تحقیق مقاله تأثیر مزارع بادی دریایی بر پایه گذاری سیستم برق

چکیده

این مقاله با تأثیر الحاق تولید برق حاصل از باد بزرگ مقیاس بر روی اجزای پایه گذاری (زود گذر) سیستم های برق سروکار دارد . توپولوژیهای معمولی ، مزارع بادی شامل دریائی کابل هائی زیر دریائی با ولتاژ بالا و متوسط ، ژنراتور ، مبدل های چند مرحله ای است کنترل کننده ها با استفاده از مقادیر واقعی همانند سازی شدند . ولتاژ برق در نقطه ی کوپلینگ مشترک و منحنی های آونگی ( دارای نوسان ) ژنراتورهای همزمان معمول که یک خطای اصلی شبکه را دنبال می کردند محاسبه شد و زمان های بحرانی (ضروری ) برطرف سازی خطا تعیین شده و برای سطوح متفاوت ادغام های باد با یکدیگر مقایسه شد . مشخص شده است که با استفاده از ساختارهای کنترل کننده که اخیراً پایه گذاری شده اند و محیط های پارامتر ، اجرای زودگذر پایداری سیستم با افزایش ادغام باد خراب    می شود . همچنین این مطالعه نشان می دهد که دامنه ای از انتخاب ها برای بهبود اجرای سیستم حتی تا دامنه ی بهبود اجرای سیستم ماورای سناریوی خط مبنا وجود دارد جائی که هیچ تولید برق حاصل ازباد اصلاً وجود ندارد.

واژگان شاخص دوبرابر ، دستگاه تغذیه ی القائی ، کنترل ژنداتور بادی ، پایداری زودگذر ، برق حاصل از باد .

مقدمه

افزایش ظرفیت تولید بادی پایه گذاری شد هدر سراسر جهان در یک نرخ در حال افزایش ، افزایش یافت بر اساس این تحقیقات کل ظرفیت در انسان بالغ بر 23-GW مارک بود که به خوبی باعث شد آلمان برای برآورده نمودن ظرفت باد 50-GW تا سال 2020 هدفگذاری شود . در اکثر کشورهای اروپائی جائی که برق حاصل از باد اهمیت بسیار زیادی دارد ، مکان های ساحلی اکنون جای خود را به مکان های دریائی داده اند . مقدار قابل توجهی از ظرفیت دریائی از قبل به شبکه ای اروپائی متصل شده است . سایرین با ظرفیت هائی که در صدها مگا وات دامنه دارد ساخته شده اتس و در فرآیند استفاده قرار گرفته اند . در حالیکه توربین های بادی ساحلی به شبکه ی ولتاژ متوسط متصل شده اند ، مزارع دریائی همگی به شبکه 400-KV متصل شده اند .

برون یای جریان در آینده انجام خواهد شد ، پیش بینی ظرفیت های بادی نصب شده (خازن های بادی ) بیش از 50% ظرفیت کل در برخی کشورها ( سمت که در فاصله ی چندان دوری قرار ندارند . با افزایش تولید برق حاصل از باد ، علاقه به درک کامل و تعیین سمت تأثیر این پیشرفت بر اجرای سیستم با اتصال داخلی نیز توسعه یافته است . در حالیکه واحدهای بادی ساحلی منفرد در گذشته تنها برای حفظ یک دامنه فاکتوری برق توصف شده در نقطه ی اتصال داخلی نیاز بود ، اکنون اپراتورهای سیستم انتقال (TSO) شرایطی با دامنه ی بادی بیشتری را مطرح نموده اند . برخی TSO ، کودهای شبکه ای مطرح نموده اند که دامنه ای از الزامات عملیاتی را بیان می کند که مزارع بادی نیاز به آورده نمودن اتصال با شبکه را دارند که شامل ظرفیت حرکت اشتباه حاصل از ولتاژ پائین و حمایت ولتاژ به دنبال خطاهای شبکه است . الزامات مرتبط با سرویس های فرعی اضافی نیز احتمالاً دنبال می شوند . همچنین  باید به یادداشت که سیستم های کنترل که توربین های بادی مدرن را به کار می گیرند توسط زمان پاسخ سریع مشخص می شوند و بنابراین انتخاب های بیشتر و غیر معمول را برای کمک به برآورده ساختن این الزامات ارائه می دهند .

هدف این مقاله بررسی تأثیر توربین های بادی بر پایداری زودگذر واحدهای ژنراتور همزمان معولی است که بر روی سیستم اجرا می شود و برخی از مقیاس های احتمالی کنترل را کشف می کند که می تواند به تثبیت سیستم در سناریوی پس از خطا کمک کند . سیستم های تولید یا پایه ی باد ژنراتورهای همزمان معمولی اساساً پاسخ های زودگذر از متفاوتی رانشان می دهند که در درجه اول حاصل از ویژگی های دینامیک ذاتاً متفاوت است . علاوه بر این سیستم های تولید ماد موجب کاهش اینرسی کلی سیستم متصل به شبکه در رابطه با ظرفیت نصب شده می شود . به عنوان یک قانون ، برق حاصل از باد بر اساس یک الویت بندی بودن توجه به ترتیب مزایای آن جدا می شود . در کشورهای با نصب های گسترده گران قیمت بادی تغییر حاصله در شبکه جریان باد می تواند به صورت مخرب اجرای پایداری زودگذر کل سیستم را تحت تأثیر قرار دهد . اما این موضوع نکته ی مورد توجه در این مطالعه نیست زیرا پیش فرض های مسئله و آگاهی از توپولوژی شبکه ی واقعی را مطالعه می کند .

مسأله پایداری زودگذر در معنائی که یک ژنراتور یا گروهی از ژنراتورها ممکن است همزمان بودن را اجباری سازند . یک خطای شبکه را دنبال می کند که چنین کاری برای سیستم های تولید برق حاصل از باد ندارد . در موقعیت های بحرانی ، مبدل ها را می توان برای مدت چند میلی ثانیه متوقف نمود و بنابراین دوباره همزمان ساخت . نقش پاسخ اینرسی ، که برای رفتار ژنراتورهای همزمان معمولی به دنبال یک مداخله مهم است ، به شدت توسط پاسخ کنترل کننده ها در سیستم های تولید باد فراهم می شود . مطالعه ی تأثیر دستگاه های تولید باد و نتایج به دست آمده متکی به دامنه ی وسیعی از کیفیت مدل های سیتسم های کنترل و سخت پارامترها است . به عنوان بخشی از تحقیق برای این مقاله ، پارامترهای واقعی و مقادیر برای DFIG و کابل های آن در ضمیمه قرار گرفته است . این پارامترها ضرورتاً به تولید کننده ی خاص یا برند خاصی نسبت داده نمی شوند اما می توان آنها را مقادیر نماینده برای توربین های سطح مگاوات در استفاده از امروزی در نظر گرفت .

این مقاله به صورت زیر سازمان دهی شده است . بخش زیر قسمت مقدمه شبکه آزمایش و متدلوژی را توصیف می کند که باید برای مطالعه استفاده شود که توسط مرور  مدل های استفاده شده برای سیستم تولید برق و سایر اجزای شبکه برای مطالعه ی پایدار زودگذر دنبال خواهد شد . در نهایت برخی از نتایج همانند سازی ارائه خواهد شد که بنابراین توسط بحث نتایج و برخی نتیجه گیری ها دنبال خواهد شد .

II مدلسازی نظریه

A : سیستم برق آزمایشی و متولوژی تحقیق

شبکه ی آزمایش ارائه شده در شکل 1 برای این مطالعه استفاده شد . تمام داده های مربوطه بر این شبکه و اجزای آن در ضمیمه های 3-1 خلاصه شده است . برای یک خطا در مکان نشان داده شده در شکل زمان برطرف سازی ضرورتاً تنها با ژنراتورهای همزمان معمولی در عملیات حدود 260 MS است .

متولوژی اتخاذ شده برای مشخص نمودن تأثیر تولید افزایش یافته ی برق حاصل از باد در رفتار پایداری زودگذر سیستم و استنتاج نتیجه گیری ها که ممکن است مقیاس های شمارشگر احتمالی را نشان دهد . در مراحلی هریک با دستگاه های تولید معمولی 400- MW با واحدهای بادی و ظرفیت های ترکیبی مشابه جایگزین شد . در نتیجه سیستم شامل شبکه ی ولتاژی متوسط داخلی مزرعه ی بادی ، کابل های زیر دریایی مبدل های چند مرحله ای بود که با استفاده از مقادیر واقعی همانند سازی شد . یک آرایش معمولی برای تلفیق مزرعه های بادی دریایی با شبکه کردن در این مطالعه استفاده شد در شکل 2 ارائه شده است . علاوه بر این برق واقعی همچنین  واکنش ، تزریق شده در PCC دقیقاً در همان مقدار برای هر سطح تلفیق برق حاصل از باد حفظ شد (100%  - 20) کابل زیر دریایی متصل کننده ی مزرعه ی بادی به PCC در یک مکان ساحلی از دو کابل موزای تشکیل شده است . برق واکنش باردار کابل ها با استفاده از آکتورهای شافت مستقیماً متصل به 4 انتهای کابل جبران شد . برای جلوگیری از هرگونه  انرژی زدائی هدفگذاری نشده ی کابل های بدون آکتورهای جبران کننده ی برای جلوگیری از مسائل ناشی از مداخله ی یک جریان بزرگ ، هر دو کابل و رآکتور به طور همزمان با استفاده از یک سوئیچ ، سوئیچ      ( روشن ) می شوند . رآکتور در طرف ساحلی به طور پیوسته در دامنه 100% - 40 قابل تنظیم است . ( طرف ساحلی برای کنترل در زمنیه ی عمل برای سهولت عملیات انتخاب شده است ) فرض می شود توربین های بادی خودشان هیچ برق رآکتور در طول عملیات نرمال تولید نکنند و منبع برق رآکتور در صفحه تنظیم می شود . برای برآورده ساختن الزامات برق رآکتور همانطور که در ظرفیت های اضافی که شبکه مشخص شده اند نصب        می شوند که متغیر نیز می باشند .