فهرست عناوينصفحه1 .فصل اول: پیشگفتار11.1 پیشگفتار21.2تعریف مسئله42 .فصل دوم: معرفی اجزای ریزشبکه و پیشینه تحقیق62.1معرفی ریز شبکه ها72.2مروری بر کارهای پیشین92.3معرفی انواع تکنولوژی تولید پراکنده درریزشبکهها122.3.1 مولدهای پراکنده تجدید ناپذیر142.3.1.1................................................. موتورهای پیستونی (رفت و برگشتی)142.3.1.2............................................................................................ پیلهای سوختی172.3.1.3....................................................................................... توربینهای گازی202.3.1.4......................................................................................... میکروتوربینها212.3.2 مولدهای پراکنده تجدیدپذیر222.3.2.1......................................................................................... انرژی خورشیدی222.3.2.2................................................................................... سیستم فتوولتائیک242.3.2.3..................................................................................... نیروگاههای بادی262.3.2.4.............................................................................. نیروگاههای برق آبی282.4سیستم ذخیره ساز در ریزشبکهها292.4.1 سیستم ذخیره انرژی تلمبه ذخیرهای302.4.2 سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا312.4.3 سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده322.4.4 سیستم ذخیره انرژی ابرخازن332.4.5 سیستم ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن332.4.6 ذخیره انرژی حرارتی342.5تاثیرات ریزشبکهها در سیستم352.5.1 ریزشبکهها و تاثیرات آن در کیفیت توان352.5.2 ریزشبکهها و تاثیرات آن در هزینه توان تولیدی362.5.3 تاثیرات ریزشبکهها بر محیط زیست373 .فصل سوم:تعریف تابع هدف براساس مدل اقتصادی403.1مقدمه413.2مدل اقتصادی سیستم مورد مطالعه423.2.1 هزينه سرمايه گذاري اوليه(ACC)433.2.2 هزينه جايگزيني ساليانه (ARC)443.2.3 هزينه سوخت ساليانه(AFC)443.2.4 هزينه تعمير و نگهداري(AOC)443.3تابع هدف و قیود مسئله453.3.1 قیود مسئله463.3.2 الگوریتم مبتنی بر سناریو برای عدم قطعیت توان تولیدی از توربین بادی و آرایه خورشیدی474 .فصل چهارم: نتایج شبیه سازی494.1نتایج شبیه سازی504.2مشخصات اجزای ریزشبکه504.3بار ناحیه مورد مطالعه514.4تولیدات منابع انرژی تجدید پذیر524.5سناریو های احتمالی534.5.1 تعیین سایز بهینه شده واحدها در ریزشبکه با عدم قطعیت در تولید واحدهای تجدیدپذیر554.5.2 بررسی هزینه در حالت تولید قطعی565 .فصل پنجم: جمعبندي و نتيجهگيري575.1نتیجه گیری585.2پیشنهادهایی برای ادامه کار59منابع و مراجع60Abstract65 فهرست اشكالصفحهشكل 2.1 اجزای تشکیل دهنده یک ریزشبکه.[3]8شكل 2.2 ساختمان یک دیزل ژنراتور.[2]16شكل 2.3 تولید الکتریسیته در یک سلول سوختی.[37]19شكل 2.4 تولید الکتریسیته به وسیله سیستم گرمایی خورشیدی.[3]23شكل 2.5 تولید الکتریسیته به وسیله سلولهای خورشیدی.[30]24شكل 2.6 قسمتهاي مختلف يك سیستم فتوولتائیک.[42]25شكل 2.7 قسمتهاي مختلف يك توربین بادی[44].28شكل 2.8 قسمتهاي مختلف يك ذخیره ساز ابررسانا[21].31شكل 2.9 سيستم ذخيره انرژي هواي فشرده.[47]32شكل 3.1 بلوک دیاگرام ریزشبکه مورد نظر42شكل 3.2 درخت سناریو[55].48شكل 4.1 پروفیل بار سالیانه سیستم51شكل 4.2 پروفیل بار روزانه سیستم52شكل 4.3 میزان تابش خورشیدی (kWh/m2/day)53شكل 4.4 سناریوهای سیستم مورد مطالعه54شكل 4.5 مقایسه هزینه سناریو بیس با سیستم فقط دیزلی56 فهرست جداولصفحهجدول 4.1 مشخصات اجزای ریزشبکهها50جدول 4.2 سرعت باد ماهیانه52جدول 4.3 نتایج بهینه ریزشبکه مبتنی بر سناریو مد55جدول 4.4 نتایج تولید برای دیزل ژنراتور در الگوریتم مبتنی بر سناریو55 فهرست علائملاتينهزينه ساليانه سيستمهزينه سرمايه گذاري اوليههزينههاي جايگزينيهزينه سوخت ديزل ژنراتورهزينههاي تعمير و نگهداريهزينه سرمايهگذاري اوليه تجهيزاتضريب بازيابي اوليهطول عمر پروژه (سال)بهره واقعيبهره نامينرخ تورم ساليانههزينه جايگزيني واحدهاطول عمر واحدهاضریب وجوه استهلاکیکل سوخت مصرفي ژنراتور در طول عمر پروژههزينه نگهداري سيستم براي دوره يکساله سيستمظرفيت نامي سلول سوختيظرفيت نامي الکترولايزرتوان توليدي دیزلژنراتور در ساعتkمقدار ثابت برای سلول سوختیمقدار ثابت برای الکترولایزرمقدار ثابت برای دیزل ژنراتورقيمت سوخت ديزلانرژي ديزل ژنراتور در يکسالجريمه پرداختي براي انتشار کربن بهازاي هر واحد انرژي توليديظرفيت تانک هيدروژنسرعت میانگین باد ماهیانهتابش میانگین ماهیانهيونانيفرآیند تصادفی متغیرشاخص سناریوتعداد سناریو احتمالی 1 .فصل اول: پیشگفتار 1.1 پیشگفتاربا پیشرفت جوامع بشری نیاز به انرژی افزایش چشمگیری یافته است. این نیاز جوامع بشری را به سمت منابعی جدید و پر بازدهتر سوق میدهد. در ضمن صنعتی شدن و افزایش مصرف خانگی منجر به افزایش غیر قابل پیشبینی تقاضا برای انرژی برق شده است. همه این موارد باعث تولید روز افزون گازهای آلوده کننده محیط زیست میشوند[1].منابع انرژی تجدیدپذیر[1] در دهههای اخیر با افزایش هزینه سوخت های فسیلی و با هدف تولید انرژی پاک، بسیار مورد توجه کشورهای صنعتی قرار گرفته است. این امر موجب پیشرفت های بسیاری در بهره برداری از این منابع گردیده است؛ ولی منابع انرژی تجدید پذیر دارای رفتاری متغیر میباشند و در نتیجه نمیتوان تولید را به درستی پیش بینی کرد. به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم، بكارگيري از ديزل ژنراتورها[2] براي پاسخ گويي به تقاضاي بار در سيستم هاي مستقل از شبكه به طور گسترده اي رايج مي باشد[2]. اما خطر كمبود و پايان پذيري منابع انرژيهاي فسيلي، رشد روز افزون قيمت سوخت هاي فسيلي و حاد شدن مسايل زيست محيطي به دليل افزايش غير طبيعي انواع مختلف تركيبات زيانآور از جمله گازهاي گلخانهاي نيز از دلائل بالا رفتن انگيزه كشورها در استفاده از منابع انرژي تجدیدپذیر میباشد. استفاده از منابع تجدید پذیر با در نظر گرفتن همه مزایا و معایب، شاخه ای در صنعت برق به وجود آورده است؛ که به بررسی محدودیت های بهره برداری سیستم های ترکیبی[3] ، بهینهسازی بهره برداری[4] سیستم، کاهش آلودگیهای زیستمحیطی، بهبود هزینه تمام شده سیستم و به طور کلی بهرهبرداری بهینه از ریزشبکهها[5] و شبکههای هوشمند[6] میپردازد.
تعيين بهينه اندازه منابع انرژي در ريز شبکهها با در نظرگرفتن عدم قطعيتها word
فهرست عناوينصفحه1 .فصل اول: پیشگفتار11.1 پیشگفتار21.2تعریف مسئله42 .فصل دوم: معرفی اجزای ریزشبکه و پیشینه تحقیق62.1معرفی ریز شبکه ها72.2مروری بر کارهای پیشین92.3معرفی انواع تکنولوژی تولید پراکنده درریزشبکهها122.3.1 مولدهای پراکنده تجدید ناپذیر142.3.1.1................................................. موتورهای پیستونی (رفت و برگشتی)142.3.1.2............................................................................................ پیلهای سوختی172.3.1.3....................................................................................... توربینهای گازی202.3.1.4......................................................................................... میکروتوربینها212.3.2 مولدهای پراکنده تجدیدپذیر222.3.2.1......................................................................................... انرژی خورشیدی222.3.2.2................................................................................... سیستم فتوولتائیک242.3.2.3..................................................................................... نیروگاههای بادی262.3.2.4.............................................................................. نیروگاههای برق آبی282.4سیستم ذخیره ساز در ریزشبکهها292.4.1 سیستم ذخیره انرژی تلمبه ذخیرهای302.4.2 سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا312.4.3 سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده322.4.4 سیستم ذخیره انرژی ابرخازن332.4.5 سیستم ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن332.4.6 ذخیره انرژی حرارتی342.5تاثیرات ریزشبکهها در سیستم352.5.1 ریزشبکهها و تاثیرات آن در کیفیت توان352.5.2 ریزشبکهها و تاثیرات آن در هزینه توان تولیدی362.5.3 تاثیرات ریزشبکهها بر محیط زیست373 .فصل سوم:تعریف تابع هدف براساس مدل اقتصادی403.1مقدمه413.2مدل اقتصادی سیستم مورد مطالعه423.2.1 هزينه سرمايه گذاري اوليه(ACC)433.2.2 هزينه جايگزيني ساليانه (ARC)443.2.3 هزينه سوخت ساليانه(AFC)443.2.4 هزينه تعمير و نگهداري(AOC)443.3تابع هدف و قیود مسئله453.3.1 قیود مسئله463.3.2 الگوریتم مبتنی بر سناریو برای عدم قطعیت توان تولیدی از توربین بادی و آرایه خورشیدی474 .فصل چهارم: نتایج شبیه سازی494.1نتایج شبیه سازی504.2مشخصات اجزای ریزشبکه504.3بار ناحیه مورد مطالعه514.4تولیدات منابع انرژی تجدید پذیر524.5سناریو های احتمالی534.5.1 تعیین سایز بهینه شده واحدها در ریزشبکه با عدم قطعیت در تولید واحدهای تجدیدپذیر554.5.2 بررسی هزینه در حالت تولید قطعی565 .فصل پنجم: جمعبندي و نتيجهگيري575.1نتیجه گیری585.2پیشنهادهایی برای ادامه کار59منابع و مراجع60Abstract65 فهرست اشكالصفحهشكل 2.1 اجزای تشکیل دهنده یک ریزشبکه.[3]8شكل 2.2 ساختمان یک دیزل ژنراتور.[2]16شكل 2.3 تولید الکتریسیته در یک سلول سوختی.[37]19شكل 2.4 تولید الکتریسیته به وسیله سیستم گرمایی خورشیدی.[3]23شكل 2.5 تولید الکتریسیته به وسیله سلولهای خورشیدی.[30]24شكل 2.6 قسمتهاي مختلف يك سیستم فتوولتائیک.[42]25شكل 2.7 قسمتهاي مختلف يك توربین بادی[44].28شكل 2.8 قسمتهاي مختلف يك ذخیره ساز ابررسانا[21].31شكل 2.9 سيستم ذخيره انرژي هواي فشرده.[47]32شكل 3.1 بلوک دیاگرام ریزشبکه مورد نظر42شكل 3.2 درخت سناریو[55].48شكل 4.1 پروفیل بار سالیانه سیستم51شكل 4.2 پروفیل بار روزانه سیستم52شكل 4.3 میزان تابش خورشیدی (kWh/m2/day)53شكل 4.4 سناریوهای سیستم مورد مطالعه54شكل 4.5 مقایسه هزینه سناریو بیس با سیستم فقط دیزلی56 فهرست جداولصفحهجدول 4.1 مشخصات اجزای ریزشبکهها50جدول 4.2 سرعت باد ماهیانه52جدول 4.3 نتایج بهینه ریزشبکه مبتنی بر سناریو مد55جدول 4.4 نتایج تولید برای دیزل ژنراتور در الگوریتم مبتنی بر سناریو55 فهرست علائملاتينهزينه ساليانه سيستمهزينه سرمايه گذاري اوليههزينههاي جايگزينيهزينه سوخت ديزل ژنراتورهزينههاي تعمير و نگهداريهزينه سرمايهگذاري اوليه تجهيزاتضريب بازيابي اوليهطول عمر پروژه (سال)بهره واقعيبهره نامينرخ تورم ساليانههزينه جايگزيني واحدهاطول عمر واحدهاضریب وجوه استهلاکیکل سوخت مصرفي ژنراتور در طول عمر پروژههزينه نگهداري سيستم براي دوره يکساله سيستمظرفيت نامي سلول سوختيظرفيت نامي الکترولايزرتوان توليدي دیزلژنراتور در ساعتkمقدار ثابت برای سلول سوختیمقدار ثابت برای الکترولایزرمقدار ثابت برای دیزل ژنراتورقيمت سوخت ديزلانرژي ديزل ژنراتور در يکسالجريمه پرداختي براي انتشار کربن بهازاي هر واحد انرژي توليديظرفيت تانک هيدروژنسرعت میانگین باد ماهیانهتابش میانگین ماهیانهيونانيفرآیند تصادفی متغیرشاخص سناریوتعداد سناریو احتمالی 1 .فصل اول: پیشگفتار 1.1 پیشگفتاربا پیشرفت جوامع بشری نیاز به انرژی افزایش چشمگیری یافته است. این نیاز جوامع بشری را به سمت منابعی جدید و پر بازدهتر سوق میدهد. در ضمن صنعتی شدن و افزایش مصرف خانگی منجر به افزایش غیر قابل پیشبینی تقاضا برای انرژی برق شده است. همه این موارد باعث تولید روز افزون گازهای آلوده کننده محیط زیست میشوند[1].منابع انرژی تجدیدپذیر[1] در دهههای اخیر با افزایش هزینه سوخت های فسیلی و با هدف تولید انرژی پاک، بسیار مورد توجه کشورهای صنعتی قرار گرفته است. این امر موجب پیشرفت های بسیاری در بهره برداری از این منابع گردیده است؛ ولی منابع انرژی تجدید پذیر دارای رفتاری متغیر میباشند و در نتیجه نمیتوان تولید را به درستی پیش بینی کرد. به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم، بكارگيري از ديزل ژنراتورها[2] براي پاسخ گويي به تقاضاي بار در سيستم هاي مستقل از شبكه به طور گسترده اي رايج مي باشد[2]. اما خطر كمبود و پايان پذيري منابع انرژيهاي فسيلي، رشد روز افزون قيمت سوخت هاي فسيلي و حاد شدن مسايل زيست محيطي به دليل افزايش غير طبيعي انواع مختلف تركيبات زيانآور از جمله گازهاي گلخانهاي نيز از دلائل بالا رفتن انگيزه كشورها در استفاده از منابع انرژي تجدیدپذیر میباشد. استفاده از منابع تجدید پذیر با در نظر گرفتن همه مزایا و معایب، شاخه ای در صنعت برق به وجود آورده است؛ که به بررسی محدودیت های بهره برداری سیستم های ترکیبی[3] ، بهینهسازی بهره برداری[4] سیستم، کاهش آلودگیهای زیستمحیطی، بهبود هزینه تمام شده سیستم و به طور کلی بهرهبرداری بهینه از ریزشبکهها[5] و شبکههای هوشمند[6] میپردازد.