VSCs
توربین بادی سرعت متغیر
Variable Speed Wind Turbine
VSWT
مزارع بادی
Wind Farms
WFs
توربینهای بادی
Wind Turbines
WTs
چکیده:
در طی دو دهه اخیر صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی در نحوه تولید، انتقال و توزیع گشته است که تحت عنوان تجدیدساختار از آن یاد می شود. با تجدید ساختار در صنعت برق، توان راکتیو به عنوان یکی از مهمترین خدمات جانبی برای بهره برداری ایمن و قابل اطمینان از شبکه قدرت معرفی شده است. در سالهای اخیر به منظور افزایش قابلیت اطمینان شبکه، ایجاد یک ساختار صحیح رقابتی و تشویق تولیدکنندگان به تولید توان راکتیو، بازارهای توان راکتیو تعریف شده اند. این در حالی است که توان اکتیو و راکتیو از راههای گوناگون همانند معادلات پخشبار، منحنی قابلیت ژنراتور سنکرون و حداکثر ظرفیت توان عبوری از خطوط به هم مرتبط میباشند و در نتیجه اجرای جداگانهی بازارهای توان اکتیو و راکتیو راهحل بهینه را به همراه نخواهد داشت. بدین ترتیب در این پایان نامه، بازار توان راکتیو بطور همزمان با بازار انرژی به اجرا در می آید و نتایج آن با نتایج بدست آمده از اجرای جداگانه بازارهای توان اکتیو و راکتیو مقایسه میگردد. به منظور عادلانهتر شدن رقابت در تولید توان راکتیو، پیشنهادات قیمت برای تولید توان راکتیو اصلاح میگردد و ساختار جدیدی برای پرداخت هزینه از دست رفته به تولیدکنندگان توان راکتیو ارائه می شود. همچنین با توجه به ماهیت محلی توان راکتیو، امکان ایجاد بازارهای محلی توان راکتیو مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از اجرای بازارهای محلی توان راکتیو با بازارهای غیرمحلی مقایسه میگردد. از طرفی حضور منابع تولید پراکنده و بخصوص مزارع بادی در شبکه قدرت روز به روز در حال افزایش است و با پیشرفت تکنولوژی در سالهای اخیر، این منابع نیز برای مشارکت در بازارهای توان راکتیو مشتاق میباشند. بدین ترتیب در این پایان نامه به منظور در نظر گرفتن مشارکت مزارع بادی در بازار توان راکتیو ابتدا امکان ارائه توان راکتیو توسط مزارع بادی با فنآوری توربینهای سرعت متغیر مورد مطالعه قرار میگیرد و پس از آن بازارهای توان اکتیو و راکتیو با مشارکت مزارع بادی به اجرا در می آید. در این مطالعه همچنین به منظور در نظر گرفتن خطای پیش بینی توان بادی، بازارهای توان اکتیو و راکتیو با دو حالت خطا در پیش بینی توان بادی به اجرا درمی آید و تأثیر این خطای پیش بینی بر میزان مشارکت مزارع بادی در بازارهای توان اکتیو و راکتیو و نیز بر میزان هزینه بهره برداری از این بازارها مورد بررسی قرار میگیرد.
واژه های کلیدی: بازار توان راکتیو، بازار همزمان توان اکتیو و راکتیو، تابع پرداخت مورد انتظار، هزینه فرصت از دست رفته، مزارع بادی
فصل اول
کلیات تحقیق
- مقدمه
در طول چند دهه گذشته بسیاری از سیستمهای قدرت الکتریکی در سراسر جهان تجدید ساختار شده اند. طی این مدت، به خاطر بالا بردن بازده بهره برداری و تشویق سرمایه گذاران، صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی از لحاظ مدیریت و مالکیت گردیده است، به طوریکه برای ایجاد فضای رقابتی مناسب، بخشهای مختلف آن از جمله تولید، انتقال و توزیع از هم مستقل گردیدهاند. این فرایند منجر به غیرمتمرکز شدن خدمات مختلف که قبلاً توسط ساختار انحصاری تولید میگردید، شده است. با وجودی که تجارت انرژی موضوع اصلی در بازار رقابتی برق است، به منظور داشتن یک شبکه امن و قابل اعتماد، خدمات جانبی حیاتی هستند و باید به شیوهای مناسب ارائه گردند. در سیستمهای قدرت تجدیدساختار یافته، بهرهبردار مستقل سیستم (ISO[1]) مسئول حفظ و عمل عادلانه، امن و قابل اعتماد از یک سیستم قدرت است. بر این اساس، ISO مسئول تعادل بار در زمان واقعی، مدیریت تراکم و ارائه خدمات جانبی است. این خدمات جانبی توسط بهرهبردار سیستم از طریق قراردادهای تجاری با شرکت کنندگان بازار فراهم می شود [۱].
در این میان شش نوع خدمات جانبی مختلف در دستورالعمل FERC- 888 تعریف شده است[۲]، که تأمین توان راکتیو یکی از این سرویسهای مهم است و باید در بسیاری از جنبه های برنامه ریزی بازار و بهره برداری درنظرگرفته شود. نکته دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد آن است که یک ژنراتور زمانی می تواند توان تولیدی خود را به فروش برساند که توان راکتیو کافی جهت حفظ سطوح ولتاژ در محدوده قابل قبول در سیستم وجود داشته باشد. در غیر اینصورت ژنراتور به علت محدودیت پایداری ولتاژ، قادر به فروش انرژی تولیدی خود نخواهد بود[۳]. در نتیجه، درحالی که موضوع اصلی در بازارهای برق مسائل مالی است، به دلیل نقش مهم توان راکتیو در سیستمهای امنیتی، مسائل فنی نیز باید در کنار مسائل اقتصادی در تسویه بازار مورد توجه قرار گیرد. تاکنون، اهداف مختلفی مانند قیمت گذاری توان راکتیو [۴و۵]، به حداقل رساندن هزینه توان راکتیو [۶و۷]، به حداقل رساندن همزمان هزینه توان راکتیو و تلفات انتقال [۹و۸]، به حداقل رساندن انحراف از معاملات [۳] و غیره برای حل و فصل بازار توان راکتیو و بهبود این بازار ارائه شده است.
از طرفی توان راکتیو نقش مهمی در امنیت ولتاژ سیستم قدرت نیز دارد [۱۰]. عدم توان راکتیو در سیستم ممکن است سبب افت ولتاژ نامطلوب در برخی از باسهای سیستم گردد که اگر سیستم بر این کمبود ولتاژ غلبه نکند، ممکن است منجر به ناپایداری ولتاژ در کل شبکه گردد. توان راکتیو ناکافی که منجر به فروپاشی ولتاژ بوده است، عامل اصلی در قطع عمده برق در سراسر جهان شناخته شده است. به عنوان مثال علت اصلی خاموشی در ۲ جولای ۱۹۹۶ و ۱۰ اوت ۱۹۹۶ که در سواحل غربی ایالات متحده رخ داده بود، فروپاشی ولتاژ اعلام شد[۱۱]. بنابراین، امنیت ولتاژ سیستم یک مسئله مهم است که باید در برنامه ریزی توان راکتیو در نظر گرفته شود.
- حضور مزارع بادی در بازارهای تجدید ساختار یافته
در دهههای اخیر، با توجه به برخی از چالشهای جهانی مانند مسائل زیست محیطی، بحران انرژی و رکود اقتصادی، منابع تجدیدپذیر و تولیدات پراکنده توجه بیشتری برای تولید برق را به خود جلب کرده اند [۱۲]. تحقیقات انجام شده توسط مراکز تحقیقاتی همچون سازمان تحقیقات انرژی الکتریکی ([۲]EPRI) بیانگر استفاده بیش از ۲۵ درصد انرژی الکتریکی تولیدی توسط تولیدات پراکنده تا سال ۲۰۱۰ میباشد. همچنین این رقم طبق تحقیقات سازمان گاز طبیعی( NGF[3]) تا ۳۰ درصد نیز پیش بینی شده است[۱۳].
در میان انواع منابع تجدیدپذیر، انرژی باد به علت در دسترس بودن و مزایای فراوان آن، به یکی از منابع تجدیدپذیر پیشرفته و محبوب در سراسر جهان تبدیل شده است. با افزایش نفوذ تولید توان باد به شبکه، بسیاری از مسائل جدید باید در مورد برنامه ریزی و عملکرد سیستم قدرت مورد مطالعه قرار گیرد.
با وجود مزایای بسیار زیاد انرژی باد، این منبع انرژی از عدم قطعیت بالایی برخوردار است. بنابراین، ماهیت تصادفی سرعت باد موضوع پژوهشهای بسیاری در سالهای اخیر بوده است و برخی از جنبه های مختلف این پدیده و همچنین اثرات آن در بهره برداری و کنترل سیستمهای قدرت مورد مطالعه قرار گرفته است[۱۴].
فرم در حال بارگذاری ...
