دانلود مقاله استراتژی کنترل توان راکتیو DFIG مزارع بادی بمنظور تنظیم ولتاژ شبکه قدرت

عنوان انگلیسی:

Reactive Power Control Strategy of DFIG Wind Farms for Regulating Voltage of Power Grid

دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی

ناشر:PES General Meeting | Conference & Exposition, 2014 IEEE

تعداد صفحات انگلیسی:5

تعداد صفحات فارسی:14

Abstract

If a wind farm is weakly connected to a power grid, then the voltage of the connection point fluctuates frequently due to the changeable wind speed. The active and reactive power of a doubly-fed induction generator (DFIG) can be decoupling controlled and the grid-side converter (GSC) of a DFIG can also generate some reactive power by adjusting the power factor, thus a DFIG can be considered as a reactive power resource to stabilize the voltage of the connection bus. Based on the power relationship of a DFIG, the up and down reactive power limitations of DFIG stator and GSC are analyzed. Then a reactive power control strategy of a DFIG wind farm is proposed, in which, a certain number of DFIGs are selected to support reactive power to the power grid when the voltage of the connection point drops. The control strategy aims at bringing the reactive power capability of DFIG into play and cutting down the investments in the reactive power compensation devices which are used less. The simulation model of a grid-connected DFIG wind farm is developed on the PSCAD/EMTDC platform, and the simulation results demonstrate the effectiveness of the control strategy proposed

چکیده:

اگر یک مزرعه بادی بطور ضعیفی به شبکه وصل شود آنگاه بخاطر تغییرپذیری سرعت باد‏‏‏٬ ولتاژ نقطه اتصال بطورمکرر تغییر میکند. توان اکتیو و راکتیو ژنراتور القایی دو سو تغذیه(DFIG) را میتوان بطور جداگانه کنترل کرد وهمچنین کانورتر سمت شبکه(GSC) یک DFIG میتواند با تنظیم ضریب قدرت مقداری توان راکتیو تولید کند. بدین صورت DFIG را میتوان بعنوان  یک منبع تولید کننده توان راکتیو برای پایداری ولتاژ باس اتصال در نظر گرفت. براساس رابطه توانDFIG  ٬حد بالا وپایین توان راکتیو استاتور DFIG و GSC تحلیل میشوند.سپس یک استراتژی برای کنترل توان راکتیو مزارع بادی پیشنهاد میشود که در آن تعدادی از DFIG ها برای تامین توان راکتیو شبکه قدرت زمانی که ولتاژ نقطه اتصال کاهش پیدا میکند انتخاب میشوند.هدف از استراتژی کنترل توان راکتیو٬ استفاده از توانایی DFIG در تولید توان راکتیو و کاهش سرمایه گذاری های مربوط به ادوات تزریق توان راکتیو که کمتر مورد استفاده قرار میگیرند است.مدل شبیه سازی DFIG مزرعه بادی متصل شده به شبکه در سکو PSCAD/EMTDC  توسعه داده میشود. نتایج شبیه سازی موثر بودن استراتژی کنترلی پیشنهاد داده شده را تایید میکنند.

فهرست مطالب

1.چکیده

2.مقدمه(تعداد مزارع بادی که به شبکه قدرت متصل میشوند روز به زور بیشتر میشود. بدلیل اینکه اکثر مزارع بادی در مناطق دور یا دردریا قرار دارند خطوط انتقال طولانی برای اتصال آنها به شبکه ..........)

3.

مشخصه توان راکتیو توربین بادیDFIG

(

توپولوژی یک DFIG در شکل یک نشان داده شده است.

)

4.

محدودیت های توان راکتیو کانورتر سمت شبکه(کانورترسمت شبکه وسمت رتور فقط توان اکتیو را انتقال میدهند در حالی که توان راکتیو ...)

5.محدودیت های توان راکتیو استاتورDFIG

(

بر اساس جهت بردار ولتاژ شبکه٬ جریان روتور بصورت زیر بیان می شود.....

)

6.

استراتژی کنترل توان راکتیو DFIG مزارع بادی(از آنجایی که توربین های بادی DFIG توانایی جذب و تولید توان راکتیو دارند بنابراین DFIG یک مزرعه بادی نه تنها میتواند توان اکتیو تولید ........)

7.نتیجه گیری(ابن مقاله حدهای توان راکتیو یک توربین بادی DFIG را بصورت کمی آنالیز کرد ویک استراتژی کنترل توان راکتیو بسیار انعطاف پذیر برای DFIG مزرعه بادی متصل شده ...)

تحقیق چیدمانی بهینه توربینهای بادی در مزارع بادی (نیروگاه بادی)

فهرست مطالب

چکیده: 1
مقدمه 2
فصل اول:مقدمه ای بر نیروگاه بادی 4
-1-1 باد چیست 5
-1-2 تاریخچه انرژی باد 5
-1-3 باد مخرب است یا مفید 6
-1-4 مزایای و معایب انرژی بادی 6
-1-5 توان بادی: 8
-1-5-1 توزیع سرعت باد 9
-1-5-2 ضریب ظرفیت 11
-1-6 نحوه به وجود آمدن انرژی باد : 11
-1-7 تولید برق از طریق انرژی باد با استفاده از توربین بادی : 12
-1-7-1 نیروگاه ساحلی 12
-1-7-2 نیروگاههای جدید بادی 13
-1-7-3 نیروگاه بادی در آسمان 14
-1-8 محاسبه سرعت میانگین باد 16
1-9 مسائل اقتصادی ماشینهای بادی 17
-1-10 محدودیتهای ادواری و نفوذ 19
-1-10-1 پیشبینی پذیری 19
-1-10-2 جاگذاری توربین 19
-1-11 بهرهبرداری از برق بادی 25
-1-12 برق بادی در مقیاسهای کوچک 26
-1-13 آثار زیست محیطی 26
و آلودگی 27 CO -1-13-1 انتشار 2
-1-13-2 تاثیرات بوم شناختی 27
-1-13-3 استفاده از زمین 28
-1-14 آثار بر روی حیات وحش 28
-1-14-1 پرندگان 29
-1-15 بزرگترین توربین بادی جهان 30
-1-16 توربینهای بادی چگونه کار می کنند ؟ 31
-1-17 تقسیم بندی توربین های بادی 33
-1-18 قسمت های مختلف توربین بادی 36
-1-18-1 یک پره از یک توربین بادی 37
-1-20 انواع توربین هادی بادی براساس محور چرخش پره ها: 39
1-21 آمارهای کمی از کاربردهای توربین بادی : 40
-1-22 استفاده از توربین بادی در کویرها : 42
-1-23 تقسیم بندی توربین از نظر تولید توان 43
-1-23-1 توربینهای بادی کوچک 43
-1-23-2 توربینهای بادی متوسط 43
-1-23-3 توربینهای بادی بزرگ( مزارع بادی) 44
-1-24 مراحل ساخت بزرگترین توربین بادی جهان در آلمان 46
-1-25 هندسه نصب توربین های بادی 47
فصل دوم: سایت یابی جهت احداث یک نیروگاه بادی 48
-2-1 چگونگی پیدا کردن محل سایت احداث نیروگاه بادی 51
-2-2 شرایط راه اندازی و تولید 52
-2-3 سایت مناسب احداث نیروگاه بادی: 53
-2-4 بررسی پتانسیل باد سیاهپوش در استان قزوین برای احداث نیروگاه
برق بادی
56
-2-4-1 مشخصات منطقه سیاهپوش و ایستگاه هواشناسی نصب شده 58
-2-5 تئوری و روش محاسبه انرژی قابل حصول باد 60
-2-6 نتایج آنالیز پتانسیل جریان باد و انرژی قابل حصول 63
-2-7 نتیجه گیری از مباحث ذکر شده: 65
فصل سوم:مدلسازی ، شبیه سازی و کنترل نیروگاه بادی ایزوله از شبکه 66
-3-1 مقدمه: 71
-3-2 مدلسازی توربین بادی: 71
-3-2-1 مدل توربین ایده آل 73
-3-2-2 توربین بادی محور افقی با جریان حلقوی 77
-3-2-3 مدل پره ها در توربین های چند پره ای: 80
-3-2-4 روابط کامل مدل توربین (با جریان های گردشی باد): 81
-3-2-5 اثر تعداد پره ها بر عملکرد بهینه توربین بادی: 83
-3-3 شبیه سازی نیروگاه بادی 87
فصل چهارم:بررسی و تحلیل فاصله بهینه بین توربینهای بادی در یک مجتمع بادی 88
-4-1 مقدمه: 89
-4-2 مدل بهینه سازی به روش خطی 90
93 : Wake -4-3 مدل
-4-4 مدل بهینه سازی به روش غیر خطی 96
-4-5 روش بهینه سازی استقرار توربینهای بادی برای یک منطقه مشخص: 97
-4-6 مزایای روش ارائه شده در مقایسه با روشهای دیگر 98
-4-7 نتیجه گیری این فصل: 101
فصل پنجم: بهینه سازی محل استقرار توربینهای بادی در یک مزرعه بادی به 102
کمک الگوریتم ژنتیک
-5-1 مقدمه: 103
106 : Risoe -5-2 شرح مدل
-5-3 الگوریتم محاسبه مزرعه بادی: 107
-5-4 مدل هزینه: 108
108 : (Objective function) -5-5 تابع هدف
-5-6 الگوریتمهای ژنتیک: 109
-5-6-1 عملگر انتخاب: 111
-5-6-2 عملگر پیوند: 112
-5-6-3 عملگر جهش: 113
-5-7 مزرعه بادی بینالود (دیزباد): 115
-5-8 بهینه سازی جهت مزرعه بادی بینالود: 121
فصل ششم: چیدمانی بهینه توربینهای بادی در مزارع بادی 122
-6-1 مقدمه: 123
-6-2 سایت یابی برای احداث نیروگاه بادی: 124
-6-3 چیدمانی توربین های باد در یک مزرعه بادی: 125
-6-4 راندمان توربین بادی: 128
-6-5 محاسبات نحوه چیدمانی توربینهای بادی: 129
-6-6 مدار جریان دنباله ای در روش خطی: 134
-6-7 نیروگاه بادی خراسان 136
-6-7-1 بازده مزرعه: 136
-6-7-2 انرژی خروجی سالیانه: 136
-6-8 وضعیت نیروگاههای بادی در جهان: 137
نتیجه گیری: 151
منابع و مآخذ: 154

چکیده:
در پروژه ای که پیش روی شماست تحت عنوان چیدمانی بهینه توربین هادی بادی در مزارع بادی (نیروگاه بادی) می باشد در این پروژه سعی شده است که در طی 6 فصل به بررسی این مطلب پرداخته و با ارائه مدل های مختلف چیدمانی به مدل مطلوب و چیدمانی بهینه توربین های در یک مزرعه بادی بررسیم. در ابتدا و در فصل اول شما را با نیروگاه بادی و انواع مختلف توربین ها در این نیروگاه آشنا می نمائیم. در ادامه و در فصل دوم ابتدا به بررسی این مطلب پرداخته که باید ابتدا برای تعیین فاصله بهینه بین توربین ها باید به محل سایت یابی مناسبی برای نیروگاه بادی داشته باشیم و در ادامه
فصل دوم برای مثال به بررسی سایت یابی برای نیروگاه بادی سیاهپوش قزوین پرداخته ایم در ادامه در فصل سوم با استفاده از نرم افزار مطلب به شبیه سازی و ایزوله شبکه یک نیروگاه بادی پرداخته و در ادامه در فصل چهارم و پنجم و فصل ششم به ارائه مدل مورد بررسی قرار می Wake های مختلف چیدمانی می پردازیم در فصل چهارم می گیرد و در فصل پنجم این چیدمانی از طریق الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار و در به بررسی سه مدل پرداخته و سپس به ارائه Risoe فصل ششم پس از بررسی مدل چیدمانی بهینه توربینها از بین سه مدل، مدل چیدمانی بهینه را انتخاب می کنیم.

مقدمه
باد پدیده ای است که در اثر حرکات درونی زمین اتفاق می افتد یا زمانی که تابش خورشید بطور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می رسد که سبب تغییراتی در دما و فشار می شود . نیروی شیب فشار باعث وزش باد بطور مستقیم از مرکز پرفشار به مرکز کم فشار می شود . اما چرخش زمین باعث پیدایش نیروی دیگری به نام نیروی کریولیس می شود .که بر مسیر جریان اثر می گذارد. در اثر فعالیت نیروی فشار و نیروی کریولیس در کنار یکدیگر باد پدیدار می شود . نیروی اصطکاک نیز بر سرعت و جهت باد اثر می گذارد . اتمسفر کرة زمین به جهت حرکت وضعی گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که خود باعث بوجود آمدن باد می شود.
جریانات اقیانوسی نیز بطور مشابه تا 30 % عامل انتقال حرارت کلی در جهان می باشند. انرژی باد نوع ویژه ای از انرژی خورشیدی محسوب می گردد و از انرژیهای تجدید پذیر 2 درصد از انرژی خورشیدی که به زمین می رسد به باد تبدیل می شود . / است . و 51 از سطح زمین موجود است برای تولید برق به km حدود 35 درصد انرژی باد در مقدار زیاد که بتواند از شبکۀ سراسری برق را تغذیه کند نیاز به ایجاد مزرعه یا پارک بادی است که از مجموعه ای از توربین های بادی تشکیل شده است . بدین طریق می توان برق تولیدی را از نظر اقتصادی با نیروگاههای متداول قا بل رقابت و عملکرد نیروگاه
و هزینۀ نگهداری آن را به صرفه و بهینه نمود. در یک مزرعه بادی تعداد توربینهای بادی متناسب با ظرفیت نیروگاه متغیر است . برق تولیدی باید با کیفیت قابل قبول وارد شبکه شود و در دراز مدت بازده خوبی داشته باشد
از جمله مسائل دیگر فاصلۀ بهینه بین توربینهای نصب شده و نحوة آرایشآنها می باشد تا از زمین و باد موجود در منطقه حداکثر استفاده شود. بیشتر منابع انرژی باد در نواحلی ساحلی و کوهستانی واقع شده اند . که بجهت اصطکاک زیاد با سطح ناهموار زمین قسمت بیشتری از قدرت آن کاهش یافته و بدین سبب است که سرعت وزش باد در روی دریاها بیشتر از خشکی است و سواحل دریاها از مناطق باد خیز محسوب می شوند.

منابع و مآخذ:
-1 دکتر مجید جمیل"مقدمه ای بر نیروگاه های بادی"، 1383 ، ناشر :روابط عمومی
شرکت توانیر
-2 دکتر علی کیایی فر" مطالعه انرژی بادر در دشت دیزباد خراسان"
-3 وزارت نیرو مرکز مطالعات انرژی " تخمین پتانسیل انر ژی باد در جمهوری اسلامی
ایران " گزارش نهایی .
-4 دکتر مجید جمیل"مقدمه ای بر نیروگاه های بادی"، 1383 ، ناشر :روابط عمومی
شرکت توانیر
-5 دکتر علی کیایی فر" مطالعه انرژی بادر در دشت دیزباد خراسان"
-6 وزارت نیرو مرکز مطالعات انرژی " تخمین پتانسیل انر ژی باد در جمهوری اسلامی
ایران " گزارش نهایی ، جلد اول
-7 مهندس بیطرف، وزیر نیرو، دفتر روابط عمومی و بین الملل وزارت نیرو مرداد
1383
-8 مهندس بیطرف، وزیر نیرو، همایش بین المللی انرژی های تجدیدپذیر خرداد
1838 بن آلمان.
-9 گزارش سالانه مرکز توسعه انرژی های نو سازمان انرژی اتمی، مهر 1383
-10 مسعود سرگزی کوشه، شبیه ساز نیروگاه بادی، تز کارشناسی ارشد، دانشگاه
تربیت مدرس، زمستان
11- Garry L.Janson “wind energy systems, second eddtion.
12- P.A. Smith and P.K. Stansby Impulsively started flow around
a circular cylinder by the vortex method.
13- WWEA: wind world energy association.
14- Erick Hau “wind turbines” 2000
15- Garry L.Janson “wind energy systems, second eddtion.
16- Wind Power Mounthly website
17-www.civilica.com
18-www.sid.ir
19-www.tavanir.org.ir