتقال بر اساس شرایط محیطی”، در: مجله تکنولوژی انرژی. جلد ۱۰، شماره ۲ (۲۰۱۷)، ص. ۶۱-۶۹. ISSN ۱۸۵۵-۵۷۴۸
  2. R. Cimbala, L. Kruželák, S. Bucko, J. Kurimský, M. Kosterec، “تأثیر تداخل الکترومغناطیسی بر طیف‌سنجی حوزه زمانی نانوسیالات مغناطیسی”، در: EPE ۲۰۱۶. دانورز: IEEE، (۲۰۱۶)، ص. ۲۷۹ – ۲۸۲. ISBN ۹۷۸-۱-۵۰۹۰-۰۹۰۷-۷
  3. D. Medveď, O. Hirka، “بررسی میدان‌های الکترومغناطیسی در مناطق مسکونی”، در: Acta Electrotechnica et Informatica. جلد ۱۷، شماره ۳ (۲۰۱۷)، ص. ۴۸-۵۲. ISSN ۱۳۳۵-۸۲۴۳
  4. T. Košický, Ľ. Beňa، “بهینه‌سازی استقرار سیستم‌های ذخیره‌ساز باتری”، در: مشکلات فعلی نگهداری تجهیزات الکتریکی و مدیریت. کُشیک: TU، ۲۰۱۴، ص. ۱۳۱-۱۴۱. ISBN ۹۷۸-۸۰-۵۵۳-۱۸۱۸-۹
  5. V. Volokhin, I. Diahovchenko, V. Kurochkina, M. Kanálik، “تأثیر ولتاژ غیرسینوسی بر مقدار مصرف برق و قرائت‌های کنتور برق”، در: انرژی. جلد ۶۳، شماره ۱ (۲۰۱۷)، ص. ۱-۷. ISSN ۰۲۳۵-۷۲۰۸
  6. Z. Čonka, M. Kolcun، “تأثیر TCSC بر پایداری گذرا”، در: Acta Electrotechnica et Informatica. جلد ۱۳، شماره ۲ (۲۰۱۳)، ص. ۵۰-۵۴. ISSN ۱۳۳۵-۸۲۴۳
  7. MathWorks، “مدل توربین هیدرولیکی و پروپورشنال-اینترگرال-دیفرنسیل”، لینک
  8. MathWorks، “پل سه‌سطحی”، لینک
  9. MathWorks، “مدل متوسط یک آرایه PV متصل به شبکه ۱۰۰ کیلوواتی”، لینک
  10. MathWorks، “پیاده‌سازی بار دینامیک سه‌فازه با توان فعال و توان راکتیو به‌عنوان تابعی از ولتاژ یا کنترل شده از ورودی خارجی”، لینک
  11. Ž. Eleschová, A. Beláň, B. Cintula, B. Bendík، “تحلیل شبکه‌های هوشمند – نگاهی به پایداری ولتاژ سیستم‌های انتقال”، در: EPE ۲۰۱۸. برنو: دانشگاه تکنولوژی، ۲۰۱۸، ص. ۳۷-۴۲. ISBN ۹۷۸-۱-۵۳۸۶-۴۶۱۲-۰
  12. D. Kaprál, P. Braciník, M. Roch, M. Höger، “بهینه‌سازی عملکرد شبکه توزیع بر اساس داده‌های سیستم‌های اندازه‌گیری هوشمند”، مهندسی برق، جلد ۹۹، شماره ۴، اسپرینگر، نیویورک، ایالات متحده، ۲۰۱۷، دسامبر، ص: ۱۴۱۷-۱۴۲۸، ISSN ۰۹۴۸-۷۹۲۱

نویسندگان

Ing. Dušan Medveď, PhD. دانشگاه فنی کوشیتسه، گروه مهندسی برق، واقع در Mäsiarska ۷۴، ۰۴۰۰۱ کوشیتسه، اسلواکی
ایمیل: dusan.medved@tuke.sk

Ing. Zsolt Čonka, PhD. دانشگاه فنی کوشیتسه، گروه مهندسی برق، موقعیت: Mäsiarska ۷۴، ۰۴۰۰۱ کوشیتسه، اسلواکی
ایمیل: zsolt.conka@tuke.sk

Ing. Marek Pavlík, PhD. دانشگاه فنی کوشیتسه، گروه مهندسی برق، نشانی: Mäsiarska ۷۴، ۰۴۰۰۱ کوشیتسه، اسلواکی
ایمیل: marek.pavlik@tuke.sk

Ing. Ján Zbojovský, PhD. دانشگاه فنی کوشیتسه، گروه مهندسی برق، آدرس: Mäsiarska ۷۴، ۰۴۰۰۱ کوشیتسه، اسلواکی
ایمیل: jan.zbojovsky@tuke.sk

Dr.h.c. prof. Ing. Michal Kolcun, PhD. دانشگاه فنی کوشیتسه، گروه مهندسی برق، در نشانی: Mäsiarska ۷۴، ۰۴۰۰۱ کوشیتسه، اسلواکی
ایمیل: michal.kolcun@tuke.sk

Ing. Michal Ivančák، دانشگاه فنی کوشیتسه، گروه مهندسی برق، در خیابان Mäsiarska ۷۴، ۰۴۰۰۱ کوشیتسه، اسلواکی
ایمیل: michal.ivancak@tuke.sk

منبع و شناسه ناشر

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY، با شناسه ISSN ۰۰۳۳-۲۰۹۷، جلد ۹۵ شماره ۷/۲۰۱۹. doi:۱۰.۱۵۱۹۹/۴۸.۲۰۱۹.۰۷.۳۱

این مقاله توسط PQBlog منتشر شده است.

نویسنده: مهندس برق

برای مشاهده پست‌های بیشتر، لطفاً به وب‌سایت ما مراجعه کنید.

پرسش‌های متداول

پیش‌بینی تولید برق در نیروگاه بادی چگونه انجام می‌شود؟

پیش‌بینی تولید برق در نیروگاه بادی با استفاده از شبیه‌سازی‌های دینامیک بار و سرعت باد انجام می‌شود.

چه عواملی در کیفیت توان اثرگذارند؟

عوامل زیادی مانند نوسانات باری، فرکانس شبکه و نوع بار نقش مهمی در کیفیت توان دارند.

چگونه می‌توان کیفیت توان را بهبود بخشید؟

استفاده از فیلترهای هارمونیک و بهینه‌سازی بارها می‌تواند کیفیت توان را بهبود بخشد.

منبع: powerquality.blog