پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار

word
134
3 MB
32276
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۳,۴۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار

    پایان‌نامه(رساله) برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته  مهندسی برق  قدرت - گرایش سیستم های قدرت

    چکیده

    در راستای بکارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر، تولید برق از انرژی باد، به دلیل شرایط اقتصادی بهتر، بیشتر مورد توجه واقع شده است. در این پروژه پس از مقدمه ای کوتاه، تکنولوژی انرژی برق بادی، کنترل الکترونیکی آنها و مسائل اقتصادی مرتبط با آن مورد بحث واقع شده است.

    در ابتدا یک توربین بادی با ژنراتور القایی دو سو تغذیه متصل به شبکه توزیع مدلسازی شده است. برای این مرحله نیز دو حالت در نظر گرفته شده است.

    الف- حالت عادی کارکرد سیستم

    ب- عملکرد سیستم با در نظر گرفتن یک خطای تکفاز در سیستم

    با توجه به این که توربین های بادی مجهز به ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه در هنگام اتصال کوتاه و متصل شدن به شبکه دچار تغییرات توان راکتیو می شوند لذا برای حل این مشکل از ادوات الکترونیک قدرت1 در مجاورت توربین بادی و بانک خازنی در نزدیکی شبکه بار مصرفی استفاده می شود. استفاده از این تجهیزات موجب بهبود ضریب قدرت سیستم می شود.

    با توجه به نمودارهای حالت اتصال کوتاه مشخص می شود که با اعمال اتصال کوتاه تکفاز ولتاژ کاهش یافته و نوساناتی بر روی شکل موج های توان اکتیو و راکتیو شبکه و توربین بادی به وجود می آید. با رفع خطا و عملکرد تجهیزات حفاظتی و ادوات الکترونیک قدرت پایداری شبکه بعداز گذشت حالت گذرا (اتصال کوتاه و اتصال به شبکه برق مصرفی) تضمین می شود. ادوات الکترونیک قدرت در شبکه تا حد زیادی از فروپاشی ولتاژ در سیستم در مواقع بحرانی جلوگیری کرده و حاشیه پایداری سیستم را بهبود می بخشند.

    واژگان کلیدی: توربین بادی، سیستم توزیع، سیستم فوق توزیع، DFIG

    1-1-پیشگفتار

       انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدید پذیر، بطور گسترده ولی پراکنده در دسترس می باشد. تابش نامساوی خورشید در عرض های مختلف جغرافیایی به سطح ناهموار زمین باعث تغییر دما و فشار شده و در نتیجه باد ایجاد می شود. به علاوه اتمسفر کره زمین به دلیل چرخش، گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که باعث ایجاد باد می شود.

    انرژی بادی بیش از 2000 سال است که مورد استفاده قرارگرفته است.اولین آسیابهای بادی در ایران مورد استفاده قرار گرفتند که از باد برای تولید انرژی مکانیکی استفاده می کردند. نام "آسیاب بادی" به این دلیل به کار رفت که هدف اصلی آنها آسیاب وخرد کردن غلات و تبدیل آن به آرد بود.

    باد یک پروانه(توربین) بادی را می چرخاند که به قرقره ها و تسمه هایی وصل بود و چرخهای آسیاب را به گردش در می آورد. در آغار سالهای 1900 آسیابهای بادی تغییرو بهبود یافتند و برای کشیدن آب از زیرزمین مورد استفاده قرارگرفتند و امروزه هنوز بدین منظور مورد مصرف قرارمی گیرند.

    پس از گسترش ژنراتورهای بادی، طولی نکشید که برای سرویس دهی در مناطق دور افتاده استرالیا یعنی جاهایی که برق از ژنراتورهای شهری تامین نمی شد، مورد استفاده قرار گرفت.

    از زمانهای نخستین، بشر با ساخت اولین آسیاب ها که قدمت آنها سال ششم میلادی ثبت شده است، نیروی باد را تحت کنترل خود درآورده است. به مرور زمان این تکنولوژی از تنوع برخوردار شده است از جمله کشیدن آب از چاه، آسیاب کردن غلات و تامین نیروی برق کارخانجات چوب بری و الوار سازی. در اواسط قرن نوزدهم تنها در انگلستان بیش از 10000 آسیاب بادی کار می کرد. آخرین دگرگونی در طول سالهای 1880 به وقوع پیوست زمانی که عمل گردش بادبانها به محرک و گرداننده یک ژنراتور الکتریکی تبدیل گشت.رشد این تکنولوژی ادامه داشت اما انگیزش تجاری واقعی زمان بحران نفت در 1970 رخ داد که توجه بشر را به تولید نیروی برق مداوم و ایمن معطوف ساخت. که این مستقیما به استقرار نیروی باد بعنوان منبع انرژی جهانی که سریعترین میزان رشد را داشته، منجر شد با بازاری که تنها در اروپا رشد متوسط سالانه 30 درصدی داشته است یعنی نرخ رشدی که فقط با صنعت کامپیوتر و ارتباطات از راه دور برابری می کند. هم اکنون تغییرات جوی و موضوعات امنیتی انگیزش بیشتری برای بوجود آوردن منابع انرژی متنوع که ادامه یافتنی باشند و آلودگی ایجاد نکنند را فراهم می سازد.

    تکنولوژی انرژی بادی در سالهای اخیربه سرعت رشد کرده است و اروپا در راس این صنعت دارای تکنولوژی رفیع قرارگرفته است. توربین ها در حال ارزانتر و قدرتمندتر شدن هستند، با طول پره بیشتر که قادر است از مقدار باد زیادتری استفاده کند و بنابراین الکتریسیته بیشتری تولید نماید و هزینه تولید برق از منابع قابل تجدید را کاهش دهد.

    اولین مزرعه بادی تجاری در انگلستان در سال 1991 در دلابول واقع در کرن وال ساخته شد که از توربین های 400 کیلو واتی استفاده می کرد، در حالی که آخرین دستاوردها در بردارنده توربین هایی است که ده برابر از توربین های 400 کیلوواتی قدرتمندترند.

    حتی بعد از این که بطور متوسط 25-20 سال از عمر کاری توربین های بادی گذشت، این ارزش را دارند که بصورت آهن قراضه می توانند فروخته شوند.

    رشد فزایندۀ مصرف انرژی متناسب با توسعه اقتصادی و روند افزایش جمعیت با توجه به محدودیت ذخایر سوختهای فسیلی از یک طرف و معضلات زیست محیطی ناشی از مصرف اینگونه منابع انرژی از طرف دیگر بهینه سازی در مصرف انرژی و استفاده از سایر منابع انرژی را ضروری می­سازد. در راستای بکارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر، تولید برق از انرژی باد، به دلیل شرایط اقتصادی بهتر، بیشتر مورد توجه واقع شده است. در این پروژه پس از مقدمه ای کوتاه، تکنولوژی انرژی برق بادی، کنترل الکترونیکی آنها و مسائل اقتصادی مرتبط با آن مورد بحث واقع شده است.

    1-2-انواع ژنراتورهای مورد استفاده در توربین های بادی

    انواع انتخابهای سیستم الکتریکی برای کارکرد سرعت متغیر یک ژنراتور توربین بادی مورد بررسی قرار می گیرد. در توربین بادی سرعت متغیر به دلیل استفاده از مبدلها آرایشهای مختلفی برای چنین سیستمی متصور است، به علاوه انواع مختلف ژنراتور، جریان مستقیم، القایی قفسه ای یا دوسو تغذیه و سنکرون درآن به کار می رود، که تمرکز اصلی روی آرایشهای کاربردی و عملی و تقسیم بندی کلی و مقایسه روشها می باشد. مشخصه های کلیدی عملکرد هر سیستم و مزایا و کاستی های هر یک بیان شده است و در صورت وجود کاستی در روشی راه حل آن بحث شده است.

     

    1-2-1-ژنراتور DC  با پل اینورتری با کموتاسیون خط

    مطابق شکل1-1 توان AC به توان DC با استفاده از یک پل یکسوساز و کموتاسیون خط (DC) تبدیل شده است[ 1]. یک فیلتر در ترمینالهای AC پل اینورتری برای جلوگیری از شارش جریان هارمونیکی به سیستم قدرت به کار رفته است، همچنین یک اصلاح کننده ضریب توان واحد در نظر گرفته شده است. به دلیل فیلتر کردن مشکلی که برای هارمونیکهای ناخواسته مورد نیاز است، آرایشهای پل دیگری نیز رایج است، مثلاً در شکل1-2 آرایش پل شش پالسه دوگانه به کار رفته، که باعث حذف فرکانسهای پائین، مولفه های هارمونیک 5ام و 7ام که در آرایش پل شکل 1-1 وجود داشتند ، می شود. از مزایای دیگر آرایش پل دوگانه این است که هریک از دو پل فقط نصف کیلو ولت آمپر مجاز را نسبت به آرایش تک پلی، تحمل میکند.

     

    Abstract
    In order to use renewable energy sources, electricity production from wind energy, due to better economic conditions, more attention is located. After a short introduction to the project, wind power energy technology, electronic controls and related economic issues are discussed.
    In the double-fed induction generator wind turbine connected to the distribution network has been modeled. This step is considered to be one of two things.
    A. normally functioning system
    B. the system performance by taking a single fault in the system.

    Due to the double-fed induction generators with wind turbines, in the short and reactive power are connected to the network changes. To solve the problem of power electronic devices (STATCOM), in the vicinity of wind turbines and capacitor banks used in the near network loads. The use of this equipment can improve the power factor of the system.

    With error handling and performance protective equipment and power electronic devices over the network stability after transient (short circuit and connected to the electricity network) is guaranteed. Power electronic devices in the network greatly from voltage collapse in crisis prevention and improve system stability margin.

     

    Keywords: wind turbines, distribution system, the distribution system, DFI

  • فهرست و منابع پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار

    فهرست:

    مقدمه……………….. 2

    1-1- پیشگفتار. 2

    1-2- انواع ژنراتورهای مورد استفاده در توربین های بادی 3

    1-2-1- ژنراتور DC  با پل اینورتری با کموتاسیون خط 4

    1-2-2- کاربرد ژنراتور سنکرون و اینورتر/ یکسو ساز در توربینهای بادی: 6

    فصل 2- مروری بر تحقیقات انجام شده 9

    2-1- سیستم های ژنراتور القایی تغذیه دو سویه برای توربین های بادی 9

    2-1-1- کاربرد ژنراتورهای القائی دو سو تغذیه متصل به اینورتر / یکسوساز با رابط جریان :DC 16

    2-1-2- کاربرد ژنراتور القائی دو سو تغذیه متصل به اینورتر / یکسوساز با رابط ولتاژ:DC 17

    2-1-3- کاربرد  ژنراتور القائی دو سو تغذیه و سیکلوکانورتر(مبدل AC/ AC): 19

    2-1-4- آرایشهای توربین بادی سرعت متغیر با ظرفیت کم 21

    2-1-5- ژنراتور DC با رابط ولتاژ DC  بکارگیری چاپرها: 21

    2-2- ژنراتور القایی 21

    2-2-1-  ژنراتور القائی با رابط ولتاژDC: 21

    2-2-2- ژنراتور القائی با رابط جریان DC: 22

    2-2-3- آرایش ژنراتور القائی و سیکلوکانوتر: 22

    2-2-4- ژنراتور القائی و مبدلی با رابط فرکانسی بالا: 23

    2-3- آرایش های ژنراتورهای آهنربائی دائم: 23

    2-4- مشکل هارمونیک ها در اتصال تولید پراکنده به شبکه توزیع و افت کیفیت توان 29

    2-4-1- هارمونیکها و هارمونیکهای میانی 30

    2-4-2- انواع فیلترهای بهبود کیفیت توان 31

    2-5- تاثیر نصب مولد تولید پراکنده بر روی سیستم حفاظتی شبکه توزیع وارائه تجربه عملی ستینگ حفاظتی نمونه 32

    2-6- نگاهی به نیروگاههای بادی از دیدگاه اقتصادی 40

    2-6-1- بررسی اقتصادی تولید پراکنده در سیستم توزیع 44

    فصل 3- مدلسازی سیستم بادی 62

    3-1- تحلیل مسایل اقتصادی پروژه ها 62

    3-1-1-  مزایای اقتصادی DG ازدید شرکت توزیع 63

    3-2- تحلیل توربین بادی 64

    فصل 4- شبیه سازی ها و اخذ نتایج آن 73

    4-1- شبیه سازی سیستم مورد مطالعه 73

    4-1-1- حالت عادی کارکرد سیستم 73

    4-1-2- عملکرد سیستم با در نظر گرفتن یک خطای تکفاز در سیستم 84

    4-2- شبیه سازی توربین بادی با ژنراتور القایی عادی متصل به شبکه توزیع 93

    4-2-1- شبیه سازی توربین بادی عادی متصل به شبکه توزیع  بدون اعمال اتصال کوتاه 95

    4-2-2- شبیه سازی توربین بادی عادی متصل به شبکه توزیع با اعمال فالت  تکفاز 101

    4-3- پایداری ولتاژ 107

    4-3-1- پایداری گذرا 108

    4-4- اصول عملکرد بانک های خازنی و اصلاح ضریب توان 109

    فصل 5- نتیجه گیری و پیشنهادات 118

    5-1- نتیجه گیری 118

    5-2- پیشنهادات 119

    فهرست مراجع... 120

    منبع:

     

    [1] Soder L. “The value of wind power”, ch. 9 in Wind Power in Power Systems 2005.

    [2] Matevosyan J, Ackermann T, Bolik S. “Technical regulations for the interconnection of wind farms to the power system”, ch. 7 in Wind Power in Power Systems 2013.

    [3] Castro-Sayas F, Allan R. Generation availability assessment of wind farms. IEE GTD 1996; 143: 507–518.

    [4] Peng W, Billinton R. Reliability benefit analysis of adding WTG to a distribution system. IEEE Transactions on Energy Conversion 2014 ; 16: 134–139.

    [5] Rios M, Kirschen D, Jayaweera D, Nedic D, Allan R. Value of security: modelling time dependent phenomena and weather conditions. IEE Transactions on Powers Systems 2012; 17: 543–548.

    [6] Billinton R, Guang B. Generating capacity adequacy associated with wind energy. IEEE Transactions on Energy Conversion 2004; 19: 641–646. [3] Kouro, S.; Malinowski, M.; Gopakumar, K.; Pou, J.; Franquelo, L.G.; Bin Wu; Rodriguez, J.; Pérez, M.A.; Leon, J.I.; , "Recent Advances and Industrial Applications of Multilevel Converters," Industrial Electronics, IEEE Transactions on , vol.57, no.8, pp.2553-2580, Aug. 2014.

    [7] Energy Networks Association (ENA). Engineering technical report 131, 2006, “Analysis package for assessing generation security capability – users’ guide”, Engineering Directorate, Energy Networks Association, London UK.

    [8] Customer Led Network Revolution (CLNR). Learning outcome 1 interim results, published 21 December 2012, accessed 11.02.2013 via http://www.networkrevolution.co.uk/industryzone/projectlibrary/learning-outcome-one-results

    [9] Dias J, Borges C. 2010, “Object oriented model for composite reliability evaluation including time varying load and wind generation”, Paper 30.4 in PMAPS 2010.

    [10] Contribution of wind farms to distribution network reliability S. Blake et al. Wind Energ. (2014) © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.DOI: 10.1002/we32.

    [11] Kazemtabrizi B, Crabtree C, Hogg S. 2013, “Reliability evaluation of new offshore wind farm electrical grid connection topologies”, Proceedings of ASME Turbo Expo 2013, GT2013, 3-7 June, 2013.

    [12] Romanowitz H. 2005, “Weak power on weak grids in California and the US Midwest”, ch. 12 in Wind Power in Power Systems.

    [13] Blake S, Taylor P. 2006, “Investigation into the use of hydrogen technology with a wind farm constrained by the grid”, Proceedings, University Power Engineering Conference, Padova, Italy, September 2006.

    [14] Danesh Shakib A, Balzer G. 2010, “Energy storage design and optimization for power system with wind feeding”, Paper 3.1 in PMAPS 2010.

    [15] Gao Z, Wang P, Wang J. 2010. “Impacts of energy storage on reliability of power systems with WTGs”, Paper 3.3 in PMAPS 2010.

    [16] Dent C, Zachary S. 2012, “Capacity value of additional generation: probability theory and sampling uncertainty”, Probability Methods Applied to Power Systems conference, (PMAPS 2012), Istanbul, Turkey.

    [17] Energy Networks Association (ENA). 2010, National fault and interruption reporting scheme, System and Equipment Performance 2009/2010.

    [18] H.L. Hess and E. Muljadi, "Power converter for wind turbine  pplication," . IEEE Power Engineering Society Summer Meeting. Vol. 2, pp.1275-1276, 2014.

    [19] L. Helle and S. Munk-Nielsen, "Comparison of converter efficiency in large variable speed wind turbines," . Applied Power Electronics Conference and Exposition, Sixteenth Annual IEEE APEC 2001, vol.1, pp.628 – 634, March 2011.

    [20] M.N. Eskander and M.T. El Hagry, "Optimal performance of double output induction generator used in WECS,". Fifth European Conference on Power Electronics and Applications. Vol.8, pp.276-281, 1993.

    [21] P.M. Espelage and B.K. Bose, "High-Frequency Link power conversion" IEEE Trans. on Industry Applications. Vol.13, No.5, pp.387-394, 1988.

    [22] F. Schwartz, "A Double sided cycloconverter" IEEE Trans. on Industrial Electronics and Control Instrumentation Vol. IECI-28, No.4, pp.282-291, 1981.

    [23] J.G. Slootweg, "Wind Power: Modeling and Impact on Power System Dynamics", PhD thesis, Delf   University of Technology,Netherlands , 2013

     

    [24] R. Pena, J.C. Clare, G.M. Asher, "Doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters and its application to variable-speed wind-energy generation," IEE Proceeding of Electr. Power Appications. Vol.143, No. 3,  May 1996.

    [25] V. Akhamtov "Modelling of Variable-Speed Wind Turbines with Double-fed Induction Generators in Short Term Stability Investigations", Proceeding of 3rd Int. Workshop on Transmission Networks for Offshore Wind Farms. pp. 1-23,  Sweden, 2012.

    [26] G. Pepermans, et al,"Distributed Generation:Definition, Benefits and Issues", Energy Policy, Vol.33, Issue 6, April, 2005; pp. 787-798.

    [27] W. El-Khattam., M. Salama, "Distributed Generation Technologies, Definitions and Benefits", Electric Power Systems Research 71 (2004) 119–128

    [28] T. Ackermann, V. Knyazkin. "Interaction Between Distributed Generation and the Distribution Network: Operation Aspects", IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition Asia Pacific, Volume 2, pages 1357-1362, 2013.

    [29] A. Girgis, and S. Brahma, “Effect of Distributed Generation on Protective Device Coordination in Distribution System”, Proc. Large Engineering Systems Conference, Halifax, NS, Canada, pp. 11-13, 2012.

    [30] IEEE1547-2003



تحقیق در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, مقاله در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, پروپوزال در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, تز دکترا در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, پروژه درباره پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, گزارش سمینار در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار, رساله دکترا در مورد پایان نامه مدلسازی توربین بادی متصل به شبکه توزیع و یا فوق توزیع جهت تامین بار

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس