Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamad-Esmail Hamedani-Golshan
محمداسماعیل همدانی گلشن (استاد راهنما)
 
STUDENT
Javad Rezaei
جواد رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

A Study On Impact of Increasing Photovoltaic Power plants Penetration on Power System Stability
The need for clean sustainable resources of energy have increased utilization of renewable energies such as solar resources. With increase of penetration of photovoltaic (PV) power plants, more conventional power plants may be replaced by PVs. PV power plants have some different properties with respect to synchronous generators such as using fast controllers and lack of a rotating mass. Due to these problems, PV power plants added to system are expected to decrease whole power system inertia and cause changes in power system operational and dynamic characteristics. Therefore, investigating the effects of adding PV power plants on power systems is necessary. The main purpose of thi thesi is to investigate the effect of high penetration of PV generations on power system stability. To achieve this aim, the three-phase single-stage dynamic model of PV system are added to power system dynamic model. Nowadays, the three-phase single-stage model is commonly used for grid connected PV systems. By some of the modificatio and extensions proposed in the testis, the model can also be used for very large scale PV power plants within range of hundreds of megawatts. The PV model has been integrated with IEEE 39-bu system to study effects of PV power plant on both steady state and dynamic characteristics including rotor angle ,frequency ,and voltage stability. Additionally, some other key factors such a installing place and voltage control strategies have bee investigated. Two studies ,small signal and transient rotor angle stability are individually carried out in the section of the analyzing impacts of PV generation on the rotor angle stability. In the small signal rotor angle stability, the damping of system electromechanical modes of linearized system equations is investigated for different cases. The transient stability is studied through analyzing amplitude of rotor angle oscillations of system generators under different large disturbances. Frequency stability is studied with tripping a generator at different penetration levels. Finally, voltage stability is studied considering to short-term voltage stability and system load ability. Short-term voltage stability is analyzed through the time-domain voltage curves of some buses. Load ability is also assessed through P-V curves at different PV penetration. Keywords: Photovoltaic power plants, renewable penetration levels, steady state studies, dynamic studies
نیاز به منابع انرژی پاک و پایدار موجب افزایش تمایل به استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر و ازجمله منابع فتوولتائی شده است. با گسترش روزافزون منابع فتوولتائی، نیروگاه‌های سنتی بیشتری با این نیروگاه‌ها جایگزین می‌شوند. منابع فتوولتائی معمولاً دارای کنترل‌کننده‌های سریع بوده و برخلاف ژنراتورهای سنکرون فاقد جرم چرخانی مانند روتور می‌باشند. ازاین‌رو مطالعه اثر اضافه شدن نیروگاه‌های فتوولتائی به دلیل پیامدهایی مانند تغییر مشخصه‌های بهره‌برداری، دینامیکی و کاهش اینرسی معادل سیستم قدرت ضروری است. در این پایان‌نامه هدف اصلی بررسی تأثیر افزایش ضریب نفوذ سیستم‌های فتوولتائی بر پایداری سیستم قدرت است. برای دست‌یابی به این هدف و ارزیابی اثر افزوده شدن نیروگاه‌های فتوولتائی به سیستم قدرت، از مدل دینامیکی سیستم فتوولتائی سه فاز تک طبقه استفاده می‌شود. امروز به‌طورمعمول این ساختار برای اتصال سیستم‌های فتوولتائی توان بالا به شبکه به کار برده می‌شود. به منظور کاهش مرتبه سیستم و زمان محاسبات، با تغییراتی این مدل به یک نیروگاه بزرگ فتوولتائی (چند صد مگاوات) تعمیم داده می‌شود. سپس با افزودن مدل نیروگاه فتوولتائی به شبکه تست 39 باس IEEE اثر آن بر ولتاژهای حالت دائمی و پایداری‌های زاویه روتور، فرکانس و ولتاژ مطالعه می‌شود. در این مطالعات با تغییر مکان قرارگیری و مکانیسم‌های کنترل توان راکتیو نیروگاه فتوولتائی، اثر این دو عامل نیز در کنار اثر افزایش ضریب نفوذ مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. پایداری زاویه روتور در دو بخش اختلال کوچک و گذرا بررسی می‌شود. در پایداری زاویه روتور اختلال کوچک معادلات سیستم حول نقطه کار دائمی خطی شده و میرایی مودهای الکترومکانیکی سیستم در حالت‌های مختلف بررسی می‌شود. پایداری زاویه روتور گذرا نیز با بررسی دامنه نوسانات زاویه روتور ژنراتورهای سیستم تحت اختلال‌های متفاوت مطالعه می‌شود. در بخش پایداری فرکانس، اثر کاهش اینرسی معادل بر پاسخ فرکانس سیستم در پی تریپ یکی از ژنراتورها تحت ضریب نفوذهای مختلف بررسی می‌شود. و درنهایت پایداری ولتاژ در دو قسمت پدیده‌ی ولتاژ کوتاه‌مدت و قابلیت بارگذاری سیستم مطالعه می‌شود. پدیده ولتاژ کوتاه‌مدت با مطالعه شکل موج زمانی ولتاژ تعدادی از باس‌های سیستم با وقوع اختلال‌های متفاوت انجام می‌شود. در قابلیت بارگذاری سیستم نیز با کمک منحنی‌های توان-ولتاژ حداکثر توان قابل‌انتقال به ازای ضریب نفوذهای مختلف مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. کلمات کلیدی نیروگاه‌های فتوولتائی، ضریب نفوذ منابع تجدیدپذیر، مطالعات عملکرد دائمی، مطالعات دینامیکی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی