بررسي و شبيه‌سازي قابليت اطمينان شبكه قدرت در حضور مزرعه بادي

Assessment and simulation Reliability of Power System Including Wind Farm

امروزه افزايش قابليت اطمينان سيستم‌هاي قدرت يكي از اصلي‌ترين ضروريات برنامه‌ريزي‌هاي شبكه محسوب مي‌شود. در اين ميان بررسي قابليت اطمينان از نقطه نظر توليد نيز از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. از طرفي استفاده از منابع تجديد‌پذير نيز روز به روز در حال افزايش است، كه استفاده از مزارع بادي با توجه به امكان توليد انرژي در حجم بالاتر، ارزانتر بودن و دسترسي به آن در سطح جغرافيايي وسيع‌تر اهميت پيدا مي‌كند. ليكن نظر به وابستگي توليد مزارع بادي به باد كه تقريباً يك منبع غير قابل پيش‌بيني و داراي خصوصيات تصادفي است، توان خروجي اين مزارع نيز به تبع آن شكلي تصادفي خواهد داشت. در اين راستا، مدلي مناسب براي پيش‌بيني سرعت باد در اين مطالعه در نظر گرفته شده است. روش ارزيابي قابليت اطمينان شبكه در اين تحقيق روش تحليلي است. جهت ارزيابي قابليت اطمينان سيستم مورد مطالعه با حضور مزارع بادي، مدلي مطلوب براي واحد توربين بادي مانند يك واحد توليد مرسوم چند حالته استفاده مي‌شود. احتمال، تواتر رخداد و نرخ خروج هر حالت را مي‌توان با استفاده از ويژگي‌هاي مربوط به رژيم باد، توربين و مزرعه بادي به دست آورد. از جمله ويژگي‌هاي اين روش، دستيابي به تواتر ساليانه و مدت زمان ميانگين عدم تأمين بار در حضور مزارع بادي است. براي دستيابي به مدلي دقيق‌تر براي مزارع بادي،‌ پديده‌اي به نام اثر سايه در اين مطالعه مورد بررسي قرار گرفته است. كه با استفاده از مدلي مناسب، ميزان كاهش توان مزرعه‌ي بادي محاسبه مي‌شود. سيستم توليد در نظر گرفته شده در اين تحقيق شامل چند واحد مرسوم است كه به عنوان سيستم اصلي براي مطالعه‌ي ارزيابي قابليت اطمينان معرفي مي‌شود. جهت بهبود شاخص‌هاي قابليت اطمينان سيستم قدرت، مزرعه بادي به عنوان يك سيستم كمك رسان براي سيستم اصلي در نظر گرفته شده و محدوديتهاي موجود (خطوط انتقال ارتباطي) در سيستم‌هاي به هم پيوسته نيز در اين مطالعه منظور مي‌شوند.

Nowadays, the growth of reliability of power systems is considered as one of the main system planning needs. Meanwhile, reliability study from the viewpoint of generation is also seems to be important. On the other hand, due to increasing of renewable resources, considering the possibility of generation at higher energy volume, cheapness and access to these resources in vast geographical level are significant. Since wind power generation is depended on wind which is almost unpredictable and has a random characteristic, power output of these farms will consequently have random behavior. An appropriate model is considered to predict wind speeds in this study. System reliability evaluation method used in this research is analytical method. To evaluate the reliability of the case study system with the presence of wind farms, a desirable model for turbine units and wind farm is needed. A method based on frequency and duration approach is utilized to model a wind farm like a multistate conventional unit, where the probability, frequency of occurrence, and departure rate of each state can be obtained using the regional wind regime of wind farm and wind turbine characteristics. The proposed method is capable of finding both annual frequency and average time of load curtailment analytically in the presence of wind power. To achieve a more accurate model for a wind farm, a phenomenon called wake effect is investigated in this study using an appropriate model. This model calculates the amount of wind farm output reduction. Generation system considered in this study includes several conventional units as the main system for reliability assessment. Improving power system reliability indices, the wind farm is considered as an assisting system for the main system. Tie line constraints are also playing important roles in interconnected systems of this study.