1-1- پیشگفتار.

امروزه توجه به مسائل زیست محیطی، قیمت بالای سوخت‌های فسیلی، تشکیل بازار برق و تغییر مالکیت و مدیریت صنعت برق از حالت سنتی به رقابتی و از طرفی پیشرفت‌های چشمگیر حاصل شده در ژنراتور‌های کوچک، تجهیزات الکترونیک قدرت، ذخیره‌سازها و کشف روش‌های مختلف تولید انرژی از منابع انرژی تجدید‌پذیر[1] علاقه زیادی به استفاده از واحد‌های تولید پراکنده[2] در سرتاسر دنیا ایجاد شده است [[i]].

امروزه، تولید پراکنده به یک راه‌حل اقتصادی برای تولید انرژی الکتریکی در شبکه توزیع تبدیل شده است. به کارگیری واحد‌های تولید پراکنده در شبکه توزیع مزایای بالقوه فراوانی برای شرکت‌های توزیع خواهند داشت. شاید مهم‌ترین مزیت استفاده از وا‌حدهای تولید پراکنده، نزدیکی به مصرف‌کننده و درنتیجه کاهش و یا حذف هزینه‌های مربوط به سیستم انتقال و توزیع باشد. در کنار آن می‌توان به حذف محدودیت مکانی و جغرافیایی تولیدات پراکنده کوچک نسبت به نیروگاه‌های بزرگ، ریسک کمتر سرمایه‌گذاری، زمان نصب کمتر، شرایط محیط زیست بهتر، کیفیت و قابلیت اطمینان بیشتر، کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ، تأخیر در سرمایه‌گذاری، تکنولوژی در زمینه ساخت ژنراتور‌های کوچک با توان تولیدی بالا و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید اشاره کرد [[ii]].

تشویق توسعه‌دهندگان و بهره‌برداران شبکه توزیع به اتصال تولیدات پراکنده جهت استفاده از مزایای فوق از اهداف شرکت‌های توزیع می‌باشد. در سال‌های گذشته، تحقیق پیرامون تأثیرات فنی که تولیدات پراکنده ایجاد می‌نمایند، از اولویت‌های صنعت برق بوده است. ایجاد الگوهای اقتصادی بر مبنای تشویق و ایجاد یک محیط مطمئن از لحاظ سرمایه گذاری و اطمینان سرمایه گذار از بابت استفاده از ظرفیت نصب شده‌ی منابع تولید پراکنده از اولویت‌های کنونی صنعت برق جهت توسعه تولیدات پراکنده می‌باشد [[iii]]. در کنار تشویق برای توسعه باید برنامه ریزی برای احداث واحد‌های تولید پراکنده نیز صورت گیرد تا احداث این منابع باعث بوجود آمدن مشکلات اتی در شبکه نگردد.

1-2-   تاریخچه

به تازگی، بسیاری از مطالعات تحقیقاتی بر روی مدیریت شبکه فعال گزارش شده است که بر منافع استفاده از منابع مدیریت اکتیو شبکه و پیشنهاد طرح‌های جدید و برنامه‌های کاربردی تاکید کرده‌اند. برخی از مطالعات شامل پروژه‌های عملی، پیاده سازی و تجارب مدیریت شبکه فعال [[iv]] برنامه‌ی آنلاین مدیریت شبکه فعال [[v]] ، ترکیبی از مدیریت شبکه فعال همراه با نرم افزار پاسخ‌گویی مشترکین [[vi]] وچالش‌های مدیریتی شبکه فعال برای اپراتور‌های شبکه را نشان می‌دهد [[vii]]. در [[viii]]، ارزیابی‌های فنی – اقتصادی و هزینه- سود تجزیه و تحلیل هزینه‌های سرمایه‌گذاری و هزینه‌های بهره برداری برای ترکیب‌های مختلف طرح های مدیریت شبکه فعال مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته‌اند و با طرح مدیریت شبکه منفعل مقایسه شده‌اند. به طور کلی، می‌توان نتیجه گرفت که نفوذ تولید پراکنده، هزینه‌های سرمایه‌گذاری طرح‌های مدیریت شبکه فعال را افزایش می‌دهد و باعث عملی‌تر و قابل توجیه‌تر شدن طرح‌های مدیریت شبکه فعال می‌گردد. 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

امروزه، با توجه به روند روبه رشد نفوذ تولید‌های پراکنده در شبکه‌ی انتقال و شبکه‌های توزیع در بسیاری از کشور‌ها دامنه‌ی برنامه‌ریزی‌ها برای افزایش نفوذ تولید پراکنده اولویت اپراتور‌های سیستم‌های توزیع و انتقال (DSOوTSO) می‌باشد. با این حال، افزایش ولتاژ حالت پایدار یکی از محدودیت‌های اصلی شبکه است که میزان ظرفیت تولید پراکنده را محدود می‌کند که می‌تواند رفع شود. در [[ix]]، مشکل ولتاژ مرتبط با نصب و راه اندازی تصادفی منابع تولید پراکنده با مالکیت مشترکین، از نظر محل، نوع و اندازه، در یک شبکه توزیع ثانویه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در [[x]]، روش ارائه شده شامل تهیه کردن محدودیت گام ولتاژ ایجاد شده به دلیل تأثیر در ارتباط با قطع و یا اتصال ناگهانی تولید پراکنده می‌باشد نتایج تحقیق کاهش قابل توجه در مقدار ظرفیت تولید پراکنده نصب شده هنگامی که محدودیت برای گام تغییرات ولتاژ به شبکه اعمال می‌شود را نشان می‌دهد و محدودیت تغییرات گسترده‌تر ولتاژ می‌تواند باعث افزایش ضریب نفوذ ظرفیت تولید پراکنده در شبکه شود. برخی از مطالعات مدیریت شبکه فعال، پتانسیل طرح‌های مدیریت شبکه فعال را تجزیه و تحلیل کردند تا نفوذ تولید پراکنده به حداکثر برسد [[xi]]، ویا انرژی بهره برداری به حداکثر برسد [[xii]] و یا تلفات انرژی به حداقل برسد [[xiii]]. در مطالعات قبلی تأثیر تقاضای متغیر و پروفایل‌های تولید نیز با پخش بار بهینه‌ی چند دوره‌ای مبتنی بر (OPF)- بر اساس روش (MOPF) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این مطالعات تحت مکان‌های ثابت نصب تولید پراکنده و تنها با یک پیکر‌بندی تولید پراکنده (که همه منابع در مدار باشند) مورد آزمایش قرار گرفته‌اند و مشخص شد که

• پتانسیل مدیریت شبکه فعال هنگامی که (OLTC) ها برای افزایش ولتاژ محدودیت دارند، کاهش می‌یابد.

• برای منابع تولید‌پراکنده با یک مکان نصب ثابت، طرح های مدیریت شبکه فعال به دلیل رسیدن خطوط به حد حرارتی خط تاثیری بر این منابع پراکنده نمی‌گذارند، در حالی که دیگر مکان‌های نصب تولید پراکنده با توجه‌ به طرح‌های مدیریت شبکه فعال تحت تأثیر قرار خواهد گرفت.

با این حال، اثرات ساختار‌های مختلف مشارکت،  تولیدات پراکنده چندگانه در مراجع [11] تا [13] در نظر گرفته نشده است، که به طور جدی می تواند پتانسیل طرح های مدیریت شبکه فعال و مقدار اتصال ظرفیت تولید پراکنده را تحت تأثیر قرار دهند. در اینجا اصطلاح ساختار‌ها یا پیکربندی‌های مختلف تولید پراکنده به همان وضعیت عملیاتی واحد‌های تولید پراکنده (روشن یا خاموش) منابع در شبکه اشاره می‌کند.

ارتباط بین به حداکثر رساندن ظرفیت تولید پراکنده و نقص ولتاژ حالت پایدار را با استفاده از ضریب حساسیت ولتاژ در [[xiv]] و [[xv]] را مورد بررسی قرار دادند. در [15]، یک روش مؤثر پیشنهاد شده است که تولید‌های پراکنده را بر اساس تجزیه و تحلیل‌های مختلف برای محدودیت‌های مختلف مرتبط با هر باس اختصاص داده است تا اطمینان یابد که هیچ نقصانی در شبکه رخ نخواهد داد. نقصان در تزریق توان در شبکه هنگامی که واحد های تولید پراکنده به صورت جداگانه و نه به صورت یک گروه در شبکه جایابی می‌شوند اتفاق می‌افتد که می‌تواند به محدودیت‌هایی در شبکه منجر شود و ظرفیت کل منابع تولید پراکنده متصل شده  را به حداقل می‌رساند و بهره‌وری از دارایی‌های موجود نصب شده در شبکه را کاهش می‌دهد. در مرجع [[xvi]] روش دیگری پیشنهاد شده است که باس های ضعیف و قوی را شناسایی کند پس از آن، تولید‌های پراکنده را در باس‌هایی با حاشیه‌ی پایداری ولتاژ قوی قرار دهند. در مرجع [[xvii]]، اثر انتخاب میزان نفوذ‌های مختلف تولید پراکنده بر  نتیجه‌ی جایابی منابع تولید پراکنده بررسی شده است. با افزایش میزان نفوذ منابع تولید پراکنده در شبکه، نتایج افزایش یا کاهش قابل توجه در ظرفیت تولید منابع تولید پراکنده را در مکان‌های خاص را نشان می‌دهد. از این رو، ارزیابی میزان نفوذ منابع تولید پراکنده، بر اساس اینکه تمام نقاط از لحاظ تولید بهینه‌باشند، برای برنامه ریزی بلند مدت انتخاب شده است.  مطالعات صورت گرفته در مراجع [14]- [17] نشان داد که میزان نفوذ کم منابع تولید پراکنده در نقاط خاصِ می تواند مشکلات شدید ولتاژ را ایجاد کند، و از این رو بر کل میزان نفوذ تولید پراکنده اثر بگذارد. با این حال، این مطالعات نیز اثر تنظیمات چند پیکربندی مختلف تولید پراکنده را در نظر نگرفته بودند که می‌تواند به طور قابل توجهی بر مکان نصب و مقدار ظرفیت منابع تولید پراکنده متصل شده تاثیر بگذارد.

1-3- نقد و بررسی شیوه‌های نوین

طرح سرمایه گذاری برای توسعه زیر ساخت‌های شبکه برای برآورده کردن رشد تقاضا بار می تواند با معرفی واحد‌های تولید پراکنده در شبکه انتقال و توزیع به تعویق انداخته شود. حضور واحد‌های تولید پراکنده در شبکه‌های توزیع می‌تواند بهره‌وری سیستم، قابلیت اطمینان، امنیت و کیفیت خدمات را بهبود بخشد. با این حال، این منابع می توانند تاثیرات عمده‌ای بر ولتاژ سیستم، کیفیت توان و پایداری شبکه ، سطح اتصال کوتاه شبکه و تداخل با کارکرد خازن ها و تنظیم کننده های ولتاژ موجود در شبکه داشته باشند و نیز هماهنگی حفاظتی تجهیزات را نیز تحت تاثیر قرار دهند. عدم پیوستگی در خروجی و نیز خروجی متغیر منابع تولید پراکنده تجدید پذیر مانند باد و فتوولتائیک طرح‌های مربوط به توسعه این نوع شبکه‌های توزیع را با چالش روبرو‌ می‌کند [[xviii]]

بعضی برنامه ریزی‌های مطالعه شده مربوط به ماکزیمم کردن سود بهره‌بردارهای واحد‌های تولید پراکنده غیر مشارکتی می‌باشد، با توجه به خروجی غیر پیوسته منابع تجدید‌پذیر شرکت‌ها برای ماکزیمم کردن سود خود منابع ذخیره ساز را همراه با واحد‌های تولید پراکنده نصب می‌کنند و ممکن است یک بهره‌بردار برای دستیابی به سود ماکزیمم در کنار تولید توان از بازار نیز توان خرید کند و در ذخیره‌ساز‌ها ذخیره کند. [[xix]]

بنابراین قبل از اتصال واحد‌های تولید پراکنده تجدید پذیر به شبکه باید اثر اتصال این منابع به شبکه بررسی شود. در اتصال شراکتی واحد‌های تولید پراکنده بدترین وضعیت شبکه که تولید واحد‌ها حداکثر و بار در مینیمم مقدار خود باشد در نظر گرفته می‌شود که باعث می‌شود میزان برنامه ریزی نصب ظرفیت توان منابع تجدید پذیر محدود شود. در حالی که استفاده از چندین نوع منبع تولید پراکنده با هم در یک شبکه در حالت اتصال غیر مشارکتی می‌تواند محدودیت‌های شبکه را برای نصب ظرفیت بیشتر منابع توان اکتیو در شبکه را از میان بردارد [[xx]] بدین منظور برای اینکه بتوان از حداکثر توان منابع در شبکه استفاده کرد باید حتما از برنامه پخش بهینه بار (OPF) استفاده کرد تا بهینه‌ترین حالت ترکیب تولید واحد‌های تولیدی برای حداقل سازی تلفات  و هزینه‌ها در شبکه را بدست آورد.

بطور کلی در روش‌های برنامه ریزی برای شبکه‌های توزیع به منظور ماکزیمم سازی قابلیت نصب واحد‌های تولید پراکنده، نیاز به یک مدیریت شبکه اکتیو [4] می‌باشد در سال‌های اخیر بر روی این موضوع در ایران نیز کار شده و برنامه ریزی شبکه توزیع برای تعیین مکان و اندازه‌ی نصب واحد تولید پراکنده برای یک شبکه توزیع اکتیو بر روی یک شبکه نمونه 39 باسه واقعی در ایران نیز مطالعه شده است [[xxi]].