Skip to main content
SUPERVISOR
Akbar Ebrahimi,Ahmadreza Tabesh
اکبر ابراهیمی (استاد راهنما) احمدرضا تابش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Shamsi
علی شمسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
As the penetration level of wind farms in power system increases, studying their impact on the different aspects of power system such as reliability will be necessary. Various factors such as wind speed patterns, wind turbine technology and wind turbine arrangement in wind farm, influence power output and reliability of wind farms. When wind blows through a wind farm with multiple rows of wind turbine generators (WTGs), the downstream wind speed after a WTG is lower than the upstream wind speed. This phenomenon is called the wake effect. Wind farms are usually arranged regularly in some rows and columns because of different reasons such as land constraints, ease of access and maintenance and simpler cabling system and collection grid. Wake effect of upstream wind turbines reduces power output of downstream wind generators, so this phenomena should be considered in calculating reliability indices of wind farm. Wake effect in most of references related to reliability of wind farms, has not been considered. Some references considered this phenomena using simulation methods such as Monte Carlo. These methods usually take much time to response and they need long-term wind speed data that can not be easily prepared in a particular wind farm. In this research, the Markovian Frequency and Duration Method as an analytical method, is developed to consider the wake effect of regularly arranged wind farm similar to a multi-state power plant. This model also takes into account Fixed Outage Rate (FOR) of wind turbines and calculates probability, number of occurrence and frequency of each state of the wind farm model. We used sparse matrix techniques to solve computational problems due to dimensionality of large wind farms. Some of the advantages of this model are: good response speed compared to simulation methods, no need to long-term wind speed data and compatibility with reliability assessment methods used for ordinary power plants. Then, by using the proposed model, the system adequacy indices such as LOLE, LOLF, LOLD and EENS are evaluated and the impact of wake effect is analysed. A Modified version of the test system of RBTS is used and the accuracy and efficiency of the proposed method is verified. Keywords: Wind farm, Power system reliability, Markovian Approach, Wake effect
با افزایش ضریب نفوذ نیروگاه‌های بادی بزرگ و کوچک در سیستم‌های قدرت امروزی، مطالعه‌ی تأثیر آن‌ها بر شاخص‌های قابلیت اطمینان سیستم، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌گردد. عوامل گوناگونی از قبیل الگوی وزش باد، تکنولوژی ساخت توربین و نحوه‌ی آرایش توربین‌ها در یک مزرعه‌ی بادی، بر میزان تولید و در نتیجه بر شاخص‌های قابلیت اطمینان، تأثیر مستقیم دارند. سرعت باد در پشت پره‌های توربین‌های بادی کاهش یافته و جریان هوا متلاطم می‌شود که بر تولید توربین‌‌های پایین دست اثر می‌گذارد. این پدیده را اثر سایه می‌نامند. توربین‌‌های یک مزرعه‌ی بادی، به دلایل مختلف از جمله محدودیت زمین، سهولت در دسترسی و تعمیرات، و کابل‌کشی ساده‌تر برای سیستم جمع‌کننده‌ی توان، معمولا به صورت منظم در قالب چند ردیف و ستون چیده می‌شوند. اثر سایه‌ی توربین‌های نصب شده در ردیف‌های بالادست، منجر به کاهش توان تولیدی توربین‌های پایین‌دست می‌شود. در نتیجه باید در محاسبه‌ی شاخص‌های قابلیت اطمینان سیستم قدرت، مدّ نظر قرار گیرد. پدیده‌ی اثر سایه در مطالعات قابلیت اطمینان مزارع بادی در اکثر مراجع در نظر گرفته نشده‌ است. برخی از مراجع نیز این پدیده را با استفاده از روش‌های شبیه‌سازی تصادفی که زمان‌بر بوده و نیازمند اطلاعات طولانی‌مدت الگوی وزش باد در سایت مورد نظر می‌باشند، مدل نموده و در محاسبه‌ی شاخص‌های قابلیت اطمینان در نظر گرفته‌اند. در این پایان‌نامه، با توسعه‌ی روش فراوانی و تداوم مارکوف که روشی تحلیلی است، مزارع بادی با آرایش منظم، با در نظر گرفتن اثر سایه هم‌چون یک واحد تولید چند‌حالته مدل می‌شوند و احتمال، فراوانی رخداد و نرخ خروج از هر حالت بر اساس ویژگی‌های الگوی وزش باد و نرخ خروج ظرفیت توربین‌ها بدست می‌آید. در این راستا در روش پیشنهادی، مشکل ابعاد بزرگ مسئله با استفاده از تکنیک‌های ذخیره‌سازی ماتریس‌های تنک، حل می‌شود. سپس با اضافه کردن تک‌تک واحدهای نیروگاهی به مدل مزرعه‌ی بادی به روش بازگشتی، مدل کامل تولید سیستم قدرت تشکیل می‌شود. با استفاده از این مدل، شاخص‌های کفایت سیستم از جمله LOLE، LOLF، LOLD و شاخص انرژی EENS قابل محاسبه خواهد بود. از مزیّت‌های این روش، می‌توان به سرعت پاسخ آن نسبت به روش‌‌های شبیه سازی، عدم نیاز به داده‌های طولانی مدت سرعت باد و سازگاری آن با روش‌های ارزیابی قابلیت اطمینان واحدهای متداول موجود در شبکه، اشاره نمود. صحت و کارآیی روش پیشنهادی در شبکه‌ی تست RBTS اصلاح شده، برآورد شده است. کلمات کلیدی: 1- نیروگاه‌های بادی 2- قابلیت اطمینان سیستم قدرت 3-شاخص‌های کفایت 4- روش مارکوف 5- اثر سایه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی