شبیه سازی داده همبسته سرعت باد برای برآورد پخش بار اقتصادی

چکیده

کلمات کلیدی

 مقدمه

سری های سرعت باد

تبدیل سری های توزیع نرمال به سری های توزیع وایبول

شکل1. فرایند تبدیل مقادیر نرمال به مقادیر وایبول

شکل2. مقایسه بین ضرایب همبستگی

شبیه سازی سری های خودهمبسته

بدست آوردن سری های همبسته

سری های سرعت باد

سری های قدرت باد

شکل3.تقریب اسپلاین منحنی توان WTوستاس 100V.

پخش بار اقتصادی

 پخش بار اقتصادی شامل قدرت باد

پخش بار اقتصادی با در نظر گرفتن قدرت باد همبسته

تکنیک بهینه سازی برای پخش بار اقتصادی

جدول 1. پارامترهای واحدهای متعارف

جدول2. پارامترهای هزینهWT ها 

جدول3.پارامترهای سرعت باد

مطالعه موردی

نتیجه گیری

شکل4. مقایسه هزینه ها، با و بدون همبستگی

مسئله پخش بار اقتصادی، شامل مینیمم کردن هزینه تولید توان تقاضا شده توسط یک سیستم برق، بوسیله پخش بار مناسب توان تولیدی بین ژنراتورهای موجود است. مشکل در پیش بینی تولید قدرت باد بدین معنی است که هزینه های جریمه و رزرو باید هنگامی که درگیر برآورد هستیم، در نظر گرفته شوند. هنگامی که این هزینه ها و همبستگی بین مقادیر سرعت باد، که باید به عنوان ورودی دیگری درنظر گرفته شوند زیرا دارای تاثیر هستند، را برآورد می کنیم، آنالیز توان خروجی هر توربین باد به طور جداگانه کافی نیست. این مقاله، روشی جدید برای تولید مقادیر همبسته سرعت باد معرفی می کند و چگونگی کاربرد آن را هنگامی که پخش بار اقتصادی را برآورد می کنیم، توضیح می دهد. یک مطالعه موردی برای آنالیز این که آیا در نظر گرفتن همبستگی در مسئله تاثیری دارد یا نه، انجام می شود.

پخش بار اقتصادی(ED)، شامل پخش توانی است که به منظور کارآمدی بیشتر، هزینه کمتر، و عملکرد قابل اطمینان شبکه برق، در میان ژنراتورهای موجود تولید می شود. پخش بار، محدودیت های عملکردی، قابلیت دسترسی، قابلیت اطمینان، و مینیمم کردن هزینه ها را به نحوی در نظر می گیرد که هم تقاضای بار و هم تلفات بار تامین شود. بنابراین، پخش بار نقش مهمی در برنامه ریزی و عملکرد شبکه برق بازی می کند. همانطور که نسبت تقسیم سرعت باد در شبکه های برقی افزایش می یابد، در مسئله ED باید قدرت باد برنامه ریزی شده و هزینه های آن در نظر گرفته شود. علی رغم اینکه قدرت باد با روش هایی که در طول سالهای اخیر به طور قابل ملاحظه ای بهبود یافته اند، پیش بینی می شود، اما قدرت باد نمی تواند با دقت کامل برنامه ریزی شود. به طور کلی، مدل های استفاده شده برای پیش بینی قدرت باد مبتنی بر چند فاکتور هستند: داده جریان و رفتار جو، از قبیل پیش بینی عددی وضعیت آب و هوا (NWP)؛ داده تاریخی، مانند خود رگرسیو(AR)، خود رگرسیو میانگین متحرک(ARMA) و ....؛ همبستگی مکانی؛ هوش مصنوعی؛ یا ترکیب اینها. بنابراین، با توجه به اینکه قدرت باد برنامه ریزی شده و قابل دسترس با هم منطبق نیستند، در مسئله ED باید در نظر داشت که هزینه ها متفاوتند، همانطور که بعدا توضیح داده می شود. مسئله ED پیش از این حل شده است، بدین معنی که توانی که تولید می شود برنامه ریزی شده است. طرح های قابل انعطاف می توانند توان خروجی را با مقدار مورد نیاز تعیین کنند، بطوریکه هم مقادیر توان تولیدی و هم مقادیر توان برنامه ریزی شده با هم منطبق باشند، مگر اینکه واحد خراب باشد. موارد دیگری وجود دارد که باید هنگامی که قدرت باد محاسبه می شود مورد توجه قرار بگیرند، زیرا ممکن است توان های قابل دسترس و برنامه ریزی شده در در توربین باد متناظر (WT) متفاوت باشند و باعث هزینه هایی شوند که باید برآورد شوند. شیوه های مختلفی می توانند برای حل مسئله ED بکار برده شوند. هنگامی که همبستگی قدرت باد را در نظر می گیریم، راه حلهای تحلیلی مانندآنچه که در [7]آمده است، کاربرد بسیار مشکلی دارند، بدین سانراه حل های عددی مانند آنچه که در [8] آمده است، ترجیح داده می شوند. بنابراین، برآورد ED در این مقاله بر اساس چهار اصطلاحی که به موارد زیر وابسته اند، صورت می پذیرد: 1) توان زمانبندی شده طرح های قابل انعطاف 2) قدرت باد برنامه ریزی شده 3) تفاوت بین قدرت باد قابل دسترس و برنامه ریزی شده، هنگامی که مثبت است 4) تفاوت بین قدرت باد برنامه ریزی شده و قابل دسترس، هنگامی که مثبت است. ا ز دیدگاه اپراتور سیستم، اصطلاح اول برای هزینه های ناشی از مجموع توان ایجاد شده توسط ژنراتورهای متعارف می باشد. اصطلاح دوم ناشی از میزان هزینه ای است که توسط تولیدکنندگان قدرت باد، مطابق با توافق انجام شده با آنها، پرداخته می شود. اصطلاحی وجود دارد که شامل برآورد هزینه تفاوت بین قدرت باد قابل دسترس و برنامه ریزی شده است. این هزینه ها شامل مبلغ پرداختی توسط تولیدکنندگان قدرت باد برای استفاده نکردن از توان قابل دسترس است، که به سمت امکان تولید دیگری مانند ایستگاه پمپاژ آب منحرف شده اند. بنابراین، اصطلاح سوم اساسا مربوط به هزینه های جریمه ای ناشی از استفاده نکردن تمام توان قابل دسترس در شبکه است، یعنی، هزینه قدرت باد کمتر از پیش بینی برآورد می شود. از طرف دیگر، اگر قدرت باد بالاتر از پیش بینی باشد، توانی که توسط تقاضای بار درخواست می شود باید به هر روشی تامین شود، بطوری که توان باید از منبع جایگزینی بدست آید. بنابراین، هزینه توان رزرو یا هزینه توان بدست آمده از طریق یک اتصال، در اصطلاح چهارم برآورد می شود. اصطلاح چهارم هزینه ها را به منظور حل مسئله ED برآورد می کند. با این وجود، این اصطلاح، یک مدل معمولی برای برآورد ED است و برای تمام راه حلهای مکن انطباق پذیر است، به نحوی که هر اصطلاحی که به مارد خاص بستگی دارد، می تواند برطرف شود. توجه داشته باشید که اگر توان کل تولیدی و تقاضا شده در شبکه برق مساوی نباشند، آنگاه امنیت حالت ماندگار می تواند تحت تاثیر قرار بگیرد، زیرا این تعادل برای حفظ شرایط عملکرد مناسب مورد نیاز است. بنابراین، اگر مراحل دسترسی به تعادل مورد توجه قرار نگیرد، شبکه برق می تواند به طور جدی توسط قدرت باد کمتر یا بالاتر از پیش بینی تحت تاثیر قرار گیرد. همانطور که در [8] توضیح داده شده است، مسئله ED می تواند با احتساب ماهیت احتمالی سرعت باد حل شود: توزیع آماری آن می تواند با استفاده از یک توزیع وایبول و تابع چگالی احتمال (pdf) قدرت باد، برآورد شود. با این وجود، همبستگی بین مقادیر سرعت باد و در نتیجه، بین مقادیر قدرت باد باید در مسئله ED به حساب آیند. به طور کلی، گفته می شود که همبستگی بین مقادیر سرعت باد تاثیر زیادی بر شبکه های برق با WT ها دارد. در این مقاله، روشی برای شبیه سازی سری های داده توان خروجی WT ایجاد شده است، که مبتنی بر مقادیر معین همبسته سرعت باد بین موقعیت هایی که آنها نصب می شوند و همچنین مبتنی بر مقادیر خودهمبسته تاخیری برای هر یک، می باشد. این سری های داده توان خروجی WT، تمام راه حلهای ممکن را ارائه می کنند. این روش با این شبیه سازی دقیق و زمان محاسبه، کارامدتر از رویکردهای قبلی است. سری های توان خروجی WT برای بدست آوردن نتایج واقع بینانه تر و مینیمم کردن هزینه کل استفاده می شوند، که درحال حاضر بر اساس این سری های داده تعریف می شوند. توجه داشته باشید که روش پیشنهادی در این مقاله متناظر با روش پیش بینی قدرت باد نیست، اما در عوض روشی با تمام حالات ممکن تولید قدرت باد در یک گروه از WTها، را تعریف می کند. روش نقطه داخلی برای حل مساله مینیمم سازی استفاده می شود، همانگونه که معمولا به عنوان ابزاری بهینه برای ED استفاده می شود. این مقاله بصورت زیر سازماندهی شده است: بخش 2، چگونگی شبیه سازی سری های مقادیر همبسته و خودهمبسته سرعت بار را توضیح می دهد. در بخش 3، چگونگیتبدیل این سری های سرعت باد به سری های قدرت باد WT بیان می شود. بخش4، مسئله ED را با در نظر گرفتن قدرت باد و چگونگی معرفی فاکتور همبستگی توصیف می کند. بخش 5، مطالعه موردی را نشان می دهد و بخش 6، نتیجه گیری ها را بیان می کند.