طرح های عملیاتی شبکه توزیع هوشمند با منابع انرژی توزیع شده جهت بازیابی خدمات و کاهش تلفات

Operation Schemes of Smart Distribution Networks With Distributed Energy Resources for Loss Reduction and Service Restoration

چکیده
1. مقدمه
2. روندهای عملیاتیِ حالت کاربرد SDMS
3. طبقه بندی واحدهای DER برای وظایف کنترل هوشمند
4. به حداقل رساندن تلفات با واحدهای DER در SDN
5. بازیابی شبکه با واحدهای DER در SDN
6. بحث، و پیشنهاداتی برای مطالعات آینده
منابع

چکیده
ادغام منابع انرژی پراکنده (DER) در شبکه ی توزیع هوشمند (SDN) با مشکلات چالش انگیزی در خصوص توسعه موفقیت آمیز توسعه ی موفق شبکه های هوشمند مواجه است. SDN فرصت های جدیدی را برای بهببود کارایی شبکه های توزیع توان فراهم می سازد. DER ها در شبکه های توزیع موجود توزیع می گردند، در بخش های ارتباط با مشتری، به هم متصل هستند، و طبق برنامه ی زمانی خود و بدون ارتباط با مرکز کنترل سیستم توزیع موجود فعالیت می کنند. واحدهای DER می‌توانند هم تأثیرات مثبت و هم تأثیرات منفی بر روی عملیات SDN داشته باشند. با عملکرد مناسب واحدهای DER در SDN، تلفات را طی عملیات های عادی می توان کاهش داد؛ آنها همچنین از بارهای محلی در شرایط غیرعادی پشتیبانی می‌کنند. بنابراین، اثرات مثبت واحدهای DER باید در SDN از طریق اتخاذ طرح های عملیاتی پیشرفته، فعال شوند. در این مقاله، وظایف کنترل هوشمند برای واحدهای DER در SDN تعریف و طبقه بندی می شوند. علاوه بر این، طرح های یکپارچه سازی برای واحدهای DER و SDN معرفی می شوند. استراتژی های عملیاتی پیشنهادی در سیستم مدیریت توزیع هوشمند کره ای (KSDMS) به عنوان طرح های عملیاتی مورد استفاده برای کاهش تلفات و بازیابی خدمات (بازیابی شبکه) اجرا خواهند شد. ما در یک مطالعه ی موردی نمونه، اثربخشیِ طرح های عملیاتی پیشنهادی برای تحقق وظایف عملیاتی هوشمند برای SDN دارای واحدهای DER را نشان می دهیم.

2. روندهای عملیاتیِ حالت کاربرد SDMS
کاربردهای SDMS از سه قسمت تشکیل شده است: کاربرد حالت بلادرنگ، کاربرد حالت مطالعه، و کاربردهای حالت رویداد-محور.

در ابتدا، هدف کاربردهای حالت بلادرنگ تجزیه وتحلیل شرایط شبکه ی فعلی و توصیه ی راه حل های بهتر است. این مورد شامل پردازنده ی توپولوژی، برآوردگر حالت، جریان برق در زمان فوری و بلادرنگ و مدیریت بار و پیش بینی است. رابط سرویس کاربرد (ASI) برای کنترل عملیات کاربردهای حالت بلادرنگ استفاده می شود.

در مرحله ی دوم، از کاربردهای حالت مطالعه برای بررسی راه حل های کاندید متنوع استفاده می شود، مثلاً پیکربندی مجدد شبکه و روشن یا خاموش کردن دستگاه ها، برای شرایط آینده ی شبکه. و شامل جریان برق فرستنده، پیکربندی مجدد شبکه ی بهینه و پیش بینی تولید. روندهای عملیاتیِ کاربردهای حالت مطالعه در شکل 1 نشان داده شده اند. از ASI مطالعه برای کنترل عملیات کاربردهای حالت مطالعه استفاده می شود. مطابق شکل 1، کاربردهای حالت مطالعه توسط اپراتور اجرا می شوند. اپراتور شرایط مطالعه را با استفاده از ASI ایجاد می کند. پایگاه داده ی حالت بلادرنگ در حافظه ی حالت مطالعه کپی می شود. در شرایط مطالعه، عملیات کاربردهای توسط ASI مطالعه و اپراتور کنترل می شود.

درنهایت، کاربردهای حالت رویداد محور برای پاکسازی خطا و ترمیم برای عملیات فعلی هستند. و متشکل از حفاظت از شبکه، هماهنگی محافظتی و بازیابی شبکه است. از پردازنده ی هشدار هوشمند (SAP) برای کنترل عملکرد کاربردهای حالت رویداد محور استفاده می شود. رویه های عملیاتی بازیابی شبکه در شکل 2 نشان داده شده است.

بررسی ابزارهای جانبی تقاضا در بازار برق

A review on Demand-side tools in electricity market

چکیده
1. مقدمه
2. مدیریت جانب تقاضا
3. تخصیص خرید
4. استراتژی مناقصه
5. نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
با ظهور بازسازی در بازارهای برق، جانب عرضه به‌سرعت با محیط جدید سازگار شد، در حالی که در سمت جانب تقاضا ماجرا متفاوت است. جانب تقاضا انرژی الکتریکی را به‌صورت کالای موجود در حد لازم در نظر می‌گیرد. این امر موجب شده است که جانب عرضه متوجهِ خرید انرژی الکتریکی به هر نرخی توسط جانب تقاضا شود و به دنبال آن، استراتژی‌های مناقصه در جانب عرضه، به‌نام «مناقصه‌ی چوب هاکی » ظهور کنند. مهم‌ترین نتیجه، انتقال دارایی‌های جانب تقاضا به جانب عرضه بود. بعد از مدتی، جانب تقاضا متوجه وضعیت خود غافلگیری شده و به جستجوی ابزارهایی جهت مقابله با این تهدیدات می‌پردازد. این موضوع، در این مقاله مورد بررسی و بحث قرار گرفته است.

2. مدیریت جانب تقاضا
زمانی که جانب تقاضا متوجه حرص و طمع جانب عرضه شد، به‌دنبال راه‌حلی برای فرار از این وضعیت بود. یکی از استراتژی‌های اولیه‌ی جانب تقاضا، تنظیم سطوح مصرف خود با توجه به نرخ‌ها بود که منجر به ظهور بحث گسترده‌ای به‌نام مدیریت جانب تقاضا در بازارهای برق شد. در اغلب موارد، مفهوم DSM به رابطه‌ی جوانب تقاضا/عرضه اشاره می‌کند که نتیجه‌ی آن سود دو جانبه است.

پیاده‌سازی برنامه‌های DSM حاوی سود بسیار برای کثیری از ذینفعان در سیستم توزیع تنظیم‌نشده است. بنابراین، این گسترش و سودآوری همه جانبه‌ی چنین برنامه‌هایی باعث می‌شود این گزینه به عنوان یکی از موضوعات تحقیق اساسی در نظر گرفته شده و به‌طور مداوم به بررسی آن پرداخته شود، بازیگرانی که به هر نحوی درگیر جانب تقاضا هستند، می‌خواهند جنبه‌های مختلف این برنامه‌ها را از نظر سود و زیان خود بررسی کنند.

یکی از اولین مقالات در زمینه‌ی DSM، مرجع [11] است. در این مقاله، یک چارچوب برای مسئولیت کشف نرخ‌ها توسط یک مصرف کننده‌ی ساده ارائه شده است. در مرجع [12] برخی از جنبه‌های بازار برق، از نظر جانب تقاضا و ابزار مورد نیاز مصرف‌کنندگان و خرده‌فروشان جهت مشارکت فعال و موثر در بازارهای برق معرفی و بحث شده است. با توجه به این مرجع، اگر مصرف کنندگان از ابزار پیش‌بینی نرخ و ذخیره‌ی انرژی برخوردار باشند، می‌توانند الگوی مصرفی خود را تغییر داده و مصرف خود را از زمان نرخ انرژی بالا به زمان‌های دیگر منتقل کنند. بنابراین در این مرجع، یک چارچوب تصمیم‌گیری مناسب برای مصرف‌کنندگان و چارچوبی مهم از در نظر جانب تقاضا ارائه شده است.

برای اینکه مصرف‌کنندگان بتوانند از مزایای انرژی الکتریکی ارزان قیمت در زمان پایین بودن نرخ انرژی استفاده کنند، باید بین مصرف‌کنندگان و خرده‌فروشان تعاملی برقرار شود. در مرجع [13]، یک مدل کلی از تعامل میان فروشندگان و مصرف‌کنندگان در بازار برق پیشنهاد شده است.

تحقیق درباره عملکرد مبدل های منبع هیبریدی نیمه امپدانس تغذیه شده با فتوولتائیک خورشیدی

Investigation on performance of solar photovoltaic fed hybrid semi impedance source converters

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم های موجود
3 سیستم پیشنهاد شده
4 شبیه سازی و نتایج تجربی
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده
ولتاژ خروجی صفحه فتوولتاییک خورشیدی معمولاً خیلی پایین است؛ مقدار این ولتاژ تحت تأثیر محیط و شرایط جوی، تا حد زیادی متغیر است. دراین مقاله ترکیب هر سیستم قدرت و خروجی مبدل های dc-dc را توسط نوعی ولتاژ ورودی افزایش یافته، تنظیم می کنیم. ساختار مبدل dc-dc برای سیستم های قدرت فتوولتاییک نیز خیلی مهم است. تکنولوژی های مختلف افزایش ولتاژ – همچون مدار یکسو کننده – در حقیقت به طور کامل آزمایش شده اند و موفق شده اند که «اندوکتانس، ظرفیت تغییر، اندوکتانس جفت شده، تطبیق امپدانس، و تکنولوژی های افزایش افزایش مارپیچی» را تغییر دهند. البته این فرآیندها هم دقت ضعیف تر و هم هزینه بالاتری دارند. اثربخشی مبدل منبع نیمه امپدانس هیبرید، بالاتر است.

2- سیستم های موجود
در سیستم های موجود، اینورتر منبع امپدانس میتواند از یک حالت راه به در استفاده کند که از طریق اینورترهای منبع ولتاژ متعارف برای افزایش ولتاژ، مجاز نخواهد بود. به منظور دسترسی پیدا کردن، توان تبدیل ولتاژ باک نیز حفظ میشود. اینورتر منبع امپدانس به علت قابلیت مدوله سازی باک-بوست خود، بسرعت به یک موضوع تحقیقاتی داغ تبدیل شده است. با این حال توپولوژی پیشنهاد شده اولیه با مزایای بالا، همیشه معایبی نیز دارد که عبارتند از: توان فعال متناوب، ولتاژ نیروی بالا، و همچنین فاکتور بهره کوچک. در حقیقت نه امپدانس منبع و نه پل شارژر باتری دارای یک اتصال به زمین مشترک نیستند [8]. عملکردهای انتقال منبع تقویت جدید در بررسی های مختلفی معرفی شدند تا محدودیت های اینورتر منبع امپدانس اصلی را رفع نمایند. از بین این شبکه های بزرگ منبع امپدانس اصلاح شده، شبکه منبع نیمه امپدانس، یک راه حل ساده و آسان است.

2-1 معایب سیستم های موجود
ولتاژ بالا
فشار و فاکتور بوست حداقل
کارایی ضعیف
نمودار بلوکی برای سیستم موجود

3- سیستم پیشنهاد شده
سه ترکیب اضافی از مبدل های dc-dc منبع امپدانس نیز به شیوه ای توصیف شده اند که جدیدترین گونه مبدل منبع امپدانس نوظهور را نشان میدهند. در مبدل های dc-dc، ترکیب شبکه های منبع امپدانس افزایش یافت تا مزایای متعارف شبکه های منبع امپدانس ولتاژ بزرگتر محقق گردند [9,10].

3-1 نمودار مدار برای سیستم پیشنهاد شده
شکل ارائه شده ترکیب دو مبدل منبع شبه z را نشان میدهد. مبدل منبع شبه z اول توسط دیود D1، القاگرهای L1 و L2، و خازن های C1 و C2 تشکیل می گردد . مبدل منبع شبه z دوم توسط دیوید D3، القاگرهای L3 و L4، و خازن های C5 و C6 تشکیل میگردد.

مدل ردیابی نقطه حداکثر توان مبتنی بر پیش بینی برای کاربرد فتوولتائیک متصل به شبکه با استفاده از یک اینورتر Z-Source

Model Predictive Based Maximum Power Point Tracking for Grid-tied Photovoltaic Applications Using a Z-Source Inverter

چکیده
1 مقدمه
2 زمینه‌کاری
3 پیش‌بین مدل مبتنی بر MPPT پیشنهادی
4 نتایج آزمایش و بحث
5 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
این مقاله یک مدل پیش‌بینی مبتنی بر روش ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) برای یک سیستم استخراج انرژی مبتنی بر یک وارونگر مرتبط با شبکه تک مرحله‌ای را ارائه می‌دهد. ابتدا یک بررسی مختصر از وارونگرهای Z-Source ، روش‌های MPPT و کنترل پیش‌بین مدل (MPC) را ارائه می‌دهد. سپس پیش‌بین مدل مبتنی بر روش MPPT پیشنهادی را معرفی می‌کند. در نهایت، نتایج تجربی را برای تأیید پیامدهای تئوریکی ارائه می‌دهد

2. زمینه‌کاری
الف. وارونگرهای امپدانس- منبع
شبکه‌های امپدانس را می‌توان در طیف گسترده‌ای از کاربردهای تبدیل توان برای ارائه یک ابزار منعطف تبدیل میان انواع مختلف منبع‌ها و بارها بکار گرفت [19-22]. یک وارونگر امپدانس- منبع ساده که در منابع [9، 12، 13، 23 و 24] به عنوان وارونگر منبع- Z (ZSI) ذکر شده است، به عنوان رابط استخراج PV در این مقاله بکار برده شده است. مشخصه متمایز یک ZSI ظرفیت آن در تسهیل وضعیت‌های سوئیچ کردن شلیک از میان برای ارتقاء ولتاژ خروجی است. در حالت‌های شلیک از میان هر دو سوئیچ در یک انتهای ورانگر به طور همزمان روشن می‌شوند. به دلیل گنجاندن وضعیت‌های شلیک از میان، کنترل ZSIها به راهبردهای نوسان جدید نیاز دارد. راهبردهای مختلف نوسان جدید براساس روش نوسان وسعت مثبت (PWM) برای ZSIها بعدتر در منابع [9، 25، 26] پیشنهاد شده‌اند. سه راهبرد نوسان قابل توجه برای ZSIها عبارتند از تقویت ساده، تقویت بیشینه و تقویت ثابت. در این مقاله راهبرد تقویت ساده برای تولید سیگنال‌های سوئیچ برای ZSI شکل 3 انتخاب شده است.

راهبرد نوسان تقویت ساده مشابه حامل مبتنی بر PWM قدیمی عمل می‌کند و بهره ولتاژ آن بصورت زیر بدست می‌آید،
99 که M شاخص نوسان، B فاکتور تقویت امپدانس- شبکه، V_ac دامنه ولتاژ خروجی وارونگر (برابر ولتاژ فاز اوج شبکه وقتی که به شبکه متصل باشد) و V_0 ولتاژ dc-پیوند است. فاکتور تقویت B بصورت زیر بدست می‌آید [26]،

ب. تکنیک‌های MPPT
همگرایی سریع، موج‌دار شدن کم توان در MPP، ردیابی درست و صحیح MPP از خصوصیات مطلوب یک تکینک MPPT به شمار می‌آیند. الگوریتم‌ها، معماری‌ها و مکانیزم‌های مختلف برای ردیابی MPP یک ماژول PV در متون دو دهه گذشته پیشنهاد شده‌اند. برخی از روش‌های معروف MPPT عبارتند از: الگوریتم ، شمای ، تکنیک ، الگوریتم P&O، الگوریتم هدایتی افزایشی و کنترل ولتاژ مدار باز کسری (V_0c) . در این کار، ایده پشت الگوریتم P&O به عنوان زمینه‌های توسعه پیش‌بین مدل جدید براساس تکنیک MPPT استفاده شده است که بازده استخراج انرژی بهتری را نمایان می‌کند و می‌تواند در برابر وضعیت‌های محیطی پویا بطور مؤثر احاطه می‌کند.

ج. MPC برای مبدل‌های الکترونیک توان
مبدل‌های الکترونیک توان سیستم‌های غیرخطی با تعداد مشخص دستگاه‌های سوئیچ هستند که باید براساس اهداف و محدودیت‌های عملیاتی دقیق کنترل شوند. کنترل مبدل‌های الکترونیک توان با خصوصیات ذکر شده نیازمند شماهای کنترل ماهرانه است. همین طور، تکنیک MPC که جدیداً به عنوان یک راهبرد کنترل جدید امیدوارکننده برای کنترل سامانه‌های الکترونیک توان ظهور کرده است. تکنیک‌های MPC در مقایسه با شماهای کنترلی کلاسیک یک پاسخ دینامیک سریع یا یک حاشیه پایداری زیاد ارائه می‌دهد که موجب می‌شود برای کار کردن MPPT سیستم‌های PV تحت شراط محیطی دینامیک مناسب باشند.

یک روش مبتنی بر بهینه سازی فراابتکاری برای تخمین پارامتر یک مدل کوره قوس الکتریکی

A meta-heuristic optimization-based method for parameter estimation of an electric arc furnace model

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم منبع تغذیه ی قدرت الکتریکی و مدل قوس الکتریکی
3 تخمین پارامترهای مدل
4 بحث و نتیجه گیری
5 نتیجه گیری
اعتبار سنجی مشارکت نویسندگان
اعلامیه منافع رقیب
دسترسی داده ها
تشکر و قدردانی
ضمیمه A. پارامترهای نصب کوره قوس الکتریکی نشان داده شده در شکل 1
منابع

چکیده
یافتن بارهای غیرخطی متغیر با زمان در سراسر سیستم های توزیع معمول است، مانند کوره های قوس الکتریکی (EAFs) که به صورت گسترده در بخش صنعتی فولادسازی مورد استفاده واقع می شوند. بر اساس فرآیند ذوب و تصفیه فلزات، کوره های قوس الکتریکی (EAF) بلوک های بزرگی از توان را مصرف می کنند (توان اکتیو و راکتیو) که منجر به اختلالات چشمگیری در کیفیت توان از جمله نوسانات هارمونیک و ولتاژ در شبکه های توزیع می شوند. مدل های پارامتریک کوره های قوس الکتریکی (EAF) مختلف با هدف پیش بینی شکل موج ولتاژ و جریان و سپس ارزیابی عملکرد دستگاه های جبران سازی توان راکتیو مطرح شده اند. این مقاله یک روش شناسی جدید را جهت تخمین بهینه پارامترهای یک مدل کوره قوس الکتریکی مطرح می کند که می تواند زمان اجرا و میزان خطای کمتری را در مقایسه با برخی از روش های روز دنیا به دست آورد. روش شناسی با استفاده از داده های واقعی و شبیه سازی شده و از طریق سه الگوریتم بهینه سازی فراابتکاری از جمله الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، الگوریتم جستجوی گرداب (VSA) و الگوریتم جستجوی کلاغ (CSA) مورد ارزیابی قرار می گیرد. بر اساس نتایج، روش شناسی مطرح شده بر پایه ی رویکردهای بهینه سازی فراابتکاری به طور موثر عمل نموده و امکان تخمین پارامترهای مدل کوره قوس الکتریکی را از طریق یک مرحله بهینه‌سازی واحد، ثبت رفتار تصادفی غیر سینوسی، غیر خطی و متغیر با زمان را فراهم می کند که نمونه ‌های کوره قوس الکتریکی واقعی را نشان می‌دهد. خطاهای نسبی اعوجاج هارمونیک کل بین سیگنال های جریان و ولتاژ قوس تخمینی و برآورد شده به ترتیب حدود 1.23 درصد و 0.62 درصد به دست آمده اند.

مجموعه ای از سلول های خورشیدی ریز چند پیوندی متصل شده توسط جوهرهای رسانا

Array of micro multijunction solar cells interconnected by conductive inks

چکیده

1. مقدمه

2. روش اتصال داخلی مستقیم چاپ جوهر نقره

3. نمونه اولیه با برد کامل

4. نتیجه گیری

منابع

چکیده

     فتوولتائیک ریز متمرکز (CPV میکرو) شامل کاهش اندازه مولفه های فناوری فتوولتائیک متمرکز معمولی (CPV) است که به همان اندازه بهره وری زیادی ایجاد می کند و هزینه های مواد و هزینه های تولید را کاهش می دهد. ما در این مقاله بر پیاده سازی روش های تولید با توان بالا برای اتصال داخلی سلول های خورشیدی تمرکز می کنیم. هدف این است که اتصال داخلی ناحیه بزرگی از هزاران سلول میکروسل با هزینه کم 3 یورو/مترمربع را فعال کنیم. اولین نمونه تولید می شود، چند سلول خورشیدی 1 〖mm〗^2 از طریق چاپ مستقیم بر روی پد های تماس جلویی به هم متصل می شوند. این نتیجه یک لایه شیشه ای با اندازه 190 × 145〖mm〗^2 است که یک مدار کاملا چاپ شده 12 سطر را به هم متصل می کند که هر سطر شامل 11 سلول خورشیدی چند پیوندی به صورت موازی است. عامل پرشدگی (FF) برد کامل 76% در 214 سان است.

روش اتصال داخلی مستقیم چاپ جوهر نقره
     روش پیشنهادی اتصال داخلی چاپ مستقیم (DPIM) از دو ماده برای اتصال جلویی استفاده می کند، یک دی الکتریک اپوکسی برای عایق جانبی سلول خورشیدی برای جلوگیری از شارش کوتاه و جوهر نقره رسانا که بر روی پدهای اتصال جلویی سلول های خورشیدی چاپ می شود تا بر روی صفحه شیشه ردیابی شود. یک شماتیک از این رویکرد در شکل 2 نشان داده می شود.
برای DPIM سلول های خورشیدی، مرحله به مرحله به صورت زیر خواهد بود:

1- چاپ اسکرین اتصال داخلی بر روی برد شیشه ای ردیابی می شود و در دماهای کمتر از 100 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود
2- گذاشتن و برداشتن سلول های خورشیدی و لحیم کاری فرونشینی برای تماس الکتریکی و چسبندگی
3- چاپ سرنگ دی الکتریک در اطراف سلول های خورشیدی برای عایق الکتریکی سلول خورشیدی جانبی و حرارت دهی نور ماورابنفش دی الکتریک. این مرحله در صورتی قابل حذف خواهد بود که مهره ها به صورت الکتریکی عایق شوند
4- چاپ اسکرین لایه اتصال داخلی نهایی با جوهر نقره اپوکسی و افزایش دما

     همانطور که مشاهده شد، این روش تنها شامل چند مرحله بدون استفاده از هیچ مولفه اضافی است، اما شامل زیرلایه واضح، سلول های خورشیدی و جوهر ها می شود. در صورتی از مرحله 3 اجتناب می شود که عایق جانبی مهره ها در طول تولید سلول ها حاصل شود، این فرایند حتی با تجهیزات کمتر ضروری ساده سازی می شود.چالش های مربوط به DPIM اولین هستند، عایق موفق جانبی سلول خورشیدی؛ و دوم تراز کامل اسکرین با صفحه سلول خورشیدی. ناحیه پدهای تماس اختصاص یافته تنها 100×100 〖μm〗^2 است که منجر به تلرانس بسیار سخت برای چاپ اسکرین 20 μm می شود. این تلرانس برای تضمین یک تماس اهرمی خوب بین جوهر نقره و پدها و برای اجتناب از هاشورزنی بسیار زیاد ناحیه فعال سلول خورشیدی قابل پذیرش است. چاپ اسکرین در مقیاس بزرگ امکان خط هایی با عرض 70 μm را فراهم می کند [17]. این روش هنوز هم برای دستگاه های کوچکتر با ضلع بیش از 500 μm (پدهای 50 μm) با طرح فلزپوشانی جلویی مشابه اما با اتلاف سایه زنی زیاد قابل اجرا است. تغییر این طرح برای یک ناحیه اتصال واحد بعنوان مثال یک باس بار بزرگتر قابل اجرا است. اگر به استفاده از سلول های خورشیدی کوچکتر <500 میکرومترنیاز باشد، اجرای چاپ اسکرین دشوار خواهد بود. آیا یک فناوری چاپ دقیق تر باید استفاده شود [17]، یا طرح متالیک جلویی سلول خورشیدی باید ناحیه ضروری برای DPIM [16] را با پذیرش کاهش ناحیه فعال رها کند.

مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی ZCS مبتنی بر ترانسفورماتور دوگانه

Dual-transformer-based hybrid resonant three-level ZCS converter

چکیده
1- مقدمه
2- پیکربندی مدار و اصول عملیاتی
3- طراحی پارامترها
3-1 نسبت دورهای N1 و N2
3-2 خازن تشدیدی Cr
3-3 القاگر تشدیدی Lr
3-4 طراحی بهینه N2 و Cr
4- نتایج تجربی
5- نتیجه گیری
مراجع

چکیده

چکیده یک مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی شامل ترانسفورماتورهای دوگانه در این مقاله ارائه می شود که برای استفاده از توان فتوولتائیک پراکنده با دسترسی به شبکه توزیع dc ولتاژ متوسط مناسب است. مبدل پیشنهادی می تواند بوسیله افزودن یک مدار کنترل به مدار سه سطحی (TL) نقطه خنثی سنتی کلمپ شده (NPC) به دست آید که این منجر به یک مدار TL اساسی عمل کننده با یک چرخه کاری ثابت می شود. مدولاسیون پهنای پالس (PWM) برای مدار کنترل برای تحقق کلیدزنی های جریان صفر در مدار IT اساسی اتخاذ می شود که بیشتر توان را در محدوده بار کامل انتقال می دهد. در نتیجه، اتلاف کلیدزنی مبدل می تواند بطور قابل توجهی کاهش یابد. تاثیرات نسبت دورهای دومین ترانسفورماتور و ظرفیت تشدید بر جریان کلید، مقدار پیک ولتاژ تشدید و مقدار القایش تشدید بطور دقیق بحث شده و اصول طراحی پارامترها مطرح می شوند. در نهایت، یک نمونه اولیه برای اعتبارسنجی عملکرد مبدل پیشنهادی ساخته می شود.

1- مقدمه

با پیشرفت علم و فناوری، سطح فناوری سلول خورشیدی در چند سال گذشته افزایش یافته است. هزینه تولید توان فتوولتائیک به سرعت کاهش یافته و ظرفیت تولید توان تا حد زیادی افزایش یافته است. در چند سال آینده، تمرکز توسعه تولید توان فتوولتائیک در چین از یک ایستگاه توان متمرکز به یک سیستم تولید توان پراکنده تغییر خواهد کرد. در سال 2017، تولید توان فتوولتائیک پراکنده چین 19GW را اضافه خواهد کرد (هو و لیو، 2017؛ کیما و محمود، 2019؛ کیما، 2020). توان فتووتائیک پراکنده یک خروجی DC را تولید می کند که بطور مستقیم به شبکه توزیع AC متصل است. بنابراین، دسترسی PV پراکنده به شبکه های توزیع توان DC می-تواند بسیاری از لینک های محاسباتی را کم کند. این مورد منجر به هزینه عملیاتی پایین، قابلیت اطمینان بالا و اتلاف های انتقال پایین می شود (جیانگ و ژنگ، 2012؛ سونگ و همکاران، 2013).

Abstract

A hybrid resonant three-level converter comprised of dual transformers is proposed in this paper, which is suitable for the application of distributed photovoltaic power accessing the medium voltage dc distribution network. The proposed converter can be obtained by adding a control circuit into the traditional neutral point clamped (NPC) three-level (TL) circuit, achieving the basic TL circuit operating with a fixed duty cycle. Pulse width modulation (PWM) is adopted for the control circuit to realize zero current switchings for the basic TL circuit, which delivers most of the power, under full load range. As a result, the switching loss of the converter can be significantly reduced. The influences of the turn ratio of the second transformer and resonant capacitance on the switch current, the peak value of resonant voltage, and the value of the resonant inductance value are discussed in detail, and the parameters design principles are put forward. Finally, a prototype is built to verify the performance of the proposed converter.

1- Introduction

With the advancement of science and technology, the level of solar cell technology has been greatly improved in the past few years. The cost of photovoltaic power generation has been dropped rapidly, and the capacity for power generation has been greatly increased. In the next few years, the focus of the development of photovoltaic power generation in China will shift from a centralized power station to a distributed power generation system. In 2017 China’s distributed photovoltaic power generation will add 19GW (Hu and Liu, 2017; Cheema and Mehmood, 2019; Cheema, 2020). The distributed photovoltaic power generates a DC output which is basically directly connected to the AC distribution network. Therefore, distributed PV access to DC power distribution networks can save many commutation links. It has a low operating cost, high reliability and low transmission losses (Jiang and Zheng, 2012; Song et al., 2013).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی ZCS مبتنی بر ترانسفورماتور دوگانه

Dual-transformer-based hybrid resonant three-level ZCS converter

مدیریت ظرفیت بهینه برای یک شبکه توزیع برق ولتاژ پایین در یک جامعه انرژی محلی همتا به همتا

Optimal capacity management applied to a low voltage distribution grid in a local peer-to-peer energy community

چکیده

1-مقدمه

2- روش کار

1-2 ارتباط با بازارهای محلی انرژی همتا به همتا

2-2 مدیریت ظرفیت بهینه

3- ستاپ آزمایشگاهی I: فیدر تست ولتاژ پایین

4-ستاپ آزمایشگاهی II: فیدر پایلوت Heimschuh

5-نتیجه گیری

1-5 پژوهش های بعدی

منابع

چکیده

این مقاله روشی را برای اشتراک بهینه‌ی ظرفیت شبکه موجود میان مشتریان متصل به یک شبکه توزیع برق ولتاژ پایین ارائه می دهد. منابع انرژی پراکنده (DER ها) و نسل جدیدی از بارها مانند پمپ های گرمایی، منابع حرارتی، هیدروژنی، الکتریکی و دستگاه های مختلف بطور فزاینده ای در حال اتصال به شبکه های توزیع هستند. این بارها و DER ها با جریان متناوب کار می کنند و کنترل بهینه آنها برای بهره برداری از شبکه ضروری است. علاوه بر این، علاقه شدیدی روی تولید، انتقال و مصرف انرژی بصورت محلی وجود دارد. قوانین جدید برای تاسیس جوامع محلی انرژی (LEC) در بین ملل عضو اتحادیه اروپا شکل گرفته است. این قوانین عبارتند از: ایجاد چارچوب های قانونی برای مدیریت چنین ژنراتورهای پراکنده ای، انعطاف پذیری در شبکه های توزیع برق ولتاژ پایین و متوسط و توانمندسازی ویژه‌ی کاربران نهایی برای مردمی کردن سیستم انرژی. درون یک LEC، یک بازار محلی انرژی (LEM) باید شکل گیرد. پروسه تاسیس شبکه توزیع یکی از محدودیت های اساسی یک LEM یا سیستم حسابرسی انرژی است. شبکه برق باید زمانی که تقاضا در بازار زیاد است در حالت پایدار باقی بماند. روش مورد بحث در این مقاله شبکه توزیع را بطور انحصاری پایدار می کند و پروفایل های محدود کننده را در مکان های مختلف برای هر انعطاف پذیری ایجاد می کند که بخشی از بازار محلی انرژی باشند. این کار با استفاده از یک سیستم مدیریت ظرفیت بهینه انجام می شود که پروفایل های محدودکننده را در نقاط رایج برای کوپل کردن دستگاه های قابل کنترل در شبکه ایجاد می کند. این دستگاه های قابل کنترل باید توان تزریقی و مصرفی فعال خود را در این پروفایل ها حفظ کنند تا سطح بهینه برای شبکه برق تضمین شود. این کار باعث می شود تا محدودیت های شبکه حفظ شوند که این محدودیت ها روی یک تغذیه‌گر (فیدر) القا می شوند و به یک مدل واقعی شبکه برق (ایستگاه پایلوت Heimschuh در Styria، اتریش) اعمال می گردند.

1-5 پژوهش های بعدی

در این پژوهش فقط تخلفات ولتاژ کاهش می یابند. در آینده باید الگوریتمی انتخاب شود که محدودیت های بارگذاری خطی را نیز شامل شود. از آنجایی که OCM از یک حلگر بهینه سازی غیرخطی و غیرمحدب استفاده می کند، محاسبه مقدار بهینه عمومی بصورت عددی گران خواهد بود. بنابراین برای کاربردهای میدانی، الگوریتم های یادگیری ماشین باید به نحوی باشند که مانند OCM و بر اساس داده های واقعی برگرفته از سیستم های واقعی و شبیه سازی ها عمل کنند. الگوریتم های یادگیری ماشین باید بصورت میدانی استفاده شوند تا با زمان نمونه برداری پایین سازگار شوند.

Abstract

This paper presents a methodology to optimally share the available grid capacity among customer assets connected within a low voltage distribution grid. Distributed energy resources (DERs) and a new generation of loads such as heat pumps, thermal, hydrogen, electric storages, and vehicles are increasingly being connected to distribution grids. These DERs and loads are intermittent and it is essential to optimally control them for the safe operation of the grid. Additionally, there is increased interest in the local generation, production, trading, and consumption of energy. New regulations to establish local energy communities (LEC) have come to fruition among member nations across Europe. This is to provide a control, market, and legal framework for managing such distributed generators and flexibilities in low and medium-voltage distribution grids and conclusively empower end-users to democratize the energy system. Within a LEC, a local energy market (LEM) is to be implemented. A significant constraint of a LEM or energy accounting system is the grid settlement process. The grid should remain in a steady state when the bids in the market are executed. The methodology discussed in this paper will preemptively stabilize the grid and generate limiting profiles at various locations for individual flexibilities that are part of the local energy market. This is achieved by using an Optimal Capacity Management system which generates limiting profiles at the points of common couplings of various controllable devices in the grid. The controllable devices are required to maintain their active power injection and consumption within the generated limiting profiles to ensure optimum grid level. This will ensure that grid limits are maintained, which are simulated on a test feeder and also applied to a real network model from the Heimschuh pilot site in Styria, Austria.

5.1. Future research

In this paper, only voltage violations are mitigated. In the future, the algorithm will be adapted to include line loading constraints. Since the OCM uses a non-linear, non-convex optimization solver, it is numerically expensive to calculate the global optimum. Therefore, for field deployment, machine learning models will be trained to behave like the OCM based on real and simulated data from the field and simulations, respectively. The machine learning model will be deployed in the field to cope with the low sampling time.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت ظرفیت بهینه برای یک شبکه توزیع برق ولتاژ پایین در یک جامعه انرژی محلی همتا به همتا

Optimal capacity management applied to a low voltage distribution grid in a local peer-to-peer energy community

تحقیق در مورد فرورزونانس مبدل ولتاژ الکترومغناطیسی در 550 کیلو ولت HGIS

Research on Ferroresonance of Electromagnetic Voltage Transformer in 550kV HGIS

چکیده

1) مقدمه

2) شرایط تجهیزات

3) شرایط رزونانس فرومغناطیسی

آ) منحنی مشخصه القایی

ب) شرایط رزونانس مقسّم فرکانس

4) آنالیز ولتاژ بیش از حد مجاز عملیاتی

5) آنالیز ولتاژ بیش از حد مجاز گذرای خیلی سریع

6) نتیجه گیری

چکیده

در یک مبدل الکترومغناطیسی  ولتاژ  ۵۵۰ کیلوولتی،  رزونانس  فرومعناطیسی زمانی رخ می دهد که  عنصر قطع کننده، باز شود.  در این مقاله، ابتدا شرایط  رزونانس  فرومعناطیسی، تجزیه خطا، ثبت خطا   در نظر گرفته می شود  و داده ی کاری ولتاژ  بیش از حد، به منظور بررسی دلایل ایجاد رزونانس  فرومعناطیسی  آنالیز  میرشود‌  سپس یک مدل شبیه سازی HGIS  به منظور محاسبه ولتاژ گذرای خیلی سریع، ساخته می شود که این ولتاژ با باز کردن  عنصر قطع کننده، حاصل می شود. بر اساس نتایج حاصله، دامنه ی  VFTO   در PT  زیاد نیست  ولی   شیب جبهه موج به مقدار 2837 kv/micro s  می رسد که این مقدار برای عایق بین چرخشی  سیم پیچ اصلی  PT  خطرناک و مضر است و ممکن است باعث ایجاد اتصال کوتاه بین چرخشی شود. سپس باعث اشباع هسته می شود. در انتها ابزارهای پیش گیری  کننده از ایجاد رزونانس  فرومعناطیسی پیشنهاد شده است. 

 مقدمه

با توسعه سریع شبکه های برق در سال های اخیر،  HGIS(GIS)   به دلیل ایمنی، پایداری، ادغام بالا و ناحیه ی کوچک، در بسیاری از پست ها و نیروگاه  ها مورد استفاده قرار گرفته است [1-3]. 

مبدل های ولتاژ یک بخش مهم از HGIS(GIS) هستند و در اصل از ساختار های الکترومغناطیسی برای اندازه گیری انرژی و ولتاژ  و محافظت رله  استفاده می کنند [4-6] . 

نتیجه گیری

VFTO در حین فرآیند بازگشایی عنصر قطع کننده، رخ می دهد  و ساختارهای مبدل ولتاژ الکترومغناطیسی ، موج شیب دار  گذرای خیلی سریع را با ضعف تحمل میکند.  شیب جبهه موج خیلی تند بوده و باعث آسیب رساندن  به ایزولاسیون سیم پیچ اولیه می شود. 

بعد از اینکه سیم پیچ اولیه به طور جزیی  اتصال کوتاه شد،  هسته آهنی به شدت اشباع شده و باعث ایجاد رزونانس  فرومغناطیسی می شود. ممکن است   سیم پیچ اولیه در اثر بار زیاد سیم رزونانس فرومغناطیسی   بسوزد.

 پیشنهاد می شود  حالت  و دنباله عملیاتی مربوطه بهینه شود  تا از فرآیند  بازگشایی عنصر قطع کننده  جلوگیری شود  تا بعد از تقسیم ولتاژ بین خازن معادل زمین و خازن شکاف، VFTO تولید شود.

فشرده سازی  HGIS  باید  با ساختارهایی بهتر طراحی  شود تا  به عمل  امنی  در شبکه منجر شود .

Abstract

For a 550kV HGIS electromagnetic voltage transformer(PT), ferromagnetic resonance occured after the disconnector was opened. In this paper, firstly, considering the ferromagnetic resonance condition, the fault disintegration, fault recording, and operating overvoltage datas were analyzed to analyze the causes of ferromagnetic resonance.Then a HGIS simulation model was built by EMTP-ATP to calculate very fast transient voltage which was caused by opening operation of disconnector. According to the results, the VFTO amplitude at the PT is not large, but the wave front steepness reaches 2837kV/ μs, which is harmful to the inter-turn insulation of the PT primary winding. It may cause partial inter-turn short circuit and then induce core saturation. Finally, the preventive measures of ferromagnetic resonance are proposed.

I. INTRODUCTION

In recent years, with the rapid development of power grids, HGIS (GIS) has been widely adopted by many substations and power plants because of its safety, stability, high integration and small footprint [1-3].

Voltage transformers are an important part of HGIS (GIS), and basically use electromagnetic structure, as voltage, energy measurement and relay protection [4-6].

VI. CONCLUSION

The VFTO occurred during the opening operation of the disconnector, and the electromagnetic voltage transformer structurewas weak tolerant to the Very Fast Transient Steep Wave .The wave front was too steep, which was easy to damage the primary winding insulation.

After the primary winding being partially short-circuited, the iron core was extremely saturated, which will result in ferromagnetic resonance. The primary winding would be burnt due to the overload of the ferromagnetic resonance wire.

It is recommended to optimize the relevant operation mode and sequence to avoid the opening operation of the HGIS disconnector to generate VFTO after the voltage division between equivalent capacitance of the ground and the capacitor of the fracture.

HGIS (GIS) compression should be designed with a better structure to meet the safe operation of the grid.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تحقیق در مورد فرورزونانس مبدل ولتاژ الکترومغناطیسی در 550 کیلو ولت HGIS

Research on Ferroresonance of Electromagnetic Voltage Transformer in 550kV HGIS

دینامیک گسترش ظرفیت انتقال برق تحت پاداش تنظیم شده

Dynamics of power-transmission capacity expansion under regulated remuneration

چکیده

1. مقدمه

2. مدلسازی دینامیک توسعه ظرفیت

1. 2 فرضیه دینامیکی

2. 2 مدل رسمی

3. مطالعه موردی: توسعه ظرفیت انتقال کلمبیا

1. 3 توسعه ظرفیت در بازار برق کلمبیا

2. 3 داده ها و فرضیات

3. 3 اعتبارگذاری

4. نتایج شبیه سازی

1. 4. مقایسه توسعه انتقال متمرکز و غیرمتمرکز

2. 4 مکانیسم توسعه هیبریدی

3. 4. عملکرد مکانیسم های برنامه ریزی

4. 4 تحلیل حساسیت

5. نتیجه گیری و اصول سیاست

چکیده

تامین کارآمد برق نیازمند توسعه به موقع ظرفیت انتقال برق می باشد. اما، مقررات همیشه علامتهای درستی برای تولید سرمایه گذاریهای مورد نیاز و به موقع ارسال نمی کند. به همین خاطر، ارزیابی تاثیر مقررات های دیگر بر سرمایه گذاری در بخش ظرفیت انتقال، حائز اهمیت است. در این مقاله، با توجه به پاداش و حق الزحمه تنظیم شده، این ارزیابی را با مدل شبیه سازی رفتاری افزایش ظرفیت انتقال انجام می دهیم که ظرفیت به شکلی درونزاد به وسیله رابطه تقاضا و تامین تعیین شده است. در اینجا دو شیوه برنامه ریزی مورد توجه قرار گرفت: برنامه ریزی متمرکز که سرمایه گذاریها توسط یک ارگانیسم مرکزی کاملاً هماهنگ شده اند و برنامه ریزی غیر متمرکز که افزایش ظرفیت برگرفته از عقلانیت سرمایه گذاران در مورد تکامل بازار برق است. از مدل پیشنهادی در یک نمونه کلمبیایی استفاده شده است. شیوه غیر متمرکز هزینه های پائین تر (هزینه های مصرف) و حاشیه ظرفیت انتقال پائین تری نسبت به افزایش غیرمتمرکز دارد. از آنجایی که حاشیه های ظرفیت انتقال پائین دردوره های تقاضای بالا، موجب بروز ریسک هایی در زمینه تامین می شود، پس تنظیم کنندگان با ترویج مستقیم سرمایه گذاریهایی که امنیت تامین را افزایش می دهند، می توانند هماهنگی در برنامه ریزی غیر متمرکز را افزایش دهند. 

1. مقدمه

بازارهای برق برای حفظ امنیت تامین نیازمند توسعه به موقع ظرفیت انتقال هستند. توسعه کارآمد مانع خاموشی سراسری و کمبود برق می شود که موجب افزایش قیمت، از دست رفتن رفاه برای تقاضا و ژنراتورها و افزایش هزینه های بهره برداری ، نگهداری و تعمیرات (O&M) برای اپراتورهای شبکه می شوند. تعریف چنین توسعه هایی، پیچیده است. تحت شرایط بازار سنتی، توسعه ، مسائل فنی، اقتصادی و زیست محیطی و عدم قطعیت مربوط به تقاضای برق، محدودیت های سرمایه و تاثیرات زیست محیطی را مورد توجه قرار می دهد [1]. امروزه، نقش جدید انتقال در بازارهای برق مدرن بایستی تولید توزیع شده از منابع تجدیدپذیر [2، 3]، و برنامه ریزی منطقه ای در مورد یکپارچگی بازارها را مورد توجه قرار دهد [4]. به علاوه، انتقال برق آثار خارجی منفی [5، 6] و صرفه جویی مقیاس [7-9] به معرض نمایش می گذارد که این مسئله تخصیص هزینه های انتقال به بازیگران بازار و برآورد سودآوری سرمایه گذاریها را سخت و دشوار می نماید. در نتیجه، ممکن است با سرمایه گذاری زیاد یا کم در بخش ظرفیت انتقال مواجه شد [10، 11]. در هنگام برنامه ریزی و تعریف مکانیسم هایی برای توسعه ظرفیت در بخش انتقال برق،این ویژگیها حیاتی ظاهر می شوند. 

5. نتیجه گیری و اصول سیاست

دراین مقاله، توسعه ظرفیت انتقال برق با استفاده از یک مدل شبیه سازی برای شیوه های متمرکز و غیرمتمرکز آنالیز شده است. توسعه متمرکز به مجموعه اهداف قابلیت اطمینان به عنوان حاشیه مطلوب ظرفیت انتقال دست می یابد، اما برای کاهش بیش سرمایه گذاری و هزینه های مصرف به علامت های سرمایه گذاری به موقع تری نیزنیاز دارد. در مقابل، توسعه غیرمتمرکز سرمایه گذاری را از طریق مکانیسم هایی نظیر هزینه های مصرف و هزینه های جبران خسارت، تشویق می کند، اما هزینه های جبران خسارت را افزایش می دهد، زیرا ظرفیت اضافی یا مازاد را ترویج نمی دهد. با توجه به این کمال، یک شیوه هیبریدی مرکب از ویژگیهای توسعه متمرکز و غیرمتمرکز را نیز مطالعه نمودیم. این روش برنامه ریزی هیبریدی زمان بندی سرمایه گذاری را در مقایسه با شیوه غیرمتمرکز بهبود بخشیده و در عین حال، هزینه های مصرف را در مقایسه با شیوه متمرکز کاهش می دهد. 

Abstract

Efficient provision of electricity requires timely expansions of power transmission capacity. However, regulation does not always send the right signals to generate the required (and timely) investments. Therefore, it is important to evaluate the effect of alternative regulations on investment on transmission capacity. In this paper, considering regulated remuneration, we perform this evaluation with a behavioral simulation model of the transmission capacity expansion, in which capacity is endogenously determined by the demand/supply relation. Two planning approaches were considered: centralized planning where the investments are fully coordinated by a central organism, and decentralized planning where the capacity expansions are driven by the investors’ rationality on the power market evolution. The model is applied to the Colombian case. The decentralized approach has lower costs (usage charges) than centralized expansion, but lower transmission capacity margins. As low transmission capacity margins create supply risks in high demand periods, regulators can increase coordination in decentralized planning by directly promoting investments that increase security of supply.

1. Introduction

Electricity markets need timely transmission capacity expansions to maintain the security of supply. Efficient expansion prevents blackouts and shortages that generate price rises, welfare losses for demand and generators, and increases in operating and maintenance (O&M) costs for grid operators. Defining such expansions is a complex task. Under traditional market conditions, the expansion considers technical, economic, and environmental issues, taking into account uncertainty about electricity demand, capital constraints, and environmental impacts, among others [1]. Nowadays, the new role of the transmission in modern electricity markets must consider distributed generation from renewable sources [2,3], and the regional planning in a context of markets integration [4]. Besides, electricity transmission exhibits negative externalities [5,6] and economies of scale [7–9] that complicate the allocation of transmission costs to market players and the estimation of the profitability of investments. As a result, it is possible to face an excess or a lack of investment in transmission capacity [10,11]. These features are crucial when planning and defining mechanisms for capacity expansion in power transmission.

5. Conclusion and policy implications

In this paper, expansion of power transmission capacity is analyzed using a simulation model for centralized and decentralized approaches. Centralized expansion contributes to achieve reliability goals set as a desired transmission capacity margin, but it also requires more timely investment signals to reduce over-investment and usage charges. By contrast, decentralized expansion encourages investment through mechanisms such as usage charges and compensations, but increases compensations because it does not promote excess capacity. Given this complementarity, we also studied a hybrid approach combining the features of centralized and decentralized expansions. This hybrid planning improved investment timing in comparison to the decentralized approach while reducing usage charges versus the centralized approach.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

دینامیک گسترش ظرفیت انتقال برق تحت پاداش تنظیم شده

Dynamics of power-transmission capacity expansion under regulated remuneration