وبلاگ

به همین صورت معادله زیر را برای ماتریس ضرایب خواهیم داشت:

شبیه سازی شبکه مورد مطالعه
در این بخش جهت یافتن مدل سری زمانی متغیرهای خروجی، شبکه ۱۴ باسه IEEE انتخاب شده است. داده های سیستم مورد مطالعه و توپولوژی شبکه در ضمیمه ارائه شده است. در شبکه مورد مطالعه جهت تطابق با نوع مسئله تغییراتی صورت گرفته است. مدل های سری زمانی دامنه ولتاژ و فاز به عنوان متغیرهای حالت خروجی انتخاب شده و از روش پیشنهادی در بخش قبلی برای یافتن ضرایب مجهول در مدل استفاده می شود.
مدلسازی سری زمانی توان خروجی توربین بادی
همان طور که پیشتر نیز عنوان شد با توجه به نوع تغییرات موجود در تولیدات سیستم قدرت خصوصا منابع تولیدات پراکنده، نیاز به مدل های سری زمانی برای آن ها اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. به طور مثال در نیروگاه های بزرگ آبی، تغییرات فصلی سطح آب موجود می تواند بر تولید این واحدها تاثیرگذار باشد. همینطور با وجود افزایش تعداد منابع تولیدات پراکنده متصل به شبکه قدرت، نیازمند به مدل سازی اینگونه تغییرات در مطالعات پخش بار می باشیم. تزریق ۱۰ تا ۲۰ درصدی توان بوسیله توربین های بادی به سیستم قدرت، تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی سیستم خواهد داشت ]۱[. از سوی دیگر ارتباط بین متغیرهای سیستم موضوع بسیار مهمی در مطالعات پخش بار است. به طور مثال این ارتباط می بایست میان توربین های موجود در یک مزرعه بادی در نظر گرفته شود. استفاده از سری های زمانی برای متغیرهای سیستم، می تواند مسئله ارتباط میان تولیدات و مصارف سیستم را به صورت مناسب مدل نماید.
روش های موجود برای مدلسازی توان خروجی توربین های بادی به دو دسته کلی: ۱- روش های بر مبنای سرعت باد و۲- روش های بر مبنای توان خروجی توربین بادی دسته بندی می شوند ]۴۱[. هر دو روش بر اساس اندازه گیری سرعت باد می باشند. روش اول به مدلسازی سرعت باد نیاز دارد. مدل هایی که برای شبیه سازی سرعت باد استفاده می شود، شامل مدل های ARMA، مدل های مارکوف گسسته و مدل های بر پایه تبدیل wavelet می باشند. یکی از مشکلات روش های مبتنی بر سرعت باد، چگونگی تاثیرپذیری توان خروجی نسبت به سرعت باد است. به این صورت که با یک اختلاف ۳ درصدی در تخمین سرعت باد، اختلاف ۹ درصدی در توان خروجی توربین بادی وجود دارد. زیرا توان خروجی توربین بادی به نسبت توان دوم سرعت باد تغییر می کند. بر خلاف روش اول، روش دوم به مدلسازی توان خروجی توربین بادی نیاز دارد. یکی از روش های مدلسازی توان خروجی، استفاده از ماتریس انتقال بر پایه مدل مارکوف گسسته است. زمانی که داده های مربوط به اندازه گیری توان خروجی توربین بادی را در اختیار داریم، به مدل دقیق مزرعه بادی نیاز نخواهیم داشت. یکی از مشکلات روش های مبتنی بر توان خروجی، وجود حدود بالا و پایین در توان تولیدی توربین بادی است. این مورد که به دلیل شرایط فنی در هر توربین متفاوت خواهد بود، سبب می شود تابع توزیع توان خروجی از یک توزیع استاندارد تبعیت نکند. مشکلات تشکیل یک مدل آماری برای توان تولیدی توربین بادی بدین صورت است که این متغیرها به صورت غیرایستا و غیرگوسی هستند ]۴۱[.
در این بخش داده های سرعت باد در طول ۶ ماه و به صورت ساعتی در اختیار قرار گرفته است. همچنین با توجه به منحنی توان خروجی بر حسب سرعت باد در یک مدل توربین مشخص، توان خروجی توربین بادی قابل محاسبه است. با در اختیار داشتن توان خروجی توربین بادی می توان از میان برخی مدل های پیشنهادی برای داده های سری زمانی، مدل مناسب تر را برگزید. در اینجا درجه مناسب برای مدل با توجه به شاخص های AIC و BIC انتخاب می شود. در اینجا فرض می شود بیشترین ظرفیت توان تولیدی خروجی در مزرعه بادی ۱۰ مگاوات است. همچنین نمودار تابع خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی برای توان خروجی مزرعه بادی در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ‏۳‑۳: نمایش ضرایب خودهمبستگی توان خروجی مزرعه بادی

شکل ‏۳‑۴: نمایش ضرایب خودهمبستگی جزئی توان خروجی مزرعه بادی
با توجه به شاخص های AIC و BIC مدل ARMA(1,12) برای سری زمانی توان خروجی توربین بادی انتخاب شده است. این مدل سری زمانی برای شبیه سازی توان خروجی یک مزرعه بادی ۱۰ مگاواتی در باس شماره ۸ استفاده می شود. در این فصل با توجه به نوع مسئله از مدل های سری زمانی خطی با درجه مناسب برای شبیه سازی توان خروجی توربین بادی استفاده شده است. ضرایب مجهول مدل و واریانس مولفه نویز تصادفی با بهره گرفتن از نرم افزار متلب به دست آمده و در جدول ‏۳‑۱ نشان داده شده است.
جدول ‏۳‑۱: ضرایب مجهول و واریانس نویز تصادفی مدل سری زمانی توان خروجی توربین بادی