برنامه‌ریزی بهینه مقید به پایداری ولتاژ برای توسعه مزارع بادی بزرگ در جنوب‌شرق ایران

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق - دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته - کرمان

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه زنجان

چکیده

امروزه به‌کارگیری انرژی‌های تجدید پذیر نه‌تنها به یک موضوع بدیهی تبدیل شده است بلکه بعضاً به‌کارگیری بیش از پیش آن‌ها، خود موجب بروز چالش‌های بهره‌برداری جدیدی در شبکه شده است. در حقیقت افزایش ضریب نفوذ این قبیل منابع تولید توان متغیر و نوسانی، در کنار مزایای متعدد آن‌ها، همواره با نگرانی‌های مختلفی همچون حفظ حاشیه امنیت و پایداری ولتاژ شبکه همراه بوده است. در این مقاله یک روش جدید سناریوبنیان برای برنامه‌ریزی چندمعیاره طرح‌های توسعه مزارع بادی بزرگ با رویکرد مدیریت پروژه و به‌منظور کمینه‌سازی هزینه تراز شده انرژی و حفظ حاشیه امنیت پایداری ولتاژ شبکه به‌صورت بهینه، ارائه شده است. شبکه مورد مطالعه شبکه انتقال جنوب شرق ایران بوده و در طی یک برنامه‌ریزی ده ساله به‌تدریج ضریب نفوذ منابع بادی در آن تا میزان قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است که این بخش از شبکه انتقال ایران از ضعف ذاتی پایداری ولتاژ رنج می‌برد، و لذا درنظرگرفتن ملاحظات پایداری ولتاژ ضروری می‌نماید. شبکه مورد نظر در محیط نرم‌افزار MATPOWER مدل شده است و نتایج به‌دست‌آمده توسط روش بهینه سازی اجتماع ذرات (PSO)، نشان از کارآمدی روش پیشنهادی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Voltage Stability Constrained Planning Model for Integration of Large Scale Wind Farms into Iran’s southeast Grid

نویسندگان [English]

  • A. R. Gholizadeh 1
  • A. Rabiee 2
  • R. Fadaeinedjad 1
1 Department of Electrical Engineering, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Recently, the penetration of intermittent power sources has increased in power systems due to the international drive for clean and sustainable energy sources; but these alternative energies could encounter the power systems with some problems which should be planned and prevented. In this paper, based on project management consideration, a novel scenario-basis multi-objective planning method for large wind farm development plans is proposed in order to optimally minimize the wind farms’ Levelized Cost of Energy (LCOE) and total cost of power flow while maintaining the desired security margin of the grid in any state of operation. The studies are conducted on actual power system of Iran’s southeast grid using MATPOWER software and the obtained results show the effectiveness of the proposed method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wind energy
  • voltage stability margin (VSM)
  • levelized cost of energy (LCOE)
  • scenario based method
  • project management
  • Particle swarm optimization (PSO)

مراجع

[1] Eknath Vittal, mark O'Malley, "A steady state voltage stability analysis of power systems with high penetration of wind", IEEE Trans. Power Syst., vol. 25, pp. 433-442, Feb. 2010.
[2] V.seshadri sravan Kumar, Kommi Krishna, "Coordination of reactive power in grid-connected wind farm for voltage stability enhancement", IEEE Trans. Power Syst., vol. 2, pp. 2381-2390, Jan. 2014.
[3] M. J. Hossain, Hemanshu R. Pota, "Investigation of the impacts of Large-Scale wind Power Penetration on the Angle and Voltage stability of Power systems", IEEE Systems Journal, vol. 6, pp. 76-84, 2012, Sep. 2011.
[4] Ha Thu Le, Surya Santoso," Augmenting Wind Power Penetration and Grid Voltage Stability Limits Using ESS: Application, Design, Sizing and a Case study", IEEE Trans. Power Syst., vol. 27, pp. 161-171, Sep. 2012.
[5] A. Rabiee, A. Soroudi, "Stochastic multi-period OPF Model of Power Systems With HVDC-Connected Intermittent Wind power Generation", IEEE Trans. Power Delivery, vol. 29, pp. 336-344, May.  2013.
[6] A. Rabiee, A. Soroudi, "Corrective voltage control scheme considering demand response and stochastic wind power", IEEE Trans. Power Syst., vol. 29, pp. 2965-2973, Apr.  2014.
[7] Z. Feng, V. Ajjarapu, "A comprehensive approach for preventive and corrective control to mitigate voltage collapse", IEEE Trans. Power Syst., vol. 15, no. 2, pp. 791-797, 2000.
[8] A.Kundur, Power System Stability and Control, London, U.K. McGraw-Hill 1994
[9] T. Van Cutsem, Voltage Stability of Electric Power Systems, Newyork, U.S.A, Springer, 1998.
[10] عباس ربیعی، احسان هوشمند، سامان نیک‌خواه، "استفاده از تئوری تصمیمگیری مبتنی بر شکاف اطلاعاتی برای حل مسئله پخش بهینه توان مقید به پایداری ولتاژ در حضور مزارع بادی"، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 64 ، شماره 6، صفحه 109-122،  زمستان 95
[11] A. Rabiee, A. Soroudi, “Risk-averse preventive voltage control of AC/DC power systems including wind power generation”. IEEE Trans.  Sustainable Energy, vol. 6, no. 4,  pp. 1494-1505, Jul.  2015.
[12] فرید کربلایی، شهریار عباسی و حسین صابری، "محاسبه سریع و دقیق حاشیه  پایداری ولتاژ  با  تقریب  منحنی PV"، مجلـه مهندسـی بـرق دانشـگاه تبریـز، دوره 66، شماره 9، صفحه 61-69، تابستان 1393
[13] A. Abed “Voltage stability criteria, undervoltage load shedding strategy, and reactive power reserve monitoring methodology”, WECC final report, 1998.
[14] Ray D. Zimmerman, Carlos E. Murillo-Sanchez, MATPOWER 6.1 user’s manual, Pserc, 2016.
[15] Y. Atwa, E. El-Saadany, “Probabilistic approach for optimal allocation of wind-based distributed generation in distribution systems”, IET Renew. Power Gen., vol. 5, no. 1, pp. 79–88, Jan. 2011.
[16] S. M. Mohseni-Bonab, A. Rabiee, B. mohammadi, “Voltage Stability Constrained Multi-Objective Optimal Reactive Power Dispatch under Load and Wind Power Uncertainties: A Stochastic Approach”, Int. J. Renewable Energies, vol. 85 , pp. 598-609, Jan. 2016.
[17] Ai-Bing Yu. (1994, Aug). Johnson's SB distribution function as applied in the mathematical representation of particle size distributions. Part 1: Theoretical background and numerical simulation. Particle Syst. Charac.  [Online]. 11(4), pp.  291–298.   Available: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ppsc.19940110404
[18] T. Amraee, A. Soroudi, “Probabilistic determination of pilot points for zonal voltage control”, IET Gener. Transm. Distribution, vol. 6, no. 1, pp. 1–10, Jan. 2012.
[19] Kartik S. Pandya, optimal reactive power dispatch using particle swarm optimization, www.mathworks.com, 2015.
[20] Project Management Body of Knowledge (PMBOK® Guide) 5th Edition, PMI Global Standards, 2013
[21] Renewable Energy Technologies: Cost Analysis Series, Volume1: Power Sector, Wind Power, International Renewable Energy Agency (IRENA), 2012.
[22] C. R. A. Hallam, “Evaluation of the Levelized Cost of Energy Method for Analyzing Renewable Energy Systems: A case Study of System Equivalency Crossover Points Under Varying Analysis Assumption”, IEEE Systems Journal, vol, 9, no. 1, pp. 199-208, Dec. 2015.
[23] Renewables 2016, Global Status Report, Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, 2016 Full Report.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار