جلسه دفاع از پایان نامه کارشناسی ارشد 

عنوان:

عملکرد بهینه ریزشبکه‌ی مستقل با انتخاب بهینه مشخصه‌های افتی ریزتولیدات کنترل پذیر براساس اهداف اقتصادی، زیست محیطی و فنی 

 استاد راهنما:

آقای دکتر محمد حسن مرادی

پژوهشگر:

محمدرضا لک

زمان:

03/07/97 ، ساعت 15

مکان:

سمینار 2 گروه برق

 

Master’s thesis defense 

Thesis Title:

Optimal operation of autonomous microgrid Considering

 Economic–environmental and technical issue with droop buses

supervisor:

Dr. Mohammad Hassan Moradi 

By:

Mohammad reza lak

Time:

September,25, 2018, 15:00

 

Place:

Second seminar of Electrical Departmen

چكيده

ریزشبکه‌ بخشی از سیستم توزیع است که شامل DGها، ذخیره­سازها، بارهای محلی و سیستم کنترل است و می‌تواند در حالت متصل ‌یا ایزوله عمل کند. عملکرد ریزشبکه­ در حالت ایزوله مزایایی فراوانی برای شبکه­ی توزیع و مصرف­کنندگان به همراه دارد که این مزایا اهمیت یافتن مسئله طراحی، کنترل و برنامه­ریزی ریزشبکه‌ها در حالت ایزوله را به همراه داشته است. در حالت ایزوله سیستم کنترل وظیفه­ی برنامه­ریزی توان خروجی از DGها برای تأمین بار اکتیو و راکتیو، تنظیم ولتاژ باس­ها و فرکانس ریزشبکه و را بر عهده دارد. وظایف مذکور می­توانند در ریزشبکه­­های ایزوله با DGهای بر پایه­ی اینورتر با تعریف اینرسی مجازی برای DGها و کنترل آن­ها به روش کنترل افتی انجام شوند. در روش کنترل افتی انتخاب فرم (شکل) و تعیین بهینه‌ی پارامترهای مشخصه‌های افتی نکاتی کلیدی در بهبود عملکرد ریزشبکه­ها هستند. در این پایان نامه اولاً روشی برای بازطراحی و برنامه­ریزی ریزشبکه­ها ارائه شده که در آن به حالت عملکرد ریزشبکه­ها ( ایزوله یا متصل) به عنوان عاملی مؤثر در نتایج طراحی و برنامه ریزی توجه شده است. روش پیشنهادی مذکور با بررسی موردی مطالعاتی در دو سناریو مورد ارزیابی قرار گرفته است. در سناریو اول ریزشبکه همواره متصل به شبکه­ی اصلی فرض شده و در سناریو دوم علاوه بر حالت متصل به ایزوله شدن ریزشبکه­ها نیز توجه شده است. لازم به ذکر است در سناریو دوم DGها بر اساس روش افتی رایج ( که در آن مشخصه­های افتی به نحوی‌اند که سهم DGها از تأمین بار متناسب با توان نامی ‌آن‌ها می‌باشد) کنترل می­شوند. مقایسه­ی نتایج شبیه سازی­ سناریوها اهمیت توجه به عملکرد ریزشبکه­ها در حالت ایزوله و مؤثر بودن آن در نتایج برنامه­ریزی و طراحی ریزشبکه­ها را نمایش می­دهد.

ثانیاً فرمولاسیونی برای حل همزمان مسئله در مدار قرار گرفتن واحدها  و توزیع اقتصادی و فنی بار در ریزشبکه­های ایزوله ارائه شده است. در فرمولاسیون پیشنهادی کمینه کردن هزینه بهره برداری، بهبود پروفیل ولتاژ و کمینه کردن انحراف فرکانس به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده‌اند و بردار U (برداری شامل صفر و‌یک‌‌ها، که تعیین کننده‌ی خاموش‌ یا روشن بودن DGها در ساعات مختلف‌اند) و پارامترهای مشخصه‌های افتی DGها به عنوان متغیرهای هدف به نحوی تعیین شده‌اند که توابع هدف مذکور بهینه شوند. نتایج شبیه سازی با نتایج حالتی که در آن مشخصه‌های افتی ثابت‌اند و سهم DGها از تأمین بار متناسب با توان نامی ‌آن‌ها می‌باشد (روش افتی رایج) مقایسه شده و نشان دهنده آن است که فرمولاسیون پیشنهادی در بهبود عملکرد اقتصادی و فنی ریزشبکه‌های ایزوله مؤثر می‌باشد.

ثالثاً فرمولاسیونی برای بهبود همزمان عملکرد اقتصادی و فنی و زیست محیطی ریزشبکه ایزوله ارائه شده است. در فرمولاسیون پیشنهادی برای اثر بخشی همه­ی حالات ممکن برای بار و توان خروجی توربین­های بادی در حل مسئله، از تحلیلی احتمالی برای مدلسازی تولید­­­-بار ریزشبکه استفاده شده است. در این فرمولاسیون هزینه بهره­برداری (مجموع هزینه­ی تأمین بار و جریمه­ی انتشار آلودگی) به عنوان تابع هدف در نظرگرفته شده‌اند و پارامتر­های مشخصه­های افتی به عنوان متغیرهای هدف به نحوی تعیین شده‌اند که عملکرد ریزشبکه از لحاظ اقتصادی بهینه شوند. همچنین در فرمولاسیون پیشنهادی با در نظر گرفتن مشخصه­های افتی به فرم سیگموئیدی، مصالحه­ای بین پایداری سیگنال کوچک و سرعت پاسخ به بار برقرار شده و بهبود عملکرد فنی ریزشبکه تضمین شده است. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی با نتایج حالتی که در فرمولاسیون مسئله مشخصه­های افتی به فرم خطی‌اند مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان دهنده­ی کاهش هزینه­ی تأمین بار ریزشبکه، کاهش­ انتشار آلودگی و بهبود پروفیل ولتاژ نسبت به فرمولاسیون با مشخصه­های افتی به فرم خطی می­باشد.

واژه­های کلیدی: ریزشبکه، منابع تولید پراکنده، کنترل افتی، مشخصه­های افتی، پخش بار، مسئله در مدار قرار گرفتن واحد­ها

 

 

Abstract           

The microgrid which is a set of DGs, energy storages, local loads and control system can operate in connected or isolated mood. The isolated operation of microgrid systems can bring several benefits to the distribution utilities and to the customers. these benefits can cause an increased importance of designing, scheduling and control of isolated microgrids. The isolated microgrid's contol manage the out put of the DGs and regulats volatege and frequancy. In isolated microgrid that has inverter based DGs, the control system can act according to the droop method to do its tasks. In droop method the Equations and parameters of droops determine the performance of microgrid. In this Thesis, Firstly, a method for redesigning and scheduling of microgrids is presented which the operation mood (isolated or connected) is considered as an effective factor in it. The proposed method has been evaluated by considering two scenarios. In first scenario, the grid is assumed Permanently connected to the main grid, and in the second scenario, both mood of operation are considered. it is important to note that in the second scenario, DGs are controlled according to the common droop method. The simulation has been carried out to show the effectiveness of the proposed formulation as compared to formolation that the isolated operation has been neglected in it.

Secondly, a formulation is proposed to solve the unit commitment problem and the economic and technical power dispatch in the isolated microgrid simultaneously. In the proposed formulation, minimizing the cost of operation, improving the voltage profile, and minimizing frequency deviation are considered as objective functions. Also the vector U (binary vector which determines the on or off state of DGs) and the parameters of the  droop characteristics are considered as variables. The simulation has been carried out to show the effectiveness of the proposed formulation as compared to formolation that the common droop parameters has been used in it. The results prove the effectiveness of proposed formulation in terms of technical and economic performance improvement of isolated microgrid.

Thirdly, this theises presents a formulation involving nonlinear droop equations to improve the economic, technical, and environmental performance of the isolated microgrid. In this formulation the stability and  responding rate are improved by considring droop equation similar to sigmoid equation. In proposed formulation the operation cost is considered as The objective function and the droop parameters are considered as variables. A probabilistic analytical approach is utilized to optimally choose the droop characteristics of the different DG units in an isolated microgrid in order to minimize its operational costs in the case of the unavailability of a MGCC taking into consideration the all possible state of wind DG units and the load of microgrid. The simulation has been carried out to show the effectiveness of the proposed formulation as compared to formolation that the linear droop equations has been used in it. the results prove the effectiveness of proposed formulation in terms of  technical, economic and environmental performance improvement of isolated microgrid.

Keywords: Microgrid, Distributed Generation, Droop control, Droop characteristics, Power flow, Unit commitment

 

مشخصات فردی

نام و نام خانوادگی: محمد رضا لک

رشته تحصیلی : مهندسی برق گرایش قدرت

مقطع: کارشناسی ارشد

                پست الکترونیک: mrlak72@yahoo.com

 

سوابق تحصیلی

کارشناسی مهندسی برق- قدرت دانشگاه علی سینا (90-94)

 

دوره های گذرانده شده با مدرک فنی حرفه ای:

میکروکنترلر AVR

کنترل کننده منطقی plc

کنترل کننده منطقی plc logo

دوره اتوکد الکتریکال  AutoCAD Electrical

طراحی برد مدار چاپی PCB  با نرمافزار پروتئوس Proteus

 

نرم افزار ها

 

Matlab

 

            CodeVisionAVR

 

Siemens SIMATIC STEP 7                                                     

 

LOGO Soft Comfort                            

 

            AutoCAD Electrical         

 

Proteus Professional     

 

GAMS

 

Microsoft Visual Studio

 

Microsoft SQL Server 

 

زبان­های برنامه نویسی

 

C#      

 

C++    

 

Matlab

 

(Ladder Diagram)LD

 

(Function Block Diagram)FBD

 

            General Algebraic Modeling System

 

کار آموزی­ها

کار آموزی در نمایندگی رسمی ایران ترانسفورماتور زنجان

کارآموزی در نیروگاه شهید مفتح همدان

 

 عنوان مقالات

1.      بهبود عملکرد ریزشبکه­ی ایزوله با درنظر گرفتن کنترل دروپ غیرخطی

2.      بازطراحی و برنامه­ریزی بهینه­ی ریزشبکه­ها با در نظر گرفتن خودروهای برقی به عنوان سیستم‌های ذخیره انرژی سیار

3.      بهبود عملکرد اقتصادی ریزشبکه ایزوله­ی شامل توربین­های بادی با انتخاب بهینه­ی پارامترهای دروپ DGها

4.      عملکرد بهینه ریزشبکه‌ی شامل خودروهای برقی با در نظر گرفتن روش‌های پاسخ‌گویی بار

5.      بهبود عملکرد اقتصادی ریزشبکه‌ها با در نظر گرفتن خودروهای برقی به عنوان سیستم‌های ذخیره انرژی سیار

6.      بهبود عملکرد ریزشبکه‌ی ایزوله با انتخاب بهینه مشخصه‌های افتی مجازی برای منابع تولید پراکنده‌ براساس اهداف اقتصادی و فنی