فهرست مطالبفصل اول: اصول کنترل بار فرکانس سیستم قدرت11-1- مقدمه21-2- ضرورت پایداری فرکانس در شبکه قدرت31-3- ساختار مطالعاتی پایان‌نامه7فصل دوم: کنترل خودکار تولید92-1- تعریف مسئله102-2- پیشینه تحقیق172-2-1- وضعیت فعلی استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر172-2-2- نقش تولید خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه192-2-3- حضور تولید بادی در کنترل فرکانس212-2-4- استفاده از ذخیره‌سازها222-3- جمع بندی23فصل سوم: کنترل فرکانس تولید بادی و خورشیدی243-1- مقدمه253-2- مشارکت تولید بادی ژنراتور القایی دو سو تغذیه در تنظیم فرکانس شبکه253-2-1- کنترل فرکانس توربین بادی سرعت متغیّر263-2-2- مدل توربین بادی273-2-3- مقدارسنجی انرژی چرخشی قابل دسترسی از توربین-ژنراتور303-2-4- کاربرد پشتیبانی موقّت توان اکتیو DFIG در کنترل فرکانس سیستم قدرت353-2-5- تغییر در تنظیم دروپ واحدهای تولید بادی توسط DFIG بدون قابلیّت پشتیبانی فرکانس363-2-6- تغییر در ثابت لختی سیستم بدون پشتیبانی فرکانس از طرف تولید بادی363-2-7- تغییر در تنظیم فرکانس و ثابت لختی سیستم در حضور سیستم پشتیبانی فرکانس363-2-8- کنترلر پیشنهادی برای پشتیبانی توان اکتیو از DFIG برای کنترل فرکانس393-3- مشارکت واحد های تولید توان خورشیدی در کنترل فرکانس شبکه403-3-1- مشخّصات پانل‌های خورشیدی و مدلسازی آنها413-3-2- استراتژی کنترلی پیشنهادی برای مزرعه خورشیدی443-3-3- تغییر در تنظیم دروپ واحدهای تولیدی در حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ 443-3-4- تغییر در ثابت لختی سیستم در حضور تولید خورشیدی443-3-5- مشارکت واحد تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس شبکه453-3-6- الگوریتم سطح 2 کنترلی برای کنترل توان اکتیو463-3-7- حالت کنترلی دروپ برای سیستم‌های خورشیدی473-4- استفاده از ذخیره‌ساز‌های انرژی در سیستم قدرت513-4-1- مدل ذخیره‌ساز باتری513-5- الگوریتم بهینه‌سازی نوسان ذرات533-6- شبکه ترکیبی543-7- جمع بندی55فصل چهارم: شبیه سازی و ارائه نتایج574-1- مقدمه584-2- حضور DFIG در کنترل فرکانس سیستم قدرت584-3- مشارکت سیستم‌های خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم قدرت674-4- مشارکت همزمان تولید بادی DFIG و سیستم‌های خورشیدی در کنترل فرکانس سیستم قدرت714-5- استفاده از ذخیره‌ساز باتری در سیستم قدرت754-6- بهینه‌سازی پاسخ دینامیکی شبکه764-7- جمع بندی81فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادهای ممکن825-1- بحث و نتيجه گيري835-2- پيشنهادات84ضمائم85منابع و مراجع86 لیست جداولجدول 3- 1تغییر در تنظیم دروپ واحد های تولیدی و لختی سیستم برای ضریب نفوذ های متفاوت باد38جدول 4- 1سناریو‌های باتری در شبکه و مقدار شایستگی متناسب با ضریب نفوذ منابع و باتری76جدول 4- 2مقادیر بهینه شده توسط الگوریتم PSO78جدول 1مشخصات نامی سیستم قدرت مورد مطالعه85جدول 2 پارامترهای به کار رفته در الگوریتم PSO85 لیست تصاویر و نمودارهاشکل 2- 1بلوک دیاگرام مدل توربین ژنراتور11شکل 2- 2مدل ساده شده ی گاورنر11شکل 2- 3مدل ساده شده ی توربین11شکل 2- 4مدل توربین باز گرمکن12شکل 2- 5مدل خطی و ساده شده کنترل فرکانس سیستم قدرت12شکل 2- 6مدل کنترل بار فرکانس سیستم چند ماشینه13شکل 2- 7شماتیک کلی سیستم دو ناحیه ای قدرت13شکل 2- 8مدل خطی سیستم دو ناحیه ای قدرت با حلقه کنترلی تکمیلی16شکل 3- 1بلوک دیاگرام مدل توربین بادی سرعت متغیّر27شکل 3- 2منحنی‌های C_pبرای زاویه‌های پره متفاوت29شکل 3- 3توان و سرعت روتور توربین به عنوان تابعی از سرعت باد29شکل 3- 4مدل توربین بادی سرعت متغیّر برای وزش باد با سرعت‌های کم و متوسط (کنترلر زاویه غیر فعّال شده است)30شکل 3- 5توان مکانیکی تأمین شده از طرف DFIGبرای سرعت‌های مختلف باد (B=0)31شکل 3- 6مدت زمان تداوم افزایش توان پله ای موقت در خروجی توان الکتریکی توربین بادی برای سرعت‌های کم وزش باد33شکل 3- 7مدت زمان تداوم افزایش توان پله ای موقت در خروجی توان الکتریکی توربین بادی برای سرعت‌های متوسّط وزش باد34شکل 3- 8زاویه شیب پره برای برداشت سطوح مختلف توان اکتیو در سرعت‌های بالای وزش باد35شکل 3- 9 کنترلر پیشنهادی برای پشتیبانی فرکانس40شکل 3- 10مدار معادل ماژول خورشیدی41شکل 3- 11ژنراتور خورشیدی متصل به شبکه42شکل 3- 12منحنی V_I ماژول خورشیدی43شکل 3- 13منحنی V_P ماژول خورشیدی43شکل 3- 14ساختار اصلی سیستم کنترلی45شکل 3- 15دیاگرام کنترل دروپ فرکانس49شکل 3- 16کنترل دروپ حالت ماندگار سیستم خورشیدی50شکل 3- 17ساختمان کنترل دروپ پیشنهادی برای سیستم خورشیدی51شکل 3- 18بلوک دیاگرام مدل خطی ذخیره‌ساز باتری52شکل 3- 19روند اجرایی تکنیکPSO54شکل 3- 20بلوک دیاگرام سیستم دو ناحیه ای قدرت در حضور مزرعه بادی DFIGو مزرعه خورشیدی و ذخیره ساز باتری54شکل 4- 1تغییرات فرکانس ناحیه 1 در حضور سطوح مختلف تولید بادی در سیستم قدرت59شکل 4- 2تغییرات فرکانس ناحیه 2 در حضور سطوح مختلف تولید بادی در سیستم قدرت60شکل 4- 3تغییر توان ژنراتور ناحیه 160شکل 4- 4تغییر توان ژنراتور ناحیه 261شکل 4- 5تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی بین ناحیه‌ای61شکل 4- 6تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده62شکل 4- 7تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده63شکل 4- 8تغییرات توان انتقالی خطوط63شکل 4- 9تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 165شکل 4- 10 تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 265شکل 4- 11تغییرات فرکانس ناحیه 166شکل 4- 12تغییرات فرکانس ناحیه 266شکل 4- 13تغییرات توان انتقالی بین ناحیه 1 و 267شکل 4- 14تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده69شکل 4- 15تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده69شکل 4- 16تغییرات توان انتقالی خطوط برای موارد در نظر گرفته شده70شکل 4- 17تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 170شکل 4- 18تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 271شکل 4- 19تغییرات فرکانس ناحیه 1 برای حالت‌های در نظر گرفته شده72شکل 4- 20تغییرات فرکانس ناحیه 2 برای حالت‌های در نظر گرفته شده73شکل 4- 21تغییرات توان انتقالی خط ارتباطی73شکل 4- 22تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 174شکل 4- 23تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 274شکل 4- 24تغییرات توان خروجی منابع تجدیدپذیر با استفاده از برنامه‌های کنترلی پیشنهادی75شکل 4- 25مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 1 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثات انتگرال گیر ناحیه78شکل 4- 26 مقایسه انحراف فرکانس ناحیه 2 در حضور مقادیر بهینه باتری و ثابت انتگرال گیر ناحیه79شکل 4- 27 مقایسه تغییرات توان انتقالی خط واسط در حضور مقادیر بهینه در دو ناحیه79شکل 4- 28تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 180شکل 4- 29تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون ناحیه 280 فهرستعلائمواختصارات ضریب بایاس فرکانس کنترل تکمیلی ناحیهثابت تنظیم دروپ گاورنر ناحیهلختی ناحیهعامل میراکنندگی بار ناحیهثابت زمانی توربین ناحیهثابت زمانی توربین بازگرمکن ناحیهثابت زمانی گاورنر ناحیهبهره مدل توربین بازگرمکنبهره انتگرال‌گیر کنتذل تکمیلی ناحیهضریب توان سنکرون‌کننده خط ارتباطی میان دو ناحیه ونسبت توان نامی دو ناحیه وتغییر بار در ناحیهتغییرات توان انتقالی خط ارتباطی میان دو ناحیه وتغییرات فرکانس ناحیهعملکرد مطلوب یک سیستم قدرت منوط به برابر بودن میزان توان تولید با توان مصرفی و تلفات می‌باشد. در شبکه قدرت نقطه کار سیستم دائماً تغییر میکند. بنابر این جهت برقراری توازن میان تولید و مصرف باید سطح تولید واحدهای تولیدی تغییر یابد. در نتیجه فرکانس نامی شبکه و توان اختصاص یافته به واحد‌ها دچار تغییراتی می‌گردد. این انحرافات می‌تواند سبب ایجاد تاثیراتی ناخواسته در شبکه گردد. کنترل بار فرکانس به همراه کنترل خودکار تولید به عنوان یکی از مهّم ترین سرویس‌های جانبی در طراحی و بهره برداری سیستم‌های قدرت به منظور کارایی بهتر، افزایش کیفیت توان و قابلیّت اطمینان شبکه، نقش اصلی در کنترل این نوسانات بر عهده دارد. اهداف اصلی کنترل خودکار تولید را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:ü تعقیب مناسب الگوی بارü به صفر رساندن خطای حالت ماندگار فرکانسü کمینه کردن انحرافات توان خطوط انتقالی توان بین ناحیه ایü کمینه کردن حداکثر فرا جهش و زمان نشست برای انحرافات فرکانس ناحیات و توان انتقالی خطوط.در حال حاضر شبکه قدرت مشمول تغییراتی کلی در بدنه و ساختار خود است. بخشی از این تغییرات به سبب مسائل مربوط به تجدید ساختار یافتن شبکه و برنامه‌ریزی‌های رقابتی است. تغییری که عملاً سیستم قدرت را از حالتی که در آن تنها یک مالک برای سیستم توزیع، انتقال و تولید وجود دارد، به سمتی سوق می‌دهد که شرکت‌های تولیدی انرژی در رقابت با یکدیگر توان درخواستی مصرف کنندگان را تأمین می کنند. این تراکنش‌های توان مرزبندی جغرافیایی خاصّی نمی‌پذیرد و لزوماً تولید و مصرف در یک ناحیه واقع نمی شوند. علاوه بر آن ورود مصرف کنندگان بزرگ نظیر کارخانه‌های فولاد با نرخ تغییرات توان قابل توجّه به بازار مصرف، می‌توانند سبب بروز اغتشاشات شدید فرکانسی گردند. بخش دیگری از تغییرات را می‌توان به ظهور انواع جدید ادوات تولید توان، تکنولوژی‌های جدید و حجم رو به افزایش بهره برداری از منابع انرژی تجدیدپذیر نیز نسبت داد. نیاز فزاینده به انرژی الکتریکی در کنار ذخیره محدود سوخت فسیلی و نگرانی روبه گسترش مشکلات زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت فسیلی، ضرورت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر باد و خورشید و ورود آنها را به شبکه قدرت دوچندان می‌نماید. در نتیجه با توجّه به رشد روز افزون تقاضا در سیستم‌های قدرت، در محیط رقابتی و ورود منابع انرژی تجدیدپذیر به سیستم قدرت، هر یک از عملیات های کنترلی خودکار نظیر کنترل خودکار تولید، نقش بسیار مهّمی در حفظ امنیت و پایداری سیستم قدرت پیدا میکند.