زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد با در نظر گرفتن اثرات شبكۀ گاز طبيعي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

سيستم قدرت يك سيستم پيچيده و به هم پيوسته است كه يكي از مهم‌ترين وظايف اين سيستم تأمين مطمئن و اقتصادي انرژي مورد نياز مصرف‌كنندگان است. به‌منظور دستيابي به اين مهم، لازم است قابليت اطمينان سيستم قدرت در سطح مطلوب حفظ شود. قابليت اطمينان سيستم قدرت از برنامۀ تعميرات تجهيزات، به‌ويژه تعميرات واحدهاي توليد متأثر مي‌شود. بنابراين برنامه‌ريزي خروج به‌موقع واحدهاي توليد از مدار، نيازمند حل مسألۀ زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد در سطح سيستم و با در نظر گرفتن قيدهاي مربوط به سيستم و قابليت اطمينان است. تجهيزات سيستم قدرت علاوه‌بر خروج‌هاي برنامه‌ريزي‌شده ممكن است در اثر حوادث اتفاقي و يا عمدي، خروج‌هاي برنامه‌ريزي‌نشده داشته‌باشند. بنابراين زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد بايد به‌نحوي انجام شود كه در صورت بروز خروج‌هاي برنامه‌ريزي‌نشدۀ تجهيزات، همچنان الزامات قابليت اطمينان برآورده شود. به‌منظور حصول اطمينان از آن لازم است الزامات مربوط به توان اكتيو و راكتيو و قيدهاي قابليت اطمينان به‌صورت هم‌زمان مدنظر قرار بگيرند. در سال‌هاي اخير، با افزايش استفاده از گاز طبيعي به‌عنوان منبع اوليۀ انرژي در شبكۀ برق، برهم‌كنش شبكه‌هاي برق و گاز افزايشي چشمگير داشته‌است؛ به‌گونه‌اي كه تصميم‌گيري در خصوص بهره‌برداري و برنامه‌ريزي هر يك از اين شبكه‌ها، بدون توجه به برهم‌كنش موجود ممكن است به پاسخ‌هاي غيربهينه (و يا حتي نشدني) منجر شود. استفاده از اين پاسخ‌هاي غيربهينه مي‌تواند هزينۀ بيشتر به سيستم تحميل كند و يا حتي قابليت اطمينان غيرقابل قبول شود. به‌همين دليل لازم است كه مسألۀ زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد، با در نظر گرفتن برهم‌كنش شبكه‌هاي برق و گاز حل شود. در اين پايان‌نامه، با در نظر گرفتن معيار قابليت اطمينان N-1 براي واحدهاي توليد و تجهيزات انتقال، مسألۀ زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد با در نظر گرفتن شبكۀ گاز طبيعي و با هدف كاهش هزينه‌هاي توليد و تعميرات در افق زماني ميان‌مدت مدل‌سازي و حل مي‌شود. به‌منظور برآورده‌كردن الزامات بهره‌برداري در شبكۀ برق و گاز به‌ترتيب از معادلات پخش توان AC و مدل حالت دائمي فلوي گاز استفاده مي‌شود. چالش نخست مسألۀ توصيف‌شده، استفاده از معادلات پخش توان AC در مدل‌سازي بهره‌برداري از شبكۀ برق و مدل حالت دائمي فلو گاز در مدل‌سازي بهره‌برداري از شبكۀ گاز طبيعي است كه موجب غيرخطي و غيرمحدب شدن مسأله مي‌شود. ابعاد بزرگ مسأله چالش دوم است كه ناشي از وجود متغيرهاي باينري و در نظر گرفتن معيار قابليت اطمينان N-1 است. به‌منظور غلبه‌بر چالش اول و دستيابي به پاسخ بهينۀ سراسري و يا نزديك به بهينۀ سراسري، از رهاسازي مخروطي مرتبۀ دوم استفاده مي‌شود. براي غلبه‌بر ابعاد بزرگ مسأله از الگوريتم تجزيۀ بندرز استفاده مي‌شود. به‌كمك تجزيۀ بندرز، مسألۀ يكپارچه به يك مسألۀ اصلي و چندين زيرمسأله تجزيه مي‌شود. مسألۀ اصلي شامل تمام متغيرهاي باينري و محدوديت‌هاي مربوط به آن‌ها و همچنين برخي متغيرهاي پيوسته مانند توليد واحدهاي توليد و توليد چاه‌هاي گاز و محدوديت‌هاي آن‌ها است؛ اما محدوديت‌هاي مربوط به شبكه‌ها را شامل نمي‌شود. زيرمسأله‌ها به بررسي امكان‌پذيري پاسخ حاصل‌شده از مسألۀ اصلي از ديدگاه شبكه‌ها مي‌پردازند و از طريق برش‌هاي بندرز اطلاعاتي را به مسألۀ اصلي اضافه مي‌كنند. مطالعه‌هاي مختلف، با هدف پي‌بردن به تأثير مدل‌سازي معادلات پخش توان AC، تأثير در نظر گرفتن معيار قابليت اطمينان N-1 و تأثير در نظر گرفتن معادلات شبكۀ گاز طبيعي در مسألۀ زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد انجام مي‌شود. مطالعه‌ها بر روي شبكه‌هاي قدرت اصلاح‌شدۀ سه باس متصل به شبكۀ گاز طبيعي چهار گره (مقياس كوچك)، 24 باس IEEE متصل به شبكۀ گاز طبيعي 20 گره (مقياس متوسط) و 118 باس IEEE متصل به شبكۀ گاز طبيعي 48 گره (مقياس بزرگ) انجام مي‌شود. مطالعه‌ها در نرم‌افزار GAMS پياده‌سازي مي‌شوند. نتايج به‌دست آمده نشان‌دهندۀ توانمندي روش پيشنهادي براي حل مؤثر مسألۀ زمان‌بندي تعميرات واحدهاي توليد است.

220921

قدرت - سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان