شکل (۴-۵) انحراف فرکانسT-Line شبکه با کنترل کننده PID (روش سعی و خطا) ۶۰
شکل (۴-۶) انحراف فرکانسT-Line شبکه با کنترل کننده PID (روش زیگلرنیکولز) ۶۰
شکل (۴-۷) ساختار کنترل کننده فازی ۶۲
شکل (۴-۸)تابع عضویت ورودی اول ۶۳
شکل (۴-۹) تابع عضویت ورودی دوم ۶۳
شکل (۴-۱۰) تابع عضویت خروجی کنترل کننده فازی ۶۴
شکل (۴-۱۱) انحراف فرکانس ناحیه اول با کنترل کننده فازی ۶۵
شکل (۴-۱۲) انحراف فرکانس ناحیه دوم با کنترل کننده فازی ۶۵
شکل (۴-۱۳) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور کنترل­ کننده فازی­ ۶۶
شکل(۴-۱۴) انحراف فرکانسT-line شبکه در حضور کنترل­ کننده فازی­و کلاسیک به صورت مجزا ۶۶
شکل(۴-۱۵)بلوک دیاگرام سیستم کنترلی Fuzzy-PSO 67
شکل(۴-۱۶) انحراف فرکانس ناحیه اول در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO 69
شکل(۴-۱۷) انحراف فرکانس ناحیه دوم در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO 70
شکل(۴-۱۸) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور کنترل­کنندهFuzzy-PSO 70
شکل(۴-۱۹) انحراف فرکانسT-Line شبکه در حضور سه کنترل­ کننده Fuzzy, Fuzzy-PSO , PID به صورت مجزا ۷۱
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق
۱-۱ مقدمه
پیامدهای محیطی، کمبود انرژی و نگرانی­های مربوط به بیشینه شدن مصرف سوخت­های فسیلی باعث برانگیخته شدن تحقیقاتی راجع به انواع مختلف منابع انرژی جایگزین شده است. انرژی الکتریکی در زندگی روزمره ما رایج ترین نوع انرژی است ولی تولید آن اغلب از طریق سوزاندن سوخت­های فسیلی حاصل می ­آید که این ذخایر سوختی محدودیت­های بسیاری دارد. این محدودیت­ها سبب شده تا تمایلات جدید به سمت تکنولوژی­های تولید توان تجدید پذیر از قبیل باد، خورشید و …جلب شود. در این میان استفاده از باد یکی از بهترین راه­های تولید انرژی است. باد می ­تواند در مناطق دور دست از سیستم تامین انرژی متمرکز، به عنوان یک مکمل و یا حتی جایگزین نیروگاه­های مرکزی مرسوم مورد استفاده قرار بگیرد[۳]. تولید توان باد مشخصات خاص خودش را دارد که متفاوت از سیستم­های تولید موجود است. یک نیروگاه بادی ممکن است در یک لحظه به طور کامل یک بار را تامین کند ولی چند ثانیه بعد کمبود توان قابل توجهی داشته باشد. بنابراین، تولید توان در سیستم­های قدرت دارای عدم قطعیت می­باشد، که به طور پیوسته در حال تغییر بوده و پیش ­بینی آن سخت است [۶-۴].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

از آنجایی که توان باد به طور نامنظم تغییر می­ کند لذا لازم است یک منبع توان آماده به کار برای تامین تقاضای بار وجود داشته باشد. از این رو یک نیاز به ترکیب منابع، مانند باد و فتوولتائیک احساس می­ شود. سیستم باد- فتو ولتائیک یکی از سیستم­های توان هیبرید است که بیش از یک منبع انرژی استفاده می­نماید. سیستم توان هیبرید ترکیبی از دو یا چند منبع توان الکتریکی است که حداقل یکی از آن­ها از نوع تجدید پذیر باشند [۸-۷]. سیستم هیبرید باد- فتوولتائیک قابلیت اطمینان کاملی را فراهم نمی­نماید، زیرا فتوولتائیک در برابر تغییرات سرعت باد و کمبود توان همواره به عنوان یک پشتیبان عمل می­ کند از طرفی چون خورشید در شب یا روز­های ابری وجود ندارد این پشتیبانی با مشکل مواجه می­ شود. لذا حس می­ شود که انرژی فتوولتائیک به تنهایی جهت پشتیبانی سیستم کافی نیست[۱۰-۹].لذا شبکه­ ای با واحدهای متشکل از سوخت­های فسیلی با این شبکه اتصال داده شده است.
۱-۲ اهداف پایان نامه
در این پایان نامه، از دو واحد تولید انرژی از انرژی­های تجدید­پذیر (باد و خورشید) و سه واحد تولید انرژی از انرژی­های فسیلی به صورت دو ناحیه جدا برای تولید توان در نظر گرفته شده است. تاکنون کارهای متعددی در زمینه­ کنترل مناسب توان هیبرید باد - فتوولتائیک با واحد فسیلی انرژی جهت به دست آوردن عملکرد دینامیکی مطلوب و استخراج بیشترین بهره­وری از انرژی موجود ارائه شده است. یک رویکرد متداول استفاده از کنترل­ کننده­ های کلاسیک می­باشد. در سال­های اخیر، کنترلر­های منطق فازی در مهندسی سیستم قدرت، مورد توجه بسیار و رو به رشدی قرار گرفته­اند. منطق فازی یک سیستم استدلالی برای شکل­ دهی استدلال تقریبی است[۱۳].
سیستم منطق فازی یک چهار چوب بسیار خوب برای مدل کردن کار­آمد و کامل عدم قطعیت در استدلال بشری با بهره گرفتن از متغییر­های زبانی و توابع عضویت را فراهم می­نماید. کنترلرهای منطق فازی در مقایسه با کنترل­­های متداول از نظر عملکرد و مقاوم بودن در برابر عدم قطعیت، برتر بوده است. همچنین در سال­های اخیر از کنترل­ کننده فازی-کلاسیک به دلیل حساسیت و انعطاف پذیری آن در برابر تغییر پارامتر­ها و تغییر بار­های بزرگ حتی در حضور عوامل غیر­خطی نظیر محدودیت نرخ تولید مورد توجه قرار گرفته است[۱۴]. در بخش اول این تحقیق به پیاده سازی یک مدل دینامیکی از سیستم توان هیبرید باد-فتوولتائیک با واحد­های فسیلی پرداخت شده است. سپس به طراحی کنترلری برای سیستم مذکور پرداخته شده است. اولین استراتژی، استفاده از کنترل کننده PID می­باشد. سپس از کنترل­ کننده فازی به دلیل قابلیت خوب این کنترل­ کننده در برابر مسائل پیچیده، برای بهبود انحراف فرکانس شبکه بهره گرفته می­ شود و در نهایت استفاده از الگوریتم بهینه­سازی انبوه ذرات برای تنظیم مناسب پارامتر­های بهترین کنترل­ کننده از کنترل­ کننده­ های مورد استفاده شده بهره می­گیریم. در بخش نتایج شبیه­سازی نشان داده خواهد شد که کنترل­ کننده پیشنهادی، عملکرد نسبتا مناسبی در برابر تغییرات بار از خود نشان خواهد داد و نسبت به تغییرات پارامتری مقاوم است.
۱-۳ ساختار پایان نامه
چارچوب کلی فصول پایان نامه به صورت زیر می­باشد:
در فصل دوم: تعریف کاملی از تولیدات پراکنده توسط مراجع مختلف انجام شده است، همچنین در مورد انواع نیروگاه­ها بحث شده است و در ادامه انواع کنترل­ کننده­ های به کار رفته در این پایان نامه مورد مطالعه قرار گرفته شده و در پایان این فصل الگوریتم بهینه­سازی ازدحام ذرات بیان شده است.
در فصل سوم: ساختار شبکه پیشنهادی آورده شده و مدل هر واحد به تفضیل بیان شده است.
در فصل چهارم: نتایج شبیه­سازی در غالب نمودارها آورده شده که خروجی نرم­افزار مطلب می­باشند.
فصل پنجم: جمع­بندی نهایی و پیشنهادات به همراه منابع آورده شده است .
فصل دوم
پیشینه تحقیق
۲-۱ مقدمه
در این فصل به مروری از کار­های گذشته پرداخته شده و در مورد تولیدات پراکنده و سیستم­های ترکیبی و انرژی­های تجدید­پذیر بادی و خورشیدی و نیروگاه­های آبی و دیزلی با استناد از مقالات و کتب مطالبی آوردیم همچنین در مورد سیستم­های متصل به شبکه و سیستم­های مستقل از شبکه و در مورد فرکانس و اهمیت کنترل فرکانس بحث شده است.
۲-۲ تولیدات پراکنده
۲-۲-۱ تعریف تولیدات پراکنده
تعاریف مختلفی برای تولید پراکنده بکار رفته است ولی تعریف جامع و بدون محدودیت آن عبارت است از منبع انرژی الکتریکی که مستقیما به شبکه توزیع و یا سمت مصرف کننده وصل می­گردد[۱۶].
۲-۲-۲ انواع تولیدات پراکنده
تولیدات پراکنده دارای انواع گوناگونی می­باشند که از مهمترین آن­ها می­توان به توربین گازی احتراقی، توربین­های کوچک، توربین­های بادی، پیل­سوختی و سیستم فتوولتاییک اشاره کرد. تولیدات پراکنده را از دیدگاه تکنولوژی می­توان به سه دسته عمده تقسیم کرد:
تکنولوژی گازی
۲- تکنولوژی انرژی­های تجدید­پذیر وسایل ذخیره سازی انرژی
۳- ذخیره ساز انرژی
تکنولوژیی­های گازی شامل توربین­های احتراقی، توربین­های کوچک و پیل­های سوختی می­باشد. انرژی­های نو شامل انرژی­های نهفته طبیعی مثل باد و انرژی خورشیدی می­باشد. انرژی باد با بهره گرفتن از توربین­های بادی و انرژی خورشیدی با بهره گرفتن از سلول­های نوری تبدیل به انرژی الکتریکی می­شوند[۲۷].
۲-۲-۳ مزایای تولیدات پراکنده
به کارگیری تولیدات پراکنده در سیستم توزیع مزایای زیست محیطی، اقتصادی و فنی بسیار زیادی را به دنبال دارد. برای رسیدن به این مزایا تولیدات پراکنده باید دارای اندازه مناسب بوده و در مکان­های مناسب نصب شوند[۱۷].
به طور کلی استفاده از نیروگاه­های با تولید پراکنده در شبکه قدرت مزایای زیر را به همراه دارد: [۱۷]
کم کردن هزینه مربوط به تجهیزات قدرت
کاهش تلفات انتقال قدرت
زمان نصب و بهره برداری کوتاه این نیروگاه­ها
کاهش آلودگی­های زیست محیطی و صوتی نیروگاه­های بزرگ
کاهش تلفات با جایابی بهینه نیروگاه­های تولید پراکنده در شبکه ­های توزیع
آزاد شدن ظرفیت­های سیستم­های انتقال و توزیع اعم از خطوط و پست­ها
امکان کاربرد مجزا یا متصل به شبکه
امروزه بحث منابع تولیدات پراکنده در اکثر کشورهای دنیا رواج یافته است و تلاش­ها و تحقیقات بسیاری پیرامون این بحث صورت می­گیرد. سازندگان اصلی این مولدها همواره به دنبال کاهش هزینه­ های مربوط به طراحی و ساخت آن بوده ­اند. با توجه به پایین بودن بازده نیروگاه­هایی که با سوخت فسیلی کار می­ کنند و همچنین به دلیل آلودگی­های زیست محیطی مربوط به نیروگاه­های با سوخت فسیلی، لزوم استفاده از تولیدات پراکنده روز به روز بیشتر احساس می­ شود. سیستم­های توزیع موجود بدون در نظر گرفتن منابع تولید پراکنده طراحی شده ­اند. در نتیجه به کارگیری آن­ها می ­تواند امکان بروز شرایط غیر مطلوب در کیفت برق، قابلیت اطمینان، بازده، مسائل ایمنی و غیره را ایجاد کند[۱۸].
۲-۲-۴ بهره برداری از واحدهای تولید پراکنده
بهره برداری از واحدهای تولید پراکنده به دو شکل امکان پذیر است:
حالت متصل به شبکه: در این حالت واحدهای تولید پراکنده به شبکه اصلی متصل هستند.