یک روش تحلیلی برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم‌های توزیع شامل واحدهای DG تجدیدپذیر قابل‌توزیع و غیرقابل‌توزیع

با افزایش نفوذ تولید پراکنده (DG) تجدیدپذیر در سیستم‌های توزیع، بازیابی توان فیدرهای توزیع دوردست تحت شرایط اضطراری با پشتیبانی واحدهای DG تجدیدپذیر انجام می‌گیرد. توان موجود در واحدهای DG تجدیدپذیر بازیابی تعداد زیادی از مشترکین تحت تاثیر قرار گرفته را تضمین می‌کند. در نتیجه قابلیت اطمینان کل سیستم بهبود می‌یابد. در این مقاله، یک روش تحلیلی احتمالاتی توسعه می‌یابد تا قابلیت اطمینان سیستم بر حسب شاخص متوسط مدت زمان قطع سیستم و شاخص متوسط تعداد قطعی‌های سیستم برای فیدرهای شامل منابع DG تجدیدپذیر قابل توزیع و غیرقابل توزیع ارزیابی شود. روش ارائه شده از طریق پیاده‌سازی بازیابی سمت DG با ملاحظات جامع فنی شامل خرابی‌های احتمالی واحدهای DG، الگوهای وابسته به زمان تقاضای بار و توان خروجی DG و بازیابی تک مرحله‌ای و دو مرحله‌‌ای، توسعه یافت. روش تحلیلی بیان شده از طریق مقایسۀ آن با شبیه‌سازی مونت کارلو به تایید رسیده و نتایج ارائه می‌گردد.

واحدهای تولید پراکندۀ (DG) تجدیدپذیری چون انرژی زیست‌توده، انرژی بادی و خورشیدی به دلیل آثار مثبت خود روی شبکه، به طور گسترده در سیستم‌های توزیع دوردست یا روستایی به کار گرفته‌ شده‌اند. ترکیب واحدهای DG تجدیدپذیر قابل توزیع مثل ژنراتورهای مبتنی بر زیست‌توده، زیست‌گاز و بایودیزل واقع در شبکه‌های توزیع دوردست به عنوان یکی از گزینه‌های مقرون به صرفه اقتصادی برای رفع افزایش تقاضای بار به کار گرفته شده‌اند و در عین حال که قابلیت اطمینان کل سیستم حفظ می‌شود. در سال‌های اخیر، واحدهای DG تجدیدپذیر غیرقابل توزیع، همچون سیستم‌های تولیدی مبتنی بر باد و خورشید، به طور گسترده به دنبال معضلات زیست محیطی و مشوق‌های مربوطه در سیستم‌های توزیع به کار رفته‌اند. این واحدها مزایای قابلیت اطمینان زیادی را برای سیستم فراهم می‌کنند، چون از آنها می‌توان در کنار واحدهای DG تجدیدپذیر قابل توزیع استفاده کرد تا به این ترتیب در صورت بروز شرایط اضطراری سیستم، قطعی‌های مشترکین به حداقل برسد. قابلیت اطمینان سیستم برای شبکه‌های توزیع دارای DG را می‌توان با استفاده از روش‌های محاسباتی مبتنی بر نمونه‌برداری تصادفی و تکنیک‌های تحلیل ارزیابی کرد. در [1]، برای ارزیابی هزینۀ قابلیت اطمینان یک سیستم توزیع شامل ژنراتورهای توربین بادی (WTG) یک روش شبیه‌سازی زمان متوالی ارائه شده است. در [2]، مجموعه‌ای از شاخص‌های قابلیت اطمینان ارائه شده است تا به طور مستقیم مزایای قابلیت اطمینان حاصل از افزودن ژنراتور توربین بادی به یک فیدر توزیع روستایی سنجیده شود. راهبرد عملکرد بهینۀ واحدهای DG مرسوم در [3] ارائه و در آن ارزش ساعتی قابلیت اطمینان که به حالات عملکردی واحدهای DG مربوط است در نظر گرفته شده است. در [4] و [5]، آثار مکان DG روی عملکرد سیستم بر حسب تلفات توان و قابلیت اطمینان با توجه به الگوهای بارگذاری وابسته به زمان بررسی شده است. چادوری و همکارانش در [6] با در نظر گرفتن دورنماهای برنامه‌ریزی سیستم، قابلیت اطمینان سیستم‌های توزیع دارای واحدهای مرسوم DG (مثل ژنراتورهای دیزلی و توربین‌های گازی) را تجزیه و تحلیل کردند. در [7] برای سیستم قدرت ترکیبی مقید به شبکه که دارای ژنراتورهای توربین بادی است روشی جت ارزیابی قابلیت اطمینان احتمالاتی با در نظر گرفتن مدیریت سمت بار و سیستم اطلاعاتی مرکب با قابلیت اطمینان فاصله زمانی روزانۀ انلایت تحت وب، ارائه شد. یک روش نیوتن مبتنی بر حداقل کات‌ست‌ها و شبیه‌سای مونت کارلوی دارای ترتیب وقوع زمانی در [8] ارائه شد تا تاثیر منابع DG یکپارچه با شبکه روی شاخص‌های قابلیت اطمینان ارزیابی شود. شاخص‌های قابلیت اطمینان و اقتصادی یک ریزشبکه (میکروگرید) مجهز به سوئیچ‌های سیستم توزیع با قابلیت اطمینان بالا، که در موسسۀ فناوری ایلینوی آمریک اجرا شده است، در [9] تحلیل شد. در [10] و [11] روش‌های تحلیلی به منظور ارزیابی قابلیت اطمینان چندین ریزشبکه و سیستم توزیع مجهز به DG با در نظر گرفتن حالات عملکردی DG، ترتیب بازیابی واحدهای DG و منحنی مدت زمان بار، ارائه شدند. در[12] قابلیت اطمینان یک سیستم توزیع دارای ژنراتورهای توربین بادی با استفاده از یک تکنیک پیش‌بینی سرعت باد تخمین زده شد. همچنین، یک همبستگی احتمالاتی بین خروجی ژنراتورهای توربین بادی و پروفیل بار در طی حالت عملکرد جزیره‌ای در همین مقاله در نظر گرفته شد. در [13]، یک روش تحلیل برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم توزیع با توجه خاص به مدلسازی DG ارائه شد. روش‌های تحلیل فوق‌الذکر برای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه‌های دارای DG، حداقل عدم تطابق بین تقاضای بار و توان خروجی DG را در طی دورۀ باریابی فرض می‌کنند. این فرض می‌تواند برای برای ارزیابی قابلیت اطمینان فیدرهای توزیع واحدهای DG قابل توزیع و تغییرات جزئی تقاضای بار در طی دورۀ بازیابی معتبر باشد. اما شاید برای فیدرهای توزیعی که تقاضای بار و توان خروجی DG به طور مدام در دورۀ بازیابی تغییر می‌کند، کاربردی نداشته باشد. بنابراین، برای برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم‌های توزیع دارای واحدهای DG تجدیدپذیر نیاز به توسعۀ یک روش جدید است. در این مقاله، یک روش تحلیلی مبتنی بر احتمالات ارائه می‌شود تا الگوهای وابسته به زمان تقاضای بار و توان خروجی DG که منجر به عدم تطابق تولید-تقاضا در طی دورۀ بازیابی تحت شرایط اضطراری سیستم می‌شوند، در نظر گرفته شوند. لذا، سهم اصلی این مقاله توسعۀ روش احتمالاتی برای دسترسی به قابلیت اطمینان سمت مصرف کننده در یک سیستم قدرت توزیع مجهز به واحدهای DG تجدیدپذیر قابل توزیع و غیرقابل توزیع است. کارائی روش ارائه شده از طریق انجام مطالعات مقایسه‌ای به اثبات می‌رسد. این مقاله به این صورت سازماندهی شده است. بخش2 یک فرمولبندی تحلیلی برای برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم ارائه می‌دهد. بخش3 روش تحلیلی مبتنی بر احتمالات ارائه شده برای ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم‌های توزیع شامل واحدهای DG تجدیدپذیر را توصیف می‌کند. همچنین مدلسازی کامل بازیابی سیستم و رویه‌های محاسباتی مربوطه نیز در همین بخش بیان می‌شود. نتایج شبیه‌سازی در بخش4 گزارش شده و نتایج مقایسه‌ای به منظور تایید اعتبار روش ارائه شده بیان می‌گردد. بخش5 نیز سهم‌های اصلی پژوهش انجام گرفته در این مقاله را خلاصه می‌کند.