فهرست مطالب:
فصل اول 1
1-1……… انرژی بادی.. 2
1-1-1….. مروری بر انرژی باد. 2
1-1-2….. تکنولوژی های مختلف توربین بادی.. 6
1-1-2-1.. توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی.. 7
1-1-2-2.. توربین بادی با ژنراتور القایی دو سو تغذیه. 8
1-1-2-3.. توربین بادی با مبدل تمام توان.. 9
1-2……… مقدمه ای بر ریزشبکه ها 10
1-2-1….. تولید پراکنده 10
1-2-2 ریزشبکه ها 12
1-3……… طرح مساله و مروری بر تحقیقات انجام شده 14
1-3-1….. مروری بر تحقیقات انجام شده 14
1-3-2….. تعریف مساله. 16
1-4……… سر فصل ها 17
1-4-1….. فصل دوم: مدلسازی و تعریف معادلات توربین های بادی.. 17
1-4-2….. فصل سوم: معرفی و مدل سازی ریزشبکه. 17
1-4-3. فصل چهارم: معرفی روش های آنالیز احتمالی.. 18
1-4-4….. فصل پنجم: شبیه سازی و مقایسه. 18
فصل دوم 19
2-1……… توربین های بادی سرعت ثابت [33] 20
2-2…….. توربین های بادی سرعت متغیر. 25
2-2-1….. توربین بادی با مبدل تمام توان [35] 25
2-2-1-1.. مدل سازی سیستم قدرت.. 27
2-2-1-2.. مدل سازی سیستم کنترل.. 30
2-2-2….. توربین بادی با ژنراتور القایی دو سو تغذیه. 38
2-2-2-1.. مدل سازی ماشین القایی مورد استفاده در توربین بادی دو سو تغذیه. 39
2-2-2-2.. مدل سازی سیستم کنترل مبدل مورد استفاده در توربین بادی دو سو تغذیه. 41
فصل سوم 44
3-1……… معرفی سیستم ریزشبکه. 45
3-2……… مدل سازی ریزشبکه. 47
3-2-1….. مدل ماشین سنکرون.. 47
3-2-2….. مدل ریزشبکه. 52
3-2-3….. مدل کلی سیستم. 54
فصل چهارم. 56
4-1……… روش های بررسی احتمالی عددی.. 57
4-1-1….. روش مونت-کارلو[25،41] 57
4-1-2….. روش کوانتایز[43] 62
4-2……… روش های بررسی احتمالی تحلیلی.. 63
4-2-1. روش تخمین دو نقطه ای[27-28، 43-44] 64
4-2-2. روش مبتنی بر بسط گرم-چارلیر[29-30، 45-47] 67
فصل پنجم 74
5-1…….. بررسی پایداری سیستم بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت… 75
5-2……… بررسی حساسیت مقادیر ویژه ریزشبکه به حالت های سیستم. 85
5-3……… بررسی احتمالی پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن یک متغیر احتمالی.. 92
5-4……… بررسی احتمالی پایداری سیگنال کوچک با در نظر گرفتن چند متغیر احتمالی ورودی.. 104
فصل ششم 114
6-1……… نتیجه گیری.. 115
6-1-1. نتایج مربوط به توربین های بادی.. 115
6-1-2. نتایج مربوط به روش های احتمالی مورد استفاده 115
6-1……… پیشنهادات.. 116
مراجع …………………………………………………..…………………………………………………………………………..… 118
فهرست شکل ها:
شکل 1-1- ظرفیت تجمعی انرژی باد جهان………………………………………………………………………………………………………………. |
2 |
شکل 1-2- اطلس سرعت باد جهان در ارتفاع 80 متری برای سال 2005……………………………………………………………….. |
3 |
شکل 1-3- اطلس سرعت باد ایران در ارتفاغ 80 متری…………………………………………………………………………………………….. |
4 |
شکل 1-4- توربین بادی محور افقی……………………………………………………………………………………………………………………………. |
4 |
شکل 1-5- توان تولیدی یک مزرعه بادی نوعی با ظرفیت 50MW در یک هفته…………………………………………………….. |
5 |
شکل 1-6- توربین بادی سرعت ثابت با ژنراتور القایی قفس سنجابی و بانک خازنی………………………………………………… |
7 |
شکل 1-7- توربین بادی سرعت متغیر با ژنراتور القایی دو سو تغذیه………………………………………………………………………… |
8 |
شکل 1-8- توربین بادی سرعت متغیر با مبدل تمام توان…………………………………………………………………………………………. |
9 |
شکل 1-9- توان تولیدی توسط توربین های سرعت ثابت و سرعت متغیر………………………………………………………………… |
10 |
شکل 2-1- مدار معادل ماشین القایی سه فاز در یک مرجع اختیاری……………………………………………………………………….. |
22 |
شکل 2-2- مدل توربین بادی با مبدل تمام توان………………………………………………………………………………………………………. |
27 |
شکل 2-3- مدل خطی سازی شده کنترلر حلقه قفل فاز مورد استفاده برای تعیین سرعت زاویه ای و زاویه فاز……. |
30 |
شکل 2-4- سیستم کنترلر مبدل الکتریکی………………………………………………………………………………………………………………… |
31 |
شکل 2-5- سیستم کنترل توان اکتیو مبدل الف- کنترلر داخلی ب- کنترلر خارجی……………………………………………… |
32 |
شکل 2-6- سیستم کنترل توان راکتیو مبدل الف- کنترلر داخلی ب- کنترلر خارجی……………………………………………. |
32 |
شکل 2-7- سیستم کنترل توان اکتیو مورد استفاده در این مطالعه………………………………………………………………………….. |
32 |
شکل 2-8- سیستم کنترل توان راکتیو مورد استفاده در این مطالعه………………………………………………………………………… |
33 |
شکل 2-9- تاثیر مقاومت خارجی اضافه شده به روتور ماشین القایی بر لغزش و گشتاور این ماشین……………………… |
38 |
شکل 2-10- مدل یک ماشین القایی بادو سو تغذیه………………………………………………………………………………………………….. |
39 |
شکل 2-11- سیستم کنترل توان راکتیو توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه………………………………………………. |
43 |
شکل 2-12- سیستم کنترل توان اکتیو توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه………………………………………………… |
43 |
شکل 3-1- نمای تک خط ریز شبکه اول مورد مطالعه………………………………………………………………………………………………. |
45 |
شکل 3-2- نمای تک خط و ساده شده ریز شبکه اول مورد مطالعه…………………………………………………………………………. |
46 |
شکل 3-3- مدل استاتور و روتور ماشین سنکرون مورد مطالعه…………………………………………………………………………………. |
48 |
شکل 3-4- مدل سیم پیچ های روتور و استاتور ماشین سنکرون مورد مطالعه………………………………………………………… |
48 |
شکل 4-1- تابع توزیع سرعت باد مورد استفاده در این مطالعه…………………………………………………………………………………. |
59 |
شکل 4-2- منحنی توان-سرعت…………………………………………………………………………………………………………………………………. |
60 |
شکل 4-3- فلوچارت پیاده سازی روش مونت-کارلو………………………………………………………………………………………………….. |
61 |
شکل 4-4- فلوچارت پیاده سازی روش کوانتایز…………………………………………………………………………………………………………. |
63 |
شکل 5-1- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی………………………………………………………………………………………………………………………………………….. |
87 |
شکل 5-2- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی بر حسب تغییرات بار……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
87 |
شکل 5-3- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات توان اکتیو و راکتیو تولیدی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
89 |
شکل 5-4- خط سیر مقادیر ویژه (1و2) ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات گین کنترلر Kpd………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
90 |
شکل 5-5- خط سیر مقادیر ویژه (3و4) ریزشبکه با توربین بادی بامبدل تمام توان بر حسب تغییرات گین کنترلر Kpd………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
90 |
شکل 5-6- خط سیر مقادیر ویژه بحرانی ریزشبکه با توربین بادی دو سو تغذیه بر حسب تغییرات توان اکتیو تولیدی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. |
91 |
شکل 5-7- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با SCIG توسط روش تخمین دو نقطه ای………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
95 |
شکل 5-8- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط ناپایدار به دست آمده برای ریزشبکه با SCIG توسط روش تخمین دو نقطه ای………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
95 |
شکل 5-9- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای SCIG توسط بسط گرم چارلیر…….. |
97 |
شکل 5-10- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با FRC توسط روش تخمین دو نقطه ای………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
99 |
شکل 5-11- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با FRC………………………… |
100 |
شکل 5-12- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با DFIG توسط روش تخمین دو نقطه ای………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
102 |
شکل 5-13- تابع توزیع مقدار ویژه بحرانی در شرایط مرزی به دست آمده برای ریزشبکه با DFIG توسط روش گرم چارلیر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
103 |
شکل 5-14- نمای تک خط ریز شبکه دوم مورد مطالعه…………………………………………………………………………………………… |
104 |
شکل 5-15- نمای تک خط و ساده شده ریز شبکه دوم مورد مطالعه………………………………………………………………………. |
105 |
شکل 5-16- تابع چگالی احتمالی به دست آمده توسط روش تخمین دو نقطه ای برای ریزشبکه با توربین بادی SCIG و FRC………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. |
108 |
شکل 5-17- تابع چگالی احتمالی به دست آمده توسط روش گرم چارلیر برای ریزشبکه با توربین بادی SCIG و FRC……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… |
110 |
جدول 5-18-پراکندگی نمونه های مقادیر ویژه بحرانی با استفاده از روش مونت-کارلو در ریزشبکه………………………. |
111 |
شکل 5-19-تابع توزیع به دست آمده با استفاده از روش تخمین دو نقطه ای بر روی ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. |
113 |
شکل 5-20-تابع توزیع به دست آمده با استفاده از مونت کارلو برای ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار……… |
113 |
شکل 5-21-تابع توزیع به دست آمده با استفاده از روش گرم چارلیر برای ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. |
113 |
فهرست جداول:
جدول 3-1- مقادیر امپدانس منبع، بار و خطوط در ریزشبکه شکل 3-2…………………………………………………………………… |
46 |
جدول 5-1- مشخصات فنی توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی مورد استفاده در این مطالعه……………………. |
76 |
جدول 5-2- شرایط مختلف بارگذاری ریز شبکه برای توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی………………………….. |
76 |
جدول 5-3- نتایج پخش بار ریز شبکه برای توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی…………………………………………. |
77 |
جدول 5-4- ماتریس مشارکت ریز شبکه برای توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی……………………………………… |
79 |
جدول 5-5- پارامتر های توربین بادی با مبدل تمام توان…………………………………………………………………………………………… |
79 |
جدول 5-6- شرایط مختلف بارگذاری ریز شبکه برای توربین بادی با مبدل تمام توان……………………………………………… |
80 |
جدول 5-7- مقادیر ویژه ریز شبکه برای توربین بادی با مبدل تمام توان………………………………………………………………….. |
81 |
جدول 5-8- ماتریس مشارکت ریز شبکه برای توربین بادی با مبدل تمام توان…………………………………………………………. |
83 |
جدول 5-9- شرایط مختلف بارگذاری ریز شبکه برای توربین بادی دو سو تغذیه……………………………………………………… |
84 |
جدول 5-10- مقادیر ویژه ریز شبکه برای توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه………………………………………………. |
84 |
جدول 5-11- ماتریس مشارکت ریز شبکه برای توربین بادی با ماشین القایی دو سو تغذیه…………………………………….. |
86 |
جدول 5-12- نتایج بررسی احتمالی روش مونت-کارلو بر روی ریزشبکه با SCIG……………………………………………………. |
93 |
جدول 5-13- نتایج بررسی احتمالی با روش کوانتایز بر روی ریزشبکه با SCIG………………………………………………………. |
93 |
جدول 5-14- نتایج بررسی احتمالی روش تخمین دو نقطه ای بر روی ریزشبکه با SCIG………………………………………. |
94 |
جدول 5-15- مومنت ها و کیومولنت های متغیر های احتمالی ورودی و خروجی برای ریزشبکه با SCIG…………….. |
96 |
جدول 5-16- ضرایب بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با SCIG………………………………………………………………………………… |
96 |
جدول 5-17- نتایج بررسی احتمالی با روش مبتنی بر بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با SCIG……………………………. |
96 |
جدول 5-18- نتایج بررسی احتمالی با روش مونت-کارلو برای ریزشبکه با FRC……………………………………………………… |
97 |
جدول 5-19- نتایج بررسی احتمالی با روش کوانتایز برای ریزشبکه با FRC…………………………………………………………….. |
98 |
جدول 5-20- نتایج بررسی احتمالی با روش تخمین دو نقطه ای برای ریزشبکه با FRC…………………………………………. |
98 |
جدول 5-21- مومنت ها و کیومولنت های متغیر های احتمالی خروجی برای ریزشبکه با FRC……………………………… |
98 |
جدول 5-22- ضرایب بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با FRC………………………………………………………………………………….. |
98 |
جدول 5-23- نتایج بررسی احتمالی با روش مبتنی بر بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با FRC……………………………… |
98 |
جدول 5-24- نتایج بررسی احتمالی با روش مونت-کارلو برای ریزشبکه با DFIG……………………………………………………. |
101 |
جدول 5-25- نتایج بررسی احتمالی با روش کوانتایز برای ریزشبکه با DFIG…………………………………………………………… |
101 |
جدول 5-26- نتایج بررسی احتمالی با روش تخمین دو نقطه ای برای ریزشبکه با DFIG……………………………………….. |
101 |
جدول 5-27- مومنت ها و کیومولنت های متغیر های احتمالی ورودی و خروجی برای ریزشبکه با DFIG…………….. |
102 |
جدول 5-28- ضرایب بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با DFIG………………………………………………………………………………… |
102 |
جدول 5-29- نتایج بررسی احتمالی با روش مبتنی بر بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با DFIG……………………………. |
103 |
جدول 5-30- شرایط بارگذاری ریزشبکه با دو توربین بادی……………………………………………………………………………………….. |
105 |
جدول 5-31- نتایج بررسی احتمالی با روش مونت-کارلو روی ریزشبکه با دو توربین بادی SCIG و FRC…………….. |
106 |
جدول 5-32- نتایج بررسی احتمالی با روش کوانتایز روی ریزشبکه با دو توربین بادی SCIG و FRC……………………. |
107 |
جدول 5-33- نتایج بررسی احتمالی با روش تخمین دو نقطه ای روی ریزشبکه با دو توربین بادی SCIG و FRC… |
107 |
جدول 5-34- مومنت ها و کیومولنت های متغیر های احتمالی ورودی و خروجی برای ریزشبکه با دو توربین بادی SCIG و FRC………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… |
109 |
جدول 5-35- ضرایب بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه با دو توربین بادی SCIG و FRC…………………………………………. |
109 |
جدول 5-36- نتایج بررسی احتمالی با روش مبتنی بر بسط گرم چارلیر روی ریزشبکه با دو توربین بادی SCIG و FRC……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. |
109 |
جدول 5-37- میانگین و انحراف معیار بار های احتمالی مورد استفاده در این پایان نامه………………………………………….. |
110 |
جدول 5-38-نتایج بررسی احتمالی با روش مونت-کارلو بر روی ریزشبکه با انرژی باد و بار تصادفی……………………….. |
111 |
جدول 5-39-نتایج بررسی احتمالی با روش تخمین دو نقطه ای بر روی ریزشبکه با انرژی باد و بار تصادفی………….. |
112 |
جدول 5-40- مومنت ها و کیومولنت های مقادیر ویژه برای ریزشبکه در حضور عدم قطعیت باد و بار……………………. |
112 |
جدول 5-41- ضرایب بسط گرم چارلیر برای ریزشبکه در حضور قطعیت باد و بار…………………………………………………….. |
112 |
جدول 5-42-نتایج بررسی احتمالی با روش گرم چارلیر بر روی ریزشبکه با انرژی باد و بار تصادفی……………………….. |
112 |
