1-2 مقدمه
تعین ظرفیت تولید مورد نیاز سیستم، جهت تامین مقادیر لازم، یک جنبه مهم از طراحی و اجرای سیستم قدرت می باشد.کل مسئله را از نظر مفهوم میتوان به دو جنبه متفاوت تقسیم کرد،که به صورت نیازهای ظرفیت تولید،طراحی میشود . حوزه ظرفیت ایستا ( الکتریسیته ساکن) به ارزیابی بلند مدت کل نیازهای سیستم مربوط می شود.و حوزه ظرفیت تولیدبه ارزیابی کوتاه مدت ظرفیت واقعی مورد نیاز، برای بر- آوردن سطح باردار شده مربوط میباشد. هردوی این حو زه ها باید در سطح برنامه ریزی، برای ارزیابی امکانات مختلف مورد بررسی قرار گیرند . اما هنگامی که تصمیم گیری انجام شد، نیاز کوتاه مدت یک مشکل اجرایی دارد . ارزیابی ذخایر ظرفیت تولید در فصل 5 شرح داده می شود .
نیازهای استاتیک را می توان به عنوان ظرفیتی در نظر گرفت که بایستی پیش از نیازهای سیستم طراحی و ساخته شود . ذخایر استاتیک ( الکتریسیته ساکن ) باید کافی باشد تا امکان بررسی و معاینه تجهیزات تولیدرا فراهم آورد و نیز امکان بررسی قطعی های برق را که به طور نا گهانی رخ می دهد ایجاد نماید و همچنین امکان بررسی افزایش بار بیشتر از حد پیش بینی را،میسرمی سازد. کاری که اکنون سالیان سال است که انجام می گیرد اندازه گیری کفایت ظرفیت برنامه ریزی شده و ظرفیت نصب شده، از لحاظ درصد ذخایر است. یک اعتراض مهم که به استفاده از معیار ضرورت درصد ذخایر میشود این است که سعی می شود بسندگی نسبی هر ظرفیت را بر اساس بار حداکثر در یک دوره زمانی یکسان برای هر سیستم مقایسه کنند.
دو سیستم دارای بار حداکثر که دارای بزرگی برابر هستند، ممکن است برای ادامه خدمات خود نیازمند ظرفیتهای متفاوت زیادی باشند. این وضعیت زمانی پیش می آید که این دو سیستم مورد مقایسه دارای ویژگیهای متفاوت باشند و نیز ظرفیت تولید نصب شده و برنامه ریزی شده ازنظر اندازه ونوع متفاوت باشد.معیار درصد ذخایر از نظر اندازه، واحد را جریمه نمی کند مگر اینکه این میزان از ظرفیت ذخایر کل بیشتر باشد.
با توجه به اینکه ذخایر باید با ظرفیت، بزرگترین واحد یک سیستم، به علاوه یک درصد ثابت برابر ظرفیت کل سیستم باشد،که یک معیار معتبری است ونیاز به ذخایر بزرگتری به همراه اضافه کردن واحد های بزرگتر به سیستم را می طلبد. این ویژگی معمولا زمانی یافت می شود که تکنیک های احتمال مورد استفاده قرار گیرند.کاربرد روش های احتمال برای مشکل ظرفیت ایستا امکان یک مبنای تحلیلی را برای برنامه ریزی سیستم فراهم می آورد که می توان آن را بسط داد تا کل یا جزئی از تاثیرات اندازه واحد، تاثیرات حفظ برنامه و دیگر پارامترهای سیستم را در برگیرد. جنبه های اقتصادی به همراه معیارهای مختلف اعتبار را می توان تنها با استفاده از تکنیک های احتمال با هم مقایسه کرد. بخش(3-2-2) ناهماهنگی هایی را که در هنگام استفاده از معیارهای ثابت مانند درصد ذخایر یا کمبود بزرگترین واحد سیستم به وجود می آید را نشان می دهد. تعداد زیادی از مقالات که از تکنیک های احتمال برای ارزیابی اعتبار ظرفیت تولیداستفاده می کنند در چهل سال گذشته منتشر شده اند. این مقالات در سه کتابنامه جامع در سالهای 1966 -1971-1978 ثبت شده اند که بالغ بر160 مرجع مشخص است. گسترش تاریخی تکنیک هایی که اکنون نیز استفاده می شود بسیار جالب است، اگر چه تا حدودی مشکل است که مشخص کنیم، دقیقا چه زمانی اولین مقاله چاپ شدهاست، اما به طور تقریبی 50 سال پیش بود که اولین مقاله منتشر شد. علاقه به کاربرد روشهای احتمال برای ارزیابی نیازهای ظرفیت تولیددر حدود سال 1933 به وجود آمد. اولین مجموعه مقالات در سال 1947 منتشر شد. این مقالات به وسیله کالابیز، لیمن ، سیلی ، لوان و واچورن، مفاهیم پایه ای پیشنهاد دادند که برخی از روش های مورد استفاده امروزی بر اساس آنها هستند. مجموعه مقالات سال 1947 روش هایی را پیشنهاد دادند که امروزه با کمی تغییرات به عنوان ( روش افت بار الکتریکی ) و ( رویکرد فرکانس و مدت زمان ) معروف هستند. هر ساله چندین مقاله برجسته منتشر می شد تا اینکه در سال 1958 دومین مجموعه مقالات منتشر شدند. این مجموعه مقالات روش های پیشنهاد شده بوسیله گروه سال 1947 را بسط و تغییر داد و نیز با استفاده از تئوری گیم یا تکنیک های شبیه سازی یک رویکرد پیچیده تری را برای حل مسئله پیشنهاد کرد.
مقالات بیشتر در این زمینه در سالهای 1961 و 1962 ظاهر شدند و چنین به نظر میرسد که از آن زمان به بعد علاقه به این رویکرد از بین رفته است. دومین مجموعه مقالات مهم در سال 69/1968 بوسیله رینگلی – وود و دیگران چاپ شد. این مقالات رویکرد فرکانس و مدت زمان را با استفاده از یک تکنیک بازگشتی برای ساخت مدل، بسط داد. مفاهیم بنیادی فرکانس و مدت زمان در سیستم های مهندسی شرح داده می شوند.نباید تصور شود که این سه مجموعه مقالات که در بالا اشاره شد تنها مجموعه مقالات مهم درباره این موضوع هستند هر چند که این مقالات مبنای کار بسیاری از تحولات را تشکیل میدهند . بسیار مقالات برجسته دیگری منتشر شده است که به صورت سه کتاب نامه، فهرست شده اند و قبلا به آنها اشاره شد .
تفاوت اساسی بین ارزیابی ظرفیت تولیدو ظرفیت ایستا در مدت زمان مورد نظر است، بنابراین تفاوتهای دادهای مورد استفاده، در هر زمینه کاربردی وجود دارد . مرجع 16 در برنامه ریزی مصرف دارای تعاریف اساسی است که برای قابلیت اطمینان ودسترس پذیری و ظرفیت تولید یک واحد تولیدی جامع و هماهنگ، مورد نیاز هستند . در حال حاضر به نظر میرسد که احتمال افت بار الکتریکی یا روش انتظار از، تکنیک هایی هستند که برای ارزیابی کفایت یک نیروگاه بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. هرچند تفاوت هایی در رویکرد و موارد استفاده ونیز فاکتورهای در نظر گرفته شده وجود دارد. مهمترین عناصر در این فصل بررسی می شوند انتظلرتلفات انرژی را نیز می توان با استفاده از یک رویکرد مشابه معین کرد و بنابراین در این فصل به این موضوع نیزپرداخته می شود.
فصل 3 مفاهیم پایه مربوط به تکنیک فرکانس و مدت زمان را ارائه می کند و روش های افت بار الکتریکی و فرکانس و مدت زمان به طور مفصل در فصل 4 بررسی می شوند.فصل 4 به ارزیابی اعتبار سیستم مربوط می شود.
رویکرد اساسی برای ارزیابی کفایت آرایش یک مولد خاص اساسا برای هر تکنیکی یکسان است. مدلهای بار الکتریکی و مولد نشان داده شده در( شکل 2-1 ) با هم ترکیب میشوند تا مدل ریسک مناسب را بوجود آورند.
(تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)
شاخص های محاسبه شده معمولا شامل محدودیت های انتقال نمی شوند هر در(39 ) نشان داده شده است که این محدودیت ها چگونه می توانند اعمال شوند،اینها شاخص های کفایت کل سیستم هستند. نمودار سیستم در یک مطالعه سنتی در( شکل 2-2 ) نشان داده می شود.
(تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)
شاخص های محاسبه شده در این مورد بیانگر خرابی های مولد در یک نقطه بار الکتریکی خاص نیستند بلکه کفایت کلی سیستم تولیدرا اندازه گیری می کنند. ارزیابی بار الکتریکی خاص بعدا در فصل 6 تحت عنوان طراحی ارزیابی اعتبار سیستم یکپارچه ارائه خواهد شد.
2-2 مدل سیستم تولید
1-2-2 دسترس ناپذیر بودن واحد تولید
اصلی ترین پارامتر واحد تولید مورد استفاده در معادله ظرفیت ثابت ، پیدا کردن احتمال خروج اجباری یک واحد در
زمان های تقریباً دور، در آینده می باشد . این احتمال در سیستم های مهندس به عنوان عدم دسترس پذیری واحد توضیح داده می شود و به طور تاریخی در کاربرد سیستم قدرت و به عنوان نرخ خروج اجباری واحد نامیده می شود . در مقوله قابلیت اطمینان مدرن این نسبت دو برابر می شود .که در فصل 9 از مهندس سیستم توضیح داده شدهاست .
موضوع دسترسی و عدم دسترس پذیری همان گونه که در معادلات فوق نشان داده شده در ارتباط با مدل دو حالته ساده می باشد که در شکل 3-2نشان داده شده .این مدل به طور مستقیم برای واحد تولید بار اصلی که یا فعال و یا در حالت خارج کار می باشد ، کاربرد دارد .
همان گونه که در این فصل خواهید دید برنامه خروجی باید به طور جداگانه ای لحاظ و مورد نظر قرار گیرد .در حالتی که ابزار تولید در یک سیکل طولانی عمل می کند ، عدم دسترس پذیری یک محاسبه کننده مناسب احتمال برای واحد می باشد که در زیر شرایط تقریباً مشابه برای خدمات و سرویس دهی ، آینده در دسترس نمی باشد . این فرمول محاسبه دقیق و مناسبی را ایجاد نمی کند در زمانیکه تقاضا در حالت پیک یا در حالت قطع عملکرد واحد، قراردارد بسیار کوتاه می باشد .به علاوه بحرانی ترین زمان در عملکرد واحد، زمان شروع می باشد و در مقایسه با واحد اصلی ، واحدی که در حالت پیک قرار دارد ، ساعات کارکرد ، ساعات شروع و ساعات خاموشی بسیارکمتری دارد .این جنبه ها باید در محاسبه دسترس پذیری واحد در آینده وارد شود .
گروه کاری IEEE بر اساس روشهای احتمال کاربردی مدل چهار حالتی، نشان داده شده در شکل 2.3(b)رایشنهاد کرده و باعث پیشبرد معادله ای می شود که اجازه می دهد این عوامل هنگام استفاده از اطلاعات جمع آوری شده تحت تعاریف قرار دادی به کار گرفته شوند .تفاوت بین شکلهای 2.3(b) و 2.3(a)) در خاموشی رزرو و خروج اجباری در شکل 2.3(b) می باشد . در مدل حالتهای چهارگانه ، مدل حالت دوگانه با حالت 2و3 بیان می شود و دو حالت اضافی دیگر شامل دو مدلی می شود که تاثیر مربوط به آن به صورت سیکل کوتاه کاری می باشد . نقصی که در حالت شروع می باشد توسط مقدار انتقال از حالت صفر تا 3 بیان می گردد.این سیستم به عنوان روش مارکف بیان می گردد و پیشرفت معادلات برای احتمال موجود در هر حالت در مقدار انتقال حالت نشان می دهد. این معادلات به شرح زیر می باشد :
یعنی این که حالت کنارگذاردن رزرو حذف شده است. در حالت عملکرد واحد ، و زمانیکه واحددر دسترس نیست p شرایط احتمالی می باشد، جائیکه:
مقدار شرایط خروج اجباری p را می توان از داده های کلی که در مدل شکل 2.3(b) نشان داده شده را پیدا کرد .
محاسبه ساده و راحت p را می توان از داده های اصلی یک واحدمحاسبه نمود. بر اساس پریود طولانی زمان داریم :
شرایط مقدار خروج اجباری p را می توان بدین صورت تشریح کرد :
فاکتور f جهت ایجاد توازن در زمان خروج اجباریFOT می باشد تا منعکس کننده مدت زمانی باشد که یک واحد وقتیکه توسط سیستم در حالت تقاضا قرار گرفته است، در حالت خروج اجباری بوده است. تاثیر این تغییر و تبدیل را می توان در مثال زیر که از مرجع 17 گرفته شده است،دید .
(تصاویر و نمودار در فایل اصلی موجود است)