مدل سازی و بهبود پایداری فرکانس در سیستم های قدرت مدرن در حضور نیروگاه های بادی، خورشیدی و باتری های با ظرفیت بالا
چکیده
کنترل فرکانس یکی از مهم ترین چالش های پیش روی صنعت برق است. به دلیل تغییر در بار، تعادل بار-تولید نیاز به تنظیم پیوسته دارد. در شبکه های قدرت متداول وظیفه ی کنترل فرکانس بر عهده نیروگاه ها می باشد. از طرفی در شبکه های هوشمند آینده سهم تولید تجدید پذیر، به خصوص بادی و خورشیدی در سبد تولید به طور چشم گیری افزایش خواهد یافت. در کنار تمامی مزایای تولید تجدید پذیر از جمله رایگان بودن انرژی اولیه و دوست دار محیط زیست بودن، یکی از معایب عمده این انرژی ها در کاهش امکان کنترل فرکانس شبکه است. این امر از دو مسئله ناشی می شود، اوّل آن که تولید های بادی و خورشیدی خود متغیّر با زمان بوده و وضعیت متعادل سازی بار-تولید را پیچیده تر می کنند، دیگر آن که در اکثر مطالعات امکان شرکت این مولّد ها در ظرفیت بالا در کنترل فرکانس شبکه در نظر گرفته نشده است. گذشته از آن ساختار کنترلی شبکه قدرت متداول نیز با وضعیت موجود، پذیرای این مشارکت نخواهد بود. این رساله در گام اوّل به بهبود گزیده ای از مدل های موجود منابع تجدید پذیر در کنترل فرکانس شبکه پرداخته است. با توجّه به ضعف مدل ها و روش های موجود، روش جدیدی جهت مدل سازی و مشارکت انواع تولید تجدیدپذیر و واحد های ذخیره که باواسطه ی مبدّل های الکترونیک قدرتی به شبکه متّصل می شوند ارائه شده است. پس از ایجاد امکان مشارکت واحد های تجدیدپذیر و باتری های با ظرفیت بالا در کنترل فرکانس سیستم های قدرت چند ناحیه ای، ساختار جدیدی برای بهره برداری از این واحدها طرح شده است. به این ترتیب الگوریتم های بهره برداری معرفی شده در این رساله بهره بردار شبکه را قادر می سازند تا از بخشی از ظرفیت واحدهای تولید تجدیدپذیر در کنترل فرکانس بهره مند گردد. در نهایت با استفاده از مدل طرح شده جهت مشارکت واحدهای تجدیدپذیر در کنترل فرکانس شبکه و الگوریتم های ارائه شده در خصوص بهره برداری از این واحدها می توان فرکانس شبکه را در حضور نیروگاه های ترکیبی بادی-خورشیدی-باتری با ظرفیت بالا بهبود داد.