تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب:
چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………….. 1
فصل اول (مقدمه )
- اهمیت موضوع …………………………………………………………………………………………………………….. 5
- مرور مقالات و کارهای صورت گرفته ………………………………………………………………………………..9
- نتیجه گیری از مقالات مطالعه شده …………………………………………………………………………………….11
فصل دوم (قابلیت اطمینان سیستم قدرت)
2-1- مفهوم قابلیت اطمینان سیستم قدرت …………………………………………………………………………………14
- مدل قابلیت اطمینان ……………………………………………………………………………………………………….16
- ارزیابی کفایت سیستم قدرت شامل منابع تولید تجدیدپذیر …………………………………………………19
2-3-1- تکنیک محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان در سطح اول ………………………………………………….19
فصل سوم (مدل قابلیت اطمینان مزارع بادی)
- انواع تکنولوژیهای تولید برق در نیروگاههای بادی ……………………………………………………………23
3-1-1- نوع اول- نوع سرعت ثابت ……………………………………………………………………………………………24
3-1-2-نوع دوم- توربین با سرعت متغیر محدود مجهز به جعبه دنده چند مرحله ای …………………………25
3-1-3- نوع سوم- نوع سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت جزئی ……………………………………………25
3-1-4- نوع چهارم- تکنولوژی سرعت متغیر با درایو مستقیم و مجهز به مبدل قدرت کامل ……………….26
3-1-5- نوع پنجم- تکنولوژی سرعت متغیر با جعبه دنده یک مرحله ای و مبدل الکترونیک قدرت کامل………………………………………………………………………………………………………………………………………… 29
3-1-6- نوع ششم- تکنولوژی سرعت متغیر با جعبه دنده چند مرحله ای و مبدل الکترونیک قدرت کامل …………………………………………………………………………………………………………………………………………………30
3-1-7- نوع هفتم- تکنولوژی سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت جزئی مجهز به ژنراتور القایی دو سو تغذیه شونده بدون جاروبک …………………………………………………………………………………………………..31
3-2- چگونگی تولید برق توسط نیروگاههای بادی …………………………………………………………………………32
3-2-1- مدل قابلیت اطمینان برای واحد بادی بر اساس تکنولوژی ژنراتور القایی دو سو تغذیه شونده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………33
3-2-1-1- معرفی اجزای تشکیل دهنده واحد بادی و به دست آوردن مدل قابلیت اطمینان واحد بر اساس خرابی اجزا ………………………………………………………………………………………………………………………………34
3-2-1-2- تأثیر عدم قطعیت سرعت باد بر مدل قابلیت اطمینان واحد بادی ……………………………………41
3-2-1-3-مدل کامل قابلیت اطمینان مزرعه بادی ………………………………………………………………………..43
فصل چهارم (تکنیکهای مختلف خوشهبندی)
4-1- اساس خوشهبندی ……………………………………………………………………………………………………………46
4-2- انواع روشهای خوشهبندی ………………………………………………………………………………………………47
4-3- خوشهبندی فازی …………………………………………………………………………………………………………….48
4-4- معیارهای کارایی ……………………………………………………………………………………………………………..55
4-4-1- تابع ارزیابی ضریب افراز ………………………………………………………………………………………………56
4-4-2- تابع ارزیابی آنتروپی افراز ……………………………………………………………………………………………..56
4-4-3- تابع Fukuyama and Sugeno ………………………………………………………………………………57
4-4-4- تابع Xie and Beni …………………………………………………………………………………………………57
4-4-5 تابع N.Zahid ……………………………………………………………………………………………………………..58
4-4-6- تابع M.Ramze Rezaee ………………………………………………………………………………………….60
فصل پنجم (مقایسه روشهای مختلف خوشهبندی بر اساس ارزیابی کفایت سیستم قدرت شامل مزارع بادی)
5-1- خوشهبندی میانگین فازی …………………………………………………………………………………………………..64
5-1-1- تعیین مدل قابلیت اطمینان ………………………………………………………………………………………………65
5-1-2- مطالعه قابلیت اطمینان سیستم RBTS ……………………………………………………………………..66
5-2- مطالعه با اعمال خوشهبندی سخت یکنواخت و در نظر گرفتن نقطه میانی به عنوان مرکز خوشه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………66
5-3- مطالعه با اعمال خوشهبندی سخت یکنواخت و در نظر گرفتن مرکز خوشه بر اساس وزن دهی داده های موجود در خوشه ……………………………………………………………………………………………………………..70
5-4- مطالعه با اعمال خوشهبندی سخت و تعیین محدوده خوشه ها و مراکز آنها بر اساس بهینهسازی تابع هدف مبتنی بر فاصله بین داده ها ………………………………………………………………………………………………..73
5-5- خوشهبندی میانگین فازی …………………………………………………………………………………………………..76
5-5-1- تعیین مدل قابلیت اطمینان ………………………………………………………………………………………………76
5-5-2- نتایج شبیهسازی بر اساس مدل مناسب قابلیت اطمینان مزرعه بادی ……………………………….78
5-5-2-1- مطالعه قابلیت اطمینان سیستم RBTS………………………………………………………………….78
5-5-2-2- مطالعه قابلیت اطمینان سیستم IEEERTS ……………………………………………………………….80
فصل ششم (نتیجه گیری و پیشنهاد برای انجام کارهای آتی)
- نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………………..83
- پیشنهاد برای انجام کارهای آتی ……………………………………………………………………………………..8
فهرست جدول ها
جدول 1-1- تعدادی از مزارع بادی با ظرفیت زیاد …………………………………………………………………………6
جدول 1-2 : ظرفیت تولید برق در 10 کشور دارای مزارع بادی با ظرفیت بالا …………………………………..7
جدول 3-1- قسمت های تشکیل دهنده جعبه دنده و نرخ خرابی آنها در سالهای 1997 تا 2005 ………36
جدول 3-2- اطلاعات مربوط به نرخ خرابی و زمان متوسط تعمیر المانهای تشکیل دهنده واحد بادی………………………………………………………………………………………………………………………………………….38
جدول 4-1- معیارهای تشابه بر اساس توابع فاصله مختلف………………………………………………………………54
جدول5-1 : مدل قابلیت اطمینان 4 حالته مزرعه بادی……………………………………………………………………..66
جدول 5-2 : مدل قابلیت اطمینان 5 حالته مزرعه بادی…………………………………………………………………….66
جدول 5-3 : مدل قابلیت اطمینان 6 حالته مزرعه بادی …………………………………………………………………..67
جدول 5-4 : مدل قابلیت اطمینان 7 حالته مزرعه بادی…………………………………………………………………….67
جدول 5-5 : مدل قابلیت اطمینان 8 حالته مزرعه بادی …………………………………………………………………..68
جدول 5-6 : مقدار شاخص انرژی تأمین نشده در حالات مختلف…………………………………………………….68
جدول 5-7 : مدل قابلیت اطمینان 4 حالته مزرعه بادی…………………………………………………………………….69
جدول 5-8 : مدل قابلیت اطمینان 5 حالته مزرعه بادی…………………………………………………………………….69
جدول 5-9 : مدل قابلیت اطمینان 6 حالته مزرعه بادی……………………………………………………………………70
جدول 5-10 : مدل قابلیت اطمینان 7 حالته مزرعه بادی………………………………………………………………….70
جدول 5-11 : مدل قابلیت اطمینان 8 حالته مزرعه بادی…………………………………………………………………71
جدول 5-12 : مقدار شاخص انرژی تأمین نشده در حالات مختلف…………………………………………………71
جدول 5-13 : مدل قابلیت اطمینان 4 حالته مزرعه بادی…………………………………………………………………72
جدول 5-14 : مدل قابلیت اطمینان 5 حالته مزرعه بادی………………………………………………………………….72
جدول 5-15 : مدل قابلیت اطمینان 6 حالته مزرعه بادی………………………………………………………………….73
جدول 5-16 : مدل قابلیت اطمینان 7 حالته مزرعه بادی………………………………………………………………….73
جدول 5-17 : مدل قابلیت اطمینان 8 حالته مزرعه بادی………………………………………………………………….74
جدول 5-18 : مقدار شاخص انرژی تأمین نشده در حالات مختلف………………………………………………….74
جدول 5-19- نتایج اعمال الگوریتم خوشهبندی به واحد بادی 3 مگاواتی………………………………………….75
جدول 5-20- مدل قابلیت اطمینان واحد 3 مگاواتی………………………………………………………………………..76
جدول 5-21- مدل قابلیت اطمینان مزرعه بادی 30 مگاواتی…………………………………………………………….76
جدول 5-22- شاخص مقدار متوسط بار قطع شده بر حسب ساعت در سال ……………………………………..78
جدول 5-23- شاخص مقدار متوسط انرژی تأمین نشده…………………………………………………………………..78
جدول 5-24- تأثیر افزایش سرعت باد بر شاخص های قابلیت اطمینان……………………………………………….79
جدول 5-25- مطالعه قابلیت اطمینان سیستم IEEERTS ………………………………………………………………80
فهرست شکل ها
شکل 1-1- افزایش ظرفیت توربینهای بادی نصب شده در جهان …………………………………………………… 5
شکل 1-2 : 10 کشور دارای مزارع بادی با ظرفیت بالا …………………………………………………………………… 7
شکل 2-1- سطوح سلسله مراتبی به منظور مطالعه قابلیت اطمینان سیستم قدرت …………………………… 15
شکل 2-2- مدل سلامت سیستم قدرت ……………………………………………………………………………………… 16
شکل 2-3- مدل مارکوف دوحالته …………………………………………………………………………………………….. 17
شکل 2-4 حالتهای زمانی مختلف برای یک واحد تولید انرژی الکتریکی ………………………………………18
شکل 2-5- ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم قدرت در سطح اول ………………………………………………………19
شکل 2-6- نحوه محاسبه شاخص میزان متوسط بار قطع شده …………………………………………………………20
شکل 2-7- نحوه محاسبه میزان انرژی تغذیه نشده ………………………………………………………………………..21
شکل 3-1- اجزای نیروگاه بادی سرعت ثابت ………………………………………………………………………………..24
شکل 3-2- اجزای تشکیل دهنده سیستم سرعت متغیر محدود ……………………………………………………….25
شکل 3-3- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت جزئی ……………….26
شکل 3-4- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با درایو مستقیم مجهز به ژنراتور سنکرون با تحریک الکتریکی ……………………………………………………………………………………………………………………..27
شکل 3-5- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با درایو مستقیم مجهز به ژنراتور سنکرون با مغناطیس دائم ………………………………………………………………………………………………………………………….28
شکل3-6- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با جعبه دنده یک مرحله ای و مبدل الکترونیک قدرت کامل …………………………………………………………………………………………………………………………….29
شکل3-7- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با جعبه دنده چند مرحله ای و مبدل الکترونیک قدرت کامل مجهز به ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم ……………………………………………………………………..30
شکل 3-8- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با جعبه دنده چند مرحله ای و مبدل الکترونیک قدرت کامل، مجهز به ژنراتور القایی قفس سنجابی ………………………………………………………………………..31
شکل3-9- اجزای تشکیل دهنده تکنولوژی سرعت متغیر با مبدل الکترونیک قدرت جزئی مجهز به ژنراتور القایی دو سو تغذیه شونده بدون جاروبک……………………………………………………………………………………..31
شکل 3-10- منحنی توان توربین بادی ……………………………………………………………………………………….32
شکل 3-11- اجزای تشکیل دهنده توربین بادی V90…………………………………………………………………..33
شکل 3-12- اجزای تشکیل دهنده واحدهای بادی مبتنی بر تکنولوژی ژنراتورهای دو سو تغذیه شده ….34
شکل 3-13- مدل قابلیت اطمینان واحد بادی بر اساس خرابی اجزای تشکیل دهنده……………………………38
شکل 3-14- مدل قابلیت اطمینان واحد بادی با در نظر گرفتن نرخ خرابی اجزا…………………………………..39
شکل 3-15- مدل قابلیت اطمینان مزرعه بادی شامل N توربین مشابه………………………………………………..39
شکل 3-16- الگوی وزش باد در سال 2008 در منطقه منجیل در ارتفاع 40 متری به صورت ساعت به ساعت ……………………………………………………………………………………………………………………………………….40
شکل 3-17- منحنی توان توربین V90………………………………………………………………………………………….41
شکل 3-18- مدل کامل قابلیت اطمینان مزرعه بادی ………………………………………………………………………..43
شکل 4-1- اساس خوشهبندی ……………………………………………………………………………………………………..45
شکل 4-2: مجموعه داده پروانهای………………………………………………………………………………………………….49
شکل 4-3: خوشه بندی فازی داده ………………………………………………………………………………………………..50
شکل 4-4 : توزیع یک بعدی نمونهها……………………………………………………………………………………………..50
شکل 4-5-: خوشهبندی کلاسیک نمونههای ورودی………………………………………………………………………..51
شکل 4-6: خوشهبندی فازی نمونهها……………………………………………………………………………………………..51
شکل 5-1- ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم قدرت شامل مزارع بادی در سطح اول………………………………63
شکل 5-2- مدل قابلیت اطمینان مزرعه بادی 30 مگاواتی بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت سرعت باد……………………………………………………………………………………………………………………………………………..64
شکل 5-3- هیستوگرام سرعت وزش باد………………………………………………………………………………………..65
شکل 5-4- نمودار مقدار تابع هدف بر حسب تعداد خوشه ها…………………………………………………………..75
شکل 5-5- نمودار انرژی تأمین نشده بر حسب پیک بار………………………………………………………………….79
شکل A-1 : شماتیک شبکه تست RBTS……………………………………………………………………………………84
شکل B-1 : شماتیک تک خطی سیستم تست IEEERTS…………………………………………………………….86
چکیده
امروزه به دلایل زیست محیطی و اقتصادی روند استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر به ویژه توربینهای بادی به منظور تولید برق در کشورهای مختلف دنیا افزایش یافته است. از طرف دیگر توان تولیدی توربینهای بادی وابسته به سرعت باد بوده و با توجه به عدم قطعیت سرعت باد، توان خروجی این نیروگاهها متغیر میباشد. این امر بر مسائل مختلف سیستم قدرت از جمله قابلیت اطمینان تأثیر میگذارد. به منظور بررسی تأثیر مزارع بادی بر مطالعات قابلیت اطمینان سیستم قدرت نیاز به یک مدل تحلیلی قابلیت اطمینان میباشد که در این مدل هم خرابی اجزا و هم عدم قطعیت سرعت باد در نظر گرفته می شود. با توجه به اینکه تنوع توانهای خروجی مربوط به توربین بادی بسیار زیاد میباشد لازم است به کمک تکنیک خوشهبندی تعداد حالتهای مربوط به مدل قابلیت اطمینان این توربینها کاهش یابد. در این مقاله به منظور تعیین تعداد حالات مناسب برای مدل قابلیت اطمینان مزرعه بادی روشهای خوشهبندی مختلف مورد استفاده قرار گرفته و نتیجه می شود که بر اساس معیار متوسط انرژی تعیین نشده روش فازی میانگین مناسبترین روش میباشد.
پیشگفتار
در سالهای اخیر استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به خصوص انرژی باد به منظور تولید برق در سراسر جهان رشد زیادی داشته است. پاک بودن و نداشتن مشکلات زیست محیطی، ارزان بودن و نداشتن نگرانی از پایان یافتن منابع این انرژیها از دلایل این امر بوده است. از طرف دیگر توان تولیدی این نیروگاهها بدلیل وابستگی به منابع تجدیدپذیر در طول زمان متغیر بوده و نمیتوان توان ثابتی از این نیروگاهها انتظار داشت. به عنوان نمونه توان تولیدی نیروگاههای بادی به سرعت باد وابسته بوده و چون سرعت باد تغییر می کند توان تولیدی نیز متغیر خواهد بود. این امر بر مسائل مختلف سیستم قدرت شامل این نیروگاهها از جمله قابلیت اطمینان تأثیر میگذارد. بر همین اساس لازم است در سیستمهای قدرت امروزی که درصد قابل توجهی از توان را نیروگاههای بادی تولید می کنند مطالعه دقیقتری در زمینه قابلیت اطمینان صورت پذیرد. در این تحقیق با در دست داشتن داده های ساعت به ساعت سرعت باد و منحنی توان توربین نیروگاههای بادی توان خروجی واحدهای بادی بدست میآید. از آنجا که سرعت باد از تنوع بسیار زیادی برخوردار است مدل بدست آمده دارای تعداد زیادی حالت خواهد بود که برای انجام مطالعات قابلیت اطمینان به هیچ وجه مناسب نیست. بر همین اساس لازم است به کمک تکنیکی مناسب، تعداد حالتهای بهینه و همچنین توان این حالتها تعیین شود و یک مدل قابلیت اطمینان مناسب چند حالته برای نیروگاههای بادی تعیین شود.
مدل تحلیلی بدست آمده می تواند در مطالعات مختلف سیستم قدرت به مانند برنامه ریزی استفاده شود و همچنین تعداد و ظرفیت نیروگاههایی که لازم است در آینده به منظور تأمین بار پیش بینی شده نصب گردند، با این مدل بدست میآید. در تعیین مدل مناسب قابلیت اطمینان (تعداد حالتها و ظرفیت مربوط به هر حالت) از روشهای مختلف خوشهبندی استفاده شده و مناسبترین تکنیک که می تواند بهینهترین مدل را از نقطه نظر قابلیت اطمینان بدست دهد تعیین می شود. این تکنیک از مقایسه نتایج مربوط به روشهای مختلف خوشهبندی حاصل می شود.
در مطالعات قابلیت اطمینان روشهای تحلیلی (مدل چند حالته با احتمال رخداد مربوط حالتها) و غیر تحلیلی (مبتنی بر روش شبیه سازی مونت کارلو) وجود دارد. در این تحقیق از روش تحلیلی استفاده شده و یک مدل قابلیت اطمینان چند حالته برای نیروگاههای بادی بدست میآید و لذا مدل بدست آمده مشکلات ناشی از روش شبیه سازی به مانند نیاز به حجم حافظه بالا، صرف نمودن زمان طولانی در شبیه سازی و … را به همراه ندارد.
تعداد صفحه : 103
قیمت : 14700 تومان
