۷۶/۲۲۲

۸۳/۹۷

۶۹/۳۸۳

۳۷۸/۱۲۸۲

روز گرم-وسط هفته

۵۹/۵۷

۲۱/۲۶

۵۲/۴۷

۲۴/۳۳۵

روز گرم- آخر هفته

۰

۸۸/۲۶

۳۵/۹

۶۴/۸۰

روز سرد-آخر هفته

سناریوی تابستان

در این بخش تمامی نتایج حاصل در بخش سناریو زمستان ارائه می‌شود. بخش اعظم توضیحات و نتیجه گیری ها مشابه بخش قبلی بوده و سعی می‌شود تا این بخش بطور مختصر ارائه شود. شکل ۴-۱۱ و ۴-۱۲ به ترتیب توان خروجی تولیدات پراکنده و میزان تبادلات توان بین ریزشبکه، خودروهای الکتریکی، باتری و شبکه توزیع بالادستی را در سناریو تابستان در بازه ۲۴ ساعت شبانه روز نشان می‌دهند. با توجه به نتایج نشان داده در هر دو شکل زیر، ملاحظه میشود که غالبا توان خروجی و مبادله شده منابع تولیدی مختلف در این سناریو نسبت به سناریو زمستان افزایش پیدا کرده است. علت این امر این است که بار الکتریکی مصرفی ریزشبکه در این سناریو بیشتر شده است.

شکل ‏۰‑۱۱: توان خروجی تولیدات پراکنده در طول ۲۴ ساعت

شکل۴‑۱۲: توان مبادله شده در طول ۲۴ ساعت
در ضمن شکل ۴-۱۳ نیز مشابه با شکل ۴-۱۰ هزینه نهایی خودروهای الکتریکی با توجه به ظرفیت آنها را در سناریو تابستان نشان می‌دهد.

شکل ‏۰‑۱۳: هزینه نهایی با توجه به ظرفیت PHEV و روز مورد استفاده در تابستان
قابل ذکر است که ظرفیت خودروهای الکتریکی مورد استفاده مشابه سناریو زمستان می‌باشد. ملاحظه می‌شود که استفاده از خودروی الکتریکی با ظرفیت بالا، هزینه نهایی را به مقدار بیشتری کاهش می‌دهد. در ضمن به علت حضور بیشتر خودروی الکتریکی در پارکینگ در روزهای آخر هفته و دسترسی بیشتر به آن، هزینه نهایی ریزشبکه در این روزها نسبت به روزهای اول هفته کاهش بیشتری دارد.

نتایج برنامه ریزی تصادفی روزانه

مطابق با ریز شبکه نمونه توضیح داده شده در فصل ۳، پیرامون مقادیر پیش بینی شده برای سه نایقینی مذکور تولید سناریوها به صورت‌های مختلف انجام می‌شود:

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شدت تابش خورشید: ۱۰۰۰۰ سناریو حول تابع توزیع گاما با انحراف معیارهای ۵% تا ۲۵%
میزان بار مصرفی: ۱۰۰۰۰ سناریو حول تابع توزیع نرمال با انحراف معیارهای ۵% تا ۱۰%
قیمت بازار انرژی: ۱۰۰۰۰ سناریو حول تابع توزیع نرمال با انحراف معیارهای ۵% تا ۱۰%
در این پایان نامه، تابع ریسک به صورت تابعی از میانگین هزینه های بهره برداری در نظر گرفته می‌شود. این فرمول بندی در دو رابطه زیر نشان داده شده است.

(۳۲-۴)

که در آن ، ، و به ترتیب احتمال سناریوهای شدت تابش خورشید، میزان بار مصرفی، شدت وزش باد و قیمت بازار انرژی می‌باشند. در ضمن ، ، و به ترتیب برابر تعداد سناریوهای تولیدشده برای بار، تولید توان PV، شدت وزش باد و قیمت بازار هستند.
با توجه به مفاهیم ارائه شده در بخش مونت کارلو در فصل سوم، این سناریوها پس از تشکیل به منظور کاهش سناریو در دسته های مختلف خوشه بندی می‌شوند. سپس از هر نمونه ۶ مرکز دسته به عنوان نماد هر یک از نایقینی ها به وجود می‌آید. که در صورت ارزیابی و تشکیل درخت سناریو ۱۲۶۰ سناریو به دست می‌آید. البته بایستی به این نکته اشاره شود که شاخص ریسک بر مقدار قطعی هر روز نمونه تقسیم می‌شود تا شاخص نرمال شده‌ی آن قابل قیاس با روزهای دیگر باشد. به عبارتی دیگر مقدار تابع ریسک به دست آمده در رابطه فوق بر مقدار قطعی آن روز نمونه تقسیم می‌شود.
پس از ارزیابی این سناریوها در روزهای مختلف ( زمستان و تابستان- اول هفته و آخر هفته) نتایج به صورت زیر می‌باشد. همان طور که دیده می‌شود، شاخص ریسک در روزهای سرد نسبت به روزهای گرم بیشتر می‌باشد.

۶٫۹۳۷۷

۹۸۰

۶۲ ۵۷

۶٫۵۶۶

۱۰۹۸

۵۳

۶٫۸۰۷۶

۱۲۱۵

۶٫۹۲۵۵

۱۲۹۴

۶٫۸۵۸۲

جدول ۲،۵: جهت هلیکوپتر
شکل ۴،۵: (الف) نتایج آستانه در شرایط نوری مناسب (ب) نتایج آستانه در نور روشن باعث سطوح روشن در پس زمینه.

پایداری در هوا
آزمون برای اولین بار درگیر نگه داشتن هلیکوپتر معلق در هوا در مرکز صفحه نمایش به منظور تست سرعت حلقه کنترل می باشد. این آزمون توسط هلیکوپتر به سمت بالا به نقطه معلق در هوا مورد نظر انجام شده است. این نقطه ثبت شده است و به عنوان یک مرجع استفاده می شود. و بیشتر هلیکوپتر بالاتر از نقطه مرجع نقل مکان کرد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

خلاصه
کنترل سیستم در سه مرحله جداگانه، ردیابی، کنترل و ترکیب ردیابی و کنترل می باشد. نتیجه مرحله کنترل، قابلیت کنترل هلیکوپتر با بهره گرفتن از یک کامپیوتر و بورد کنترل کننده رادیو کنترل بود. نتیجه مرحله ردیابی توانایی ردیابی هلیکوپتر با بهره گرفتن از تشخیص رنگ و عمل آستانه گیری در تصویر بود. که مختصات هلیکوپتر و گرایش عمومی استخراج شد. در نتیجه آخرین مرحله از اجرای توانایی خودکار کنترل هلیکوپتر با بهره گرفتن از ردیابی و کنترل ترکیب شد.
فصل ۵
بحث، نتیجه گیری و پیشنهادات

کنترل پتانسیومتر دیجیتال
IC ^[۳]پتانسیل دیجیتال یک مقاومت متغییر کنترل شونده با میکروکنترلر میباشد که با پروتکل spi کار می کند. در بازار ایران ۲ نوع از این IC با نام های ad8403 و mcp4101 موجود می باشد, مقدار مقاومت این ۲ IC 10 کیلو اهم است که به وسیله فرامینی که از طریق میکرو ارسال می کنیم می توانیم این پتانسیومترهارا در ۲۵۶ حالت قرار دهیم یعنی بازه هایی با مقاومت ۳۹ اهم خواهیم داشت(۱۰k/256=39)
این IC با میکروکنترلر Atmega32 توسط مبدل سریال به USB به کامپیوتر متصل می شود و میزان باود ریت ۹۶۰۰ تعیین شده است.
شکل۶،۴: دیتاشیت پتانسیومتر دیجیتال AD8403

کنترل هلیکوپتر از طریق کامپیوتر
برای تست عملکرد کنترل برنامه در ++c که از طریق وبکم عمل پردازش تصویر انجام می شود و داده ها از طریق پورت سریال به بورد ساخته شده انتقال داده می شود سپس از طریق بورد به رادیو کنتل منتقل شده و بعد از آن از طریق مادون قرمز به هلیکوپتر منتفل می شود. این داده های سریال با ایجاد یک پنجره با دکمه و نوارهای لغزان برای افزایش و یا کاهش گاز، و جهت هلی کوپتر به جلو یا عقب یا سمت چپ و راست ارسال می شوند.
شکل ۷،۴: هلیکوپتر نمونه استفاده شده در پروژه

ردیابی
رنگ هلیکوپتر مورد استفاده در این پروژه زرد می باشد. برای تشخصی رنگ هلیکوپتر از تابع های پردازش تصویر برای رنگ در محدوده رنج رنگ زرد استفاده شده است. تابع مورد استفاده inRenge ^[۴]بوده است که برای استفاده از این یک ردیابی رنگ استفاده می شود. شکل ۸٫۴ تغییرات را نشان می دهد.

ربات دوپاست. در این میان مروری بر دو نمونه از ربات­های ساخته شده خالی از لطف نیست.
در سال ۲۰۰۵Verrelst و همکاران [۲۷] ، رباتی ساختند که عملگرهای آن همگی نیوماتیکی بودند. دراین ربات که Lucy نام دارد، برای یک مسیر طراحی شده روش گشتاور محاسبه شده و کنترل بنگ­بنگ برای فشار استفاده شده است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

ربات P2 از سری ربات­های تولیدی شرکت هندا در مراحل زیر کنترل می­ شود (Hirai و همکاران [۲۸]):
۱-کنترل نیروی عکس­العمل سطح
۲-کنترلرZMP مدل، در مسیر حرکت ربات به گونه ­ای که ZMP به نقطه­ای مناسب جابجا شود، تغییر ایجاد می­ کند.
شکل (۱-۱). ربات Lucy
شکل (۱-۲). ربات P2 از ربات­های هندا
شکل (۱-۳). ربات ASIMO آخرین نسل از ربات­های هندا
۱-۸- مساًله­ی مورد پژوهش
پیاده­سازی الگوریتم امپدانس چندگانه به یک ربات دوپا که در حال جابجائی یک جسم است، هدف اصلی این پروژه را شکل می­دهد. ربات جسمی را با دو دست خود گرفته و در حال راه رفتن است. در میان مسیر، جسم به مانعی برخورد می­ کند. روش کنترلی امپدانس چندگانه رفتار امپدانسی مناسبی را به ربات و جسم به صورت هماهنگ وارد می­ کند. چگونگی رفتار خطای تعقیب مسیر در ربات و جسم تحت این روش کنترلی، بر اساس تدبیر مناسب چگونگی حرکت با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک، حاکی از موفقیت کنترلر مزبور در انجام وظیفه­ی مورد نظر می­باشد.
۱-۹- خلاصه­ی فصل­ها
در فصل آینده مدل ساده و صفحه­ای ربات را استخراج و آن را به کمک جعبه ابزار SimMechanics در نرم افزار MATLAB صحه­گذاری می­نمائیم. همین فرایند در فصل سوم و برای مدل سه­بعدی انجام می­ شود. طراحی مسیر حرکت به کمک الگوریتم ژنتیک به همراه نتایج آن در فصل چهارم خواهد آمد. در فصل پنجم طراحی کنترلر و نتایج شبیه سازی ربات که به کمک جعبه ابزار SimMechanics انجام شده، آمده است.
در فصل ششم و پایانی نتیجه ­گیری نهائی به همراه پیشنهاداتی برای مطالعات آینده آمده است.
فصل دوم
مدل سازی دینامیک حرکت درون صفحه
۲-۱- مقدمه
در این فصل مدل­سازی دینامیک حرکت درون صفحه مورد توجه قرار گرفته است. مدل­سازی حرکت صفحه­ای (دو بعدی) ربات و اعمال کنترل بر آن این امکان را به ما می­دهد که با صرفنظر از پیچیدگی­های مربوط به مدل سه­بعدی­، بخش عمده­ای از اصول دینامیکی، معیارهای پایداری، و مفاهیم کنترلی را پیاده­سازی نموده و نتایج آن را مبنای مطاله­ی مدل سه­بعدی قرار دهیم. در این راستا و با مراجعه به تاریخچه مطالعات انجام شده در زمینه­ ربات دوپا در­می­یابیم که بخش عمده­ای از آنها به حرکت درون صفحه پرداخته و مفاهیم علمی و دستاوردهای خویش را به روشنی بیان نموده ­اند به طوری که مفاهیم پایداری مانند ZMP و الگوریتم­های کنترلی مختلف از این دسته­اند.
۲-۲- معرفی مدل صفحه­ای ربات
مدل ساده از ربات مورد نظر ما در حرکت صفحه­ای ۱۱ درجه آزادی دارد­، شکل (۲-۱). در این شکل زوایا و گشتاورها در راستای عمود بر صفحه و جهت مثبت آن به سمت داخل صفحه در نظر گرفته شده است.
اگر حرکت ربات روی یک مسیر مستقیم را در نظر بگیریم می­توانیم بگوئیم که ربات در طول حرکت در فضای مفاصل و در یک سیکل کامل شامل یک گام با پای چپ و سپس گامی دیگر با پای راست مسیری تکراری را طی خواهد کرد. حال با فرض اینکه مفاصل نیم تنه راست در طول یک گام ( نیم سیکل ) مسیر طی شده به وسیله­ مفاصل نیم تنه چپ در طول نیم سیکل قبلی را طی خواهند کرد­،
( و بالعکس ) می­توان حرکت ربات را به دو مرحله تقسیم نمود. مرحله یک­تکیه­گاهی و مرحله دو­تکیه­گاهی. درابتدای مرحله دو­تکیه­گاهی یک پا به طور کامل روی زمین قرار دارد و پاشنه پای دیگر به زمین رسیده است. در طول این مرحله پای اول حول پنجه می­چرخد تا در آستانه جدایی قرار گیرد و پای دیگر با چرخش حول پاشنه به طور کامل روی زمین قرار می­گیرد. اکنون ربات درآستانه مرحله یک تکیه­گاهی است. در این مرحله پای اول از زمین جدا شده و به سمت جلو حرکت می­ کند و در انتهای مسیر پاشنه با زمین تماس پیدا می­ کند. پای دیگر نیز کاملا روی زمین قرار دارد.
شکل (۲-۱). ساختار ربات صفحه­ای
شکل(۲-۲) مراحل راه رفتن ربات
ربات در مرحله یک تکیه­گاهی ۱۱ درجه آزادی دارد (کف یک پا به طور کامل روی زمین قرار دارد و بدون حرکت است) و به صورت زنجیره­ای باز از لینک­ها دیده می­ شود و در مرحله دو تکیه­گاهی با ۹ درجه آزادی دارد و دارای دو قید حرکتی می­باشد.
۲-۳- دینامیک ربات
۲-۳-۱- دینامیک ربات در مرحله­ یک­تکیه­گاهی
طراحی سیستم کنترل ربات مستلزم استخراج دینامیک ربات می­باشد. دینامیک ربات با بهره گرفتن از روابط لاگرانژ و با کد مربوطه استخراج می­ شود. بدین منظور متغیرهای تعمیم یافته به این صورت انتخاب می­شوند:
(۲-۱)
که در آن هر یک از ها معرف یکی از درجات آزادی است که در شکل (۲-۱) نیز نشان داده شده ­اند. براین اساس بیان کلی از این­ روش آورده شده است.
(۲-۲)
برای لینک a میزان انرژی جنبشی به صورت زیر است:
(۲-۳)
که درآن جرم لینک ، سرعت خطی مرکز جرم ، اینرسی دورانی و سرعت دورانی می­باشد.
با استخراج رابطه انرژی جنبشی برای لینک­های دیگر ماتریس جرمی با دو بار مشتق­گیری نسبت به بردار سرعت­های زاویه­ای حاصل می­ شود.
(۲-۴)

(۲-۵)
که درآن تعداد درجات آزادی می­باشد. همچنین داریم:
(۲-۶)
که درآن ماتریس جرم و بردار موقعیت زاویه­ای است.
اگر بردار موقعیت مرکز جرم لینک a به صورت زیر باشد،
(۲-۷)
که در آن نشان­دهنده فاصله مرکز جرم از ابتدای لینک است، ماتریس گرانش با محاسبه برایند مولفه دوم بردار موقعیت تمامی جرم­ها و مشتق­گیری ازآن نسبت به بردار موقعیت زاویه­ای به دست می ­آید.
۲-۳-۲- دینامیک ربات در مرحله­ دو­تکیه­گاهی
از آنجا که در مرحله دو­تکیه­گاهی انتهای پاشنه­ی پای راست و نوک پنجه­ی پای چپ روی زمین قرار دارد، می­توان گفت که اختلاف موقعیت این دو نقطه در دستگاه کارتزین در طول مرحله دو­تکیه­گاهی مقداری ثابت است. بنابراین ربات در مرحله دو­تکیه­گاهی با ۹ درجه آزادی زنجیره­ای بسته دارد که دارای دو قید حرکتی زیر می­باشد:
(۲-۸)
که در آن ، ، ، ، ، طول لینک­های اول تا پنجم و و مقادیری ثابتند.
با مشتق­گیری از رابطه­ بالا به رابطه­ پایین می­رسیم:
(۲-۹)
که در آن یک ماتریس است.
با اضافه کردن این قیود به معادله حرکت در حالت یک تکیه­گاهی، رابطه زیر که نشان­دهنده معادله حرکت در فضای دو تکیه­گاهی است به دست می ­آید.
(۲-۱۰)

۳-۳-۲- استراتژی کنترلی پیشنهادی برای مزرعه خورشیدی
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

همانطور که بیان شد می‌توان دینامیک سیستم قدرت متشکّل از چندین ژنراتور سنکرون را به فرم خطی شده زیر مدل کرد [۲]:

(۳-۲۰)

که در آن فرکانس سیستم در مبنای واحد، و به ترتیب توان مکانیکی و الکتریکی کل در مبنای واحد، ثابت لختی به ثانیه و عامل میراکننده در مبنای واحد است. به خاطر اینکه معمولاً ثابت زمانی بزرگی در ارتباط با دینامیک توان مکانیکی وجود دارد (نظیر دینامیک بویلر)، در چهارچوب زمانی کوتاه مدت لختی سیستم نقشی مهّم در تعیین حسّاسیت فرکانس سیستم نسبت به عدم تعادل میان تولید و مصرف دارد. از طرفی عامل میراکننده تعیین کننده قابلیّت سیستم در جذب عدم تعادل توان و کم کردن تغییرات حالت ماندگار فرکانس سیستم دارد.
۳-۳-۳- تغییر در تنظیم دروپ واحد‌های تولیدی در حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ
ساختار اصلی تنظیمات دروپ مانند قبل ثابت است؛ افزایش ضریب نفوذ بادی، افزایشی در دروپ معادل (کاهشی در بهره معادل دروپ) را به همراه دارد. با داشتن ضریبی معادل با ، تنظیم دروپ به فرم بیان شده در معادله ۳-۲۱ تغییر می نماید:

(۳-۲۱)

۳-۳-۴- تغییر در ثابت لختی سیستم در حضور تولید خورشیدی
همانند تولید بادی، در حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ در شبکه معادله تعادل توان ۳-۱۹ کماکان برقرار است. ولی از آنجا که تولید خورشیدی هیچ جرم چرخانی ندارد و انرژی ذخیره شده ای در خود ندارد، حضور تولید خورشیدی با ضریب نفوذ در شبکه منجر به کاهش لختی سیستم صورت معادله ۳-۲۲ می‌شود:

(۳-۲۲)

در چنین شرایطی اگر تولید خورشیدی سهمی در توانایی تنظیم فرکانس نداشته باشد، تغییرات بار در شبکه منجر به تغییرات شدیدتری در فرکانس سیستم خواهد شد.
۳-۳-۵- مشارکت واحد تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس شبکه
جهت فائق آمدن بر مشکلات نامطلوب ورود تولید سیستم‌های خورشیدی، طرح کنترلی جدیدی برای شرکت دادن تولید خورشیدی در تنظیم فرکانس سیستم قدرت پیشنهاد شد [۲۹]. در این طرح کنترلی، برای اینکه سیستم خورشیدی تنظیماتی مشابه تنظیم دروپی مشابه با ژنراتورهای سنکرون داشته باشد، یک گاورنر سرعت مجازی برای آن طراحی شده است. علاوه بر آن زمانی که کسری بار یا افزایش تابش شدیدی رخ داد، می بایست توان خروجی واحد خورشیدی سریعاً محدود گردد تا عدم تعادل توان تغییرات توان کمینه گردد. پس از یک تاخیر زمانی، سیستم خورشیدی می‌تواند مجدّداً به حالت کنترل دروپ خود باز گردد.
از مدل تک خطی سیستم خورشیدی متصل به شبکه که در شکل ۳-۱۱ نشان داده شده است، نیز می‌توان برای نشان دادن طرح کنترلی استفاده شود. لازم به ذکر است در طرّاحی فعلی، از دینامیک سریع اندوکتانس داخلی اینورتر در مقایسه با دیگر اجزای سیستم صرفنظر شده است [۵۹] .همانطور که در شکل ۳-۱۴ نشان داده شده است استراتژی کنترلی را می‌توان در سه سطح بیان نمود:

شکل ۳- ۱۴ ساختار اصلی سیستم کنترلی
در سطح ۱، یک کنترلر PWM مطابق حلقه دوگانه کنترلی مشغول بکار خواهد بود (جهت اطلاعات بیشتر به [۲۱] مراجعه شود). حلقه خارجی ولتاژ آرایه خورشیدی و توان راکتیو آنرا کنترل می‌کند، در صورتی که حلقه داخلی جریان کنترل می کند. خروجی این سطح توان تنظیم شده ی و می‌باشد. تحت این کنترل، زمانی که ولتاژ آرایه خورشیدی دقیقا برابر با ولتاژ رفرنس باشد، توان تزریقی به شبکه نیز برابر با مقدار تعیین شده آن می‌باشد. یعنی با تعیین ولتاژ رفرنس و اعمال آن به این سطح کنترلی توان خروجی اینورتر متناسب با مقدار خواسته شده خواهد بود.
با فرض اینکه مدل دقیق منحنی آرایه ی خورشیدی نامعلوم است، وظیفه اصلی سطح ۲ کنترلی یافتن متناسب با در شرایطی است که کوچکتر از ماکزیموم توان موجود و قابل دسترسی توسط MPPT، باشد (حالت کنترل دروپ) و همچنین یافتن به گونه ای متناسب با در شرایطی است که بزرگتر از ماکزیموم توان موجود و قابل دسترسی توسط MPPT، باشد (حالت MPPT). ورودی سطح ۲ کنترلی، ، و می‌باشد.
کنترل فرکانس در سطح ۳ کنترلی قسمت اعظم طرح کنترلی به کار رفته را مشخّص می‌کند. سیستم خورشیدی حاضر در حالت کنترل دروپ مورد بهره برداری قرار می‌گیرد و در صورت نیاز می‌تواند به حالت کنترل اضطراری وارد شود.
لازم به ذکر است، در اینجا به طور خاص با توجّه به زاویه دید این تحقیق تنها حالت کنترلی دروپ مورد توجّه قرار دارد. ورودی سطح ۳ کنترلی، تغییرات فرکانس سیستم و خروجی آن برای سطح ۲ کنترلی خواهد بود.
طرح کنترلی بیان شده می‌تواند بر روی انواع سیستم‌های خورشیدی با توپولوژی‌های مختلف اینورتر در سطح ۱ کنترلی مورد استفاده قرار گیرد. تاثیر استفاده از طرح کنترلی پیشنهادی به شدّت وابسته به شرایط بهره برداری سیستم‌های خورشیدی نظیر تابش خورشید و دما است [۲۹].
۳-۳-۶- الگوریتم سطح ۲ کنترلی برای کنترل توان اکتیو
برای رسیدن به مشخّصات مطلوب تنظیم فرکانس، کنترل سطح ۲ می‌بایست دو خصیصه مهّم را برآورده سازد:
توان اکتیو تزریق شده به شبکه وسیله سیستم خورشیدی رفرنس توان تولیدی تعیین شده را به سرعت دنبال کند.
بتوان توان اکتیو را در رنج نسبتاً وسیعی تغییر داد (برای مثال از ۰ تا بیشینه توان قابل تولید(MPPT) ).
در الگوریتم‌های پیشین که از حبس تولید (Curtailment) استفاده کردند، سیستم‌های خورشیدی تنها در بخش چپ منحنی مورد استفاده قرار می‌گرفتند [۶۰] و [۶۱]. در نتیجه پاسخ نه چندان سریع به رفرنس توان بدنبال داشتند. با انتخاب نقاط کاری سمت راست نقطه ماکزیموم توان در منحنی جهت انتخاب نقطه کار، سرعت دنبال کردن رفرنس توان نسبتا افزایش می‌یابد. در [۲۹] الگوریتمی مبتنی بر درونیابی درجه دوم نیوتون برای رسیدن به نقطه کار جدیدی که به عنوان رفرنس توان مد نظر قرار دارد به کار گرفته شد. اساس کار این الگوریتم استفاده از فرآیندی تکراری برای تعیین ولتاژ لازم برای آرایه خورشیدی است، به نحوی که در این ولتاژ آرایه خورشیدی رفرنس توان را تولید کند. برای مثال این الگوریتم می‌تواند با چند تکرار ولتاژ متناظر با در زمانی که می‌باشد و یا تعیین هنگامی که باشد را در زمان کوتاهی تعیین کند.
سطح ۳ کنترلی دینامیک سریعی دارد و در قیاس با دینامیک باقی اجزا در مطالعات کنترل خودکار تولید (دینامیک میان مدت)، قابل صرفنظر کردن است.
۳-۳-۷- حالت کنترلی دروپ برای سیستم‌های خورشیدی
کنترل دروپ فرکانس، تکنیکی شناخته شده برای تنظیم فرکانس سیستم قدرت به حساب می‌آید. توان خروجی اکتیو یک ژنراتور سنکرون متناسب با تغییرات فرکانس سیستم قابل تنظیم است. خصوصاً اینکه تنظیمات به گونه ای انجام می‌شود که توان اکتیو نامی در فرکانس نامی تولید گردد. اگر فرکانس سیستم کمتر از مقدار نامی گردد، نشان می‌دهد بیشتر از مقدار نامی است و بالعکس.
در این بخش، اِعمال ساختار کنترل دروپ فرکانس بر سیستم‌های خورشیدی شرح و بسط داده می‌شود. اما در اینجا دو محدودیت عمده در قیاس با کنترل دروپ ژنراتورهای سنکرون وجود دارد:
عدم کنترل بر منابع توان اولیّه، محدودیتی سنگین بر حد بالای تولید در توان تزریقی به شبکه اِعمال می‌کند.

روش‌های توزیع اقتصادی بار

روش لامبدای^[۵۱]سیستم یا نرخ افزایشی سیستم یک راه حل مناسب برای یافتن تولید اقتصادی کلیه واحدهای روشن است. پروفسور Wood در مرجع [۱] روش‌های مختلفی از جمله لامبدا-گرادیان، گرادیان کاهش یافته، روش نیوتن و برنامه‌ریزی پویا برای بیان توزیع اقتصادی مورد بررسی قرار داده است. از بین همه این روش‌ها روش لامبدا، ساده و سریع‌تر است. دیگر روش‌ها یا نامناسب است یا بسیار پیچیده است. اما اگر تابع هزینه تابع تکراری خطی یا درجه دو نباشد روش گرادیان یا گرادیان کاهش یافته بهتر از روش لامبدا است[۱]. در این مطالعه ما از روش تکرار لامبدا برای توزیع اقتصادی بار استفاده کرده‌ایم.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

مرور کارهای پیشین

در مرجع [۶]مسئله کنترل واحدها با حضور خودروهای الکتریکی حل شده است. در این مدل فرض شده است که خودروها توسط منابع تجدیدپذیر شارژ شده و سپس در طول برنامه­ ریزی مشارکت واحدها دشارژ می‌شوند. در این مرجع به بررسی نقش خودروهای الکتریکی در تامین ذخیره چرخان پرداخته است و نشان داده که در حضور خودروهای الکتریکی نیاز به تامین ذخیره توسط واحدهای سنتی کاهش می­یابد.
خطی مشی تمامی طرح‌های کنترل کننده‌های مرکزی تولیدات پراکنده، سیستم مدیریت انرژی می‌باشد که بر اساس مشاهدات، شناسایی سیستم و تصمیم گیری‌های بهینه عملیات خود را انجام می‌دهند. در مرجع[۷] این مسئله برای یک دوره میان مدت در نظر گرفته شده است. در این مرجع با بهره گرفتن از تخمین مسئله کنترل تولیدات پراکنده که یک مسئله برنامه­ ریزی غیر خطی عدد صحیح مختلط می­باشد به یک مدل خطی عدد صحیح مختلط تبدیل شده که برای نرم­افزارهای برنامه­ ریزی خطی عدد صحیح مختلط مناسب است. .در مرجع[۸] برنامه­ ریزی توان راکتیو ارائه شده که در آن با بهره گرفتن از توان راکتیو بارهای قابل کنترل و باطری­ها بهره برداری بهینه از واحدهای حرارتی را تعیین می­ کند. در این مرجع محدودیت انتقال خطوط در نظر گرفته نشده است ولی در برنامه آینده می‌توان این کار را انجام داد. در مرجع[۹] برنامه ریزی و کنترل تولید با بهره گرفتن از الگوریتم ازدحام ذرات با اپراتورهای اصلاح شده استفاده شده و هزینه­ های تولید به عنوان تابع هدف انتخاب شده است. و سپس در مرجع [۱۰] عدم قطعیت در مدیریت برنامه ریزی تولید بحث شده است. در مرجع[۱۱] از برنامه­ ریزی تولید منابع تولید پراکنده با سطح نفوذ بالای تولید بادی صحبت شده و نهایتاً اینکه در مرجع[۱۲]از یک روش برنامه­ ریزی تولید برای هماهنگی بین تولید و مصرف در شبکه ­های هوشمند استفاده شده است.که این مدل یک مدل مناسب برای برنامه­ ریزی تولید در شبکه هوشمند است.
سیستم‌های مدیریت انرژی هوشمند بر حسب توابع هدف و الگوریتم‌های حل نیز به صورت‌های گوناگونی می‌باشند. در مرجع [۱۳] یک ریز شبکه ارائه شده است که در آن تنوعی از تکنولوژی‌ها حضور دارند و تابع هدف اقتصادی ناشی از تولید بهینه‌ی واحدها در حالتی که برنامه پاسخگویی بار نیز در آن لحاظ شده است بهینه سازی می‌شود. خروجی کار مقادیر انرژی توزیع شده ناشی از هر یک از واحدها در طول ۲۴ ساعت می‌باشد. در مرجع [۱۴] یک مدل برنامه ریزی بار خانگی انجام شده است که هدف اصلی بهینه سازی تابع اقتصادی می‌باشد البته در این مرجع عدم قطعیت ناشی از بار و نور نیز مدل شده است. در این مدل، مقدار متوسط هزینه‌های بهره برداری ریزشبکه مورد ارزیابی قرار گرفته است.

ساختار پایان نامه

این پایان نامه در پنج فصل طراحی شده است. در فصل اول به آشنایی با تولیدات پراکنده و انواع آنها و بکارگیری آنها در ریزشبکه هوشمند پرداخته شده است. در فصل سوم سیستم مدیریت انرژی و نحوه کنترل تولیدات پراکنده ارائه شده است. در این فصل، فرمول بندی مسئله‌ی مدیریت انرژی هوشمند برای حالت روزانه مطرح شده است. هم چنین ریز شبکه‌ی نمونه به منظور تست سیستم مدیریت انرژی هوشمند ارائه می‌شود. به منظور درنظرگیری عدم قطعیت‌های موجود در مسئله مطرح شده، از روش مونت کارلو استفاده شده است. سپس این ساختار توسط سناریوهای مختلف تست می‌شود. به همین منظور در فصل ۴، سیستم مدیریت انرژی مذکور در شبکه‌ی نمونه تست شده است و نتایج عددی و شبیه سازی‌ها به صورت کامل نمایش داده شده است. در فصل پنجم نتیجه‌گیری، پیشنهادات و
نوآوری‌های پایان‌نامه ارائه می‌شود.

فصل سوم
مدلسازی و فرمول‌بندی مسئله

مقدمه

کنترل تولیدات پراکنده در ریزشبکه هوشمند و تعیین برنامه زمان‌بندی روشن و خاموش شدن آن‌ها با رعایت قیود واحدهای تولیدی و شبکه، برنامه­ ریزی مشارکت واحدها نامیده می­ شود. به دلیل بزرگی ابعاد مسئله و هزینه تولید بالای یک سیستم قدرت بهم پیوسته با مقیاس بالا صرفه­جویی اندک در بهره ­برداری باعث صرفه­جویی میلیون­ها دلار می­ شود. بنابراین تعیین این سطح بهینه تولید یکی از مهم‌ترین فاکتورهای بهره ­برداری از سیستم­های قدرت می­باشد. از طرفی رشد استفاده از منابع تجدیدپذیر و حرکت به سمت شبکه هوشمند باعث وارد شدن یک چالش جدید در بهره ­برداری از سیستم­های قدرت شده است. زیرا توان خروجی این منابع طبیعت است و برای ما به طور مطلق قابل پیش ­بینی نیست. بنابراین مسئله عدم قطعیت وارد مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها و کنترل آنها می­ شود. برای وارد کردن عدم قطعیت در مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها یک مجموعه سناریو از نمودار توزیع احتمالی منابع تجدیدپذیر، خودرو الکتریکی و بار انتخاب شده و از روش مونت کارلو برای شبیه سازی آن استفاده می‍شود. در ضمن قابل ذکر است که حضور خودروهای الکتریکی نقش پررنگی را دارند و می‌توان از قابلیت ذخیره­سازی آن‌ها برای حداقل­سازی مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها استفاده کرد. در این بخش پس از بررسی مفهوم برنامه­ ریزی مشارکت واحدها به بیان قیود آن پرداخته و سپس مفهوم عدم قطعیت و روش مدل‌سازی آن در برنامه­ ریزی مشارکت واحدها بیان می­ شود. و نهایتا به مدل‌سازی برنامه­ ریزی مشارکت واحدها و روش حل این مسئله می­پردازیم.

برنامه­ ریزی مشارکت واحدها

در بسیاری از سیستم­های قدرت به هم پیوسته بخش اصلی از بار توسط نیروگاه­های حرارتی بزرگ تأمین می­شوند و این نیروگاه­ها، یکی از تولیدکنندگان اصلی گازهای گلخانه­ای در سطح کره زمین هستند. استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند نیروگاه­های بادی، سیستم‌های فتوولتائیک در کنار خودروهای اتصال الکتریکی هیبریدی^[۵۲] باعث می­ شود که علاوه بر کاهش هزینه بهره ­برداری از نیروگاه­ها، میزان آلودگی زیست محیطی نیز کاهش پیدا کند. هدف اصلی از کنترل تولیدات پراکنده و برنامه­ ریزی مشارکت واحدها در سیستم­های قدرت کنونی، حداقل کردن هزینه بهره برداری با ارضاء قیود فنی، اقتصادی و زیست محیطی سیستم است. و این یک ملاک مهم است. چون یک بهینه­سازی کم در مسئله مشارکت واحدها باعث صرفه­جویی میلیاردی در سال می­ شود. اما در محیط شبکه هوشمند علاوه بر هزینه مسئله آلودگی هم در نظر گرفته می­ شود و این باعث پیچیدگی مسئله می­ شود.
علاوه بر این استفاده از منابع تجدیدپذیر نیز پیچیدگی مسئله را زیادتر می­ کند. در این پایان نامه ابتدا مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها بدون حضور خودروهای الکتریکی و منابع تجدیدپذیر برای یک سیستم نمونه حل شده است. سپس برای نشان دادن تاثیر خودرو الکتریکی در مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها و مقایسه با حالت قبل بدون حضور منابع تجدیدپذیر حل می­ شود. و نهایتا برای برنامه­ ریزی مشارکت واحدها در محیط شبکه هوشمند مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها با حضور منابع تجدیدپذیر و کنترل آنها و خودرو الکتریکی و در نظر گرفتن عدم قطعیت حل می­ شود. در همه حالات مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها با در نظرگیری یک ضریب وزنی برای آلودگی حل شده است.

روابط ریاضی مشارکت واحدها

مسئله مشارکت واحدها معمولاً با بهره گرفتن از یک تابع هدف و یک سری قیود در سیستم قدرت توصیف می­ شود. تابع هدف مسئله هزینه بهره ­برداری و آلودگی است که باید با بهره گرفتن از روش­های بهینه­سازی حداقل شود.

تابع هزینه سوخت:‌

تابع هزینه سوخت نیروگاه­ها با رابطه زیر بیان می­ شود. در این رابطه تابع هزینه سوخت واحد iام می­باشد.
(۳-۱)
(۳-۲)
و و و ضرایب هزینه سوخت است که همگی مثبت هستند این ضرایب برای سیستم نمونه ما در جدول (۴-۲) داده شده است.

تابع انتشار آلاینده­ها:

انتشار آلاینده­ها به صورت یک تابع چند جمله­ای بیان می­گردند[۲۱]. در این پروژه تابع انتشار آلاینده­ها به صورت یک تابع درجه دوم بیان می­ شود.
(۳-۳) (۳-۴)
در رابطه بالا میزان آلودگی تولید شده توسط واحد iام در زمان t وقتی که خروجی نیروگاه باشد را بیان می­ کند. ، و ضرایب آلودگی iام می­باشند.

تابع هزینه راه ­اندازی:

راه اندازی واحدها به صورت سرد و گرم انجام می‌شود و هزینه راه اندازی آن‌ها برای هر واحد یک عدد ثابت در نظر گرفته می‌شود.
(۳-۵)

قیود واحدهای حرارتی

یک واحد حرارتی تنها می ­تواند تغییرات تدریجی دما را تحمل کند و این به این معنی است که یک دوره زمانی چند ساعته برای در مدار قرار گرفتن واحد نیاز است. علاوه بر این واحدها تنها می­توانند در یک محدوده خاصی توان تولید کنند. بنابراین چندین محدودیت در بهره ­برداری از واحدهای حرارتی وجود دارد که در ادامه بیان می‌شود.

محدودیت توان خروجی واحدها:

با توجه به مشخصات فنی ژنراتورها، توان خروجی آن‌ها بین دو حد بیشینه و کمینه قرار می‌گیرد. این قید از مشخصات هر ژنراتور بوده و از ساختار ژنراتور ناشی می‌شود و با بهره گرفتن از رابطه زیر بیان می‌گردد:
(۳-۶)

حداقل زمان روشن و خاموش بودن واحدها:

با توجه به این که واحد حرارتی تنها می‌تواند تغییرات تدریجی دما را تحمل کند، زمانی که یک واحد در حال کار است نبایستی فوراً خاموش شود. همچنین زمانی که یک واحد حرارتی از مدار خارج است یک حداقل زمان نیاز دارد تا بتواند مجدداً در مدار قرار گیرد.

نرخ شیب:

منظور از این قید محدودیت تغییرات توان خروجی واحدها بین دو حالت مختلف است. استفاده از قیود نرخ شیب به منظور شبیه سازی وضعیت واحد و تغییرات تولید تأثیر مهمی بر برنامه­ ریزی بهینه دارد. از آن جا که تولید واحدها در تمام افق زمانی به صورت فیزیکی با نرخ شیب به هم پیوسته‌اند. برنامه­ ریزی تولید یک فرایند پویا خواهد بود. نرخ شیب به دو صورت افزایش و کاهشی بیان می‌گردد. و روابط آن به صورت زیر می‌باشد.

(۳-۷)
در روابط بالا و به ترتیب محدودیت افزایش و کاهشی نرخ شیب است.

قیود حضور اجباری:

بعضی واحدها در یک دوره زمانی معین از سال بنا به دلایل قابلیت اطمینان بهره ­برداری یا ملاحظات اقتصادی مانند حفظ ولتاژ در شبکه انتقال یا اهدافی مانند تأمین بخار مورد استفاده در خارج از نیروگاه حتماً باید در مدار باشند. این واحدها شامل واحدهای از پیش برنامه­ ریزی شده‌اند که ملزم به حضور اجباری در مدار می‌باشند.

قیود خودروهای الکتریکی:

برای افزایش طول عمر باطری خودروها باید یک حداقل برای آن ها در نظر بگیریم.

• : درصد حداقل شارژ باطری