استفاده از ظرفیت های انرژی باد در اصلاح توان مورد نیاز شبکه های قدرت

به قلم: میثم سعیدی راد

یادداشت شماره 5

در این پژوهش اثرات پایداری یکپارچه سازی انرژی باد بر روی سیستم های قدرت چند ماشینه مورد بررسی قرار گرفته است.در ابتدا، اثرات پایداری سیگنال کوچک گاورنرهای متصل به ژنراتورهای سنکرون در حضور موثر اغتشاشات باد و بار مورد بررسی و آنالیز قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که تنظیم گاورنر های توربین در زمان حضور ژنراتور های قدرت بادی می تواند پایداری سیگنال کوچک یک سیستم پیوسته را بهبود دهد. سپس تاثیرات پایداری گذرا ادغام ژنراتورهای توربین بادی القایی دو سو تغذیه از طریق پیکربندی مختلف خطوط انتقال و در باس های مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که اتصال باد از طریق خطوط انتقال و باس های مختلف یک تاخیر در پاسخ نوسانی سرعت ژنراتور سنکرون ایجاد کرده و نوسانات ولتاژ باس را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. همچنین نتایج نشان می دهند که در زمان بکارگیری ولتاژ های اتصال مختلف برای اتصال باد، تاثیر قابل توجهی در موارد پایه ایجاد نمی شود. در مجموع نتایج می تواند توسط اپراتور های سیستم قدرت در زمان بحث در مورد تنظیم گاورنر توربین و پیکربندی خط انتقال در هنگام اتصال مزارع بادی به سیستم های قدرت موجود در زمانی که بهینه سازی پاسخ پایداری حالت گذرا و سیگنال کوچک مد نظر است، استفاده شود.

استفاده از انرژی بادی در دو دهه گذشته به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است.در دهه 1190، ظرفیت باد در سراسر جهان تقریبا هر سه سال دو برابر شده و در دهه گذشته ظرفیت به طور پیوسته تقریبا هر سال 25% افزایش یافته است. در طی همین دوره، قیمت به طور متوسط 30% در سال کاهش پیدا کرده است. در دهه گذشته سطح پیشرفت مرتبط با تکنولوژی توربین بادی به طور چشمگیری افزایش یافته است. بعلاوه توربین های بادی قابل اعتماد تر از دهه های 1980 و 1990 به صورت پیوسته به عنوان بخش کوچکی از هزینه توربین ها وارد بازار شدند. به منظور حداکثر استفاده از توسعه سریع و رشد تکنولوژی توربین بادی، محققان نیاز به مطالعه تاثیر و نفوذ بالا انرژی باد بر روی شبکه های قدرت موجود را دارند.

مشکلات تکنیکی بسیاری در زمان ادغام انرژی بادی با یک شبکه الکتریکی بوجود می آید. مشکلات تکنیکی می تواند در زمان های مختلفی رخ دهد. مفاهیم سیگنال کوچک و پایداری گذرا مرتبط با اغتشاشات کوچک و بزرگ در مقیاس زمانی میلی ثانیه و ثانیه رخ دهد. متناوب بودن سرعت باد و تاثیر آن روی شبکه قدرت پیوسته در چند دقیقه و یا ساعت رخ می دهد. دیگر مشکل تکنیکی که با باد شکل می گیرد، دینامیک ایجاد شده ژنراتور های القایی دو سو تغذیه بر روی ژنراتور های سنکرون موجود در سیستم است.

گاورنر های توربین اولین کنترلر فرکانسی یک ماشین سنکرون هستند. تاثیرات پایداری گاورنر های توربین بر روی سیستم های قدرت سنتی به خوبی شناخته شده است. به هر حال، ادغام مزارع بادی در شبکه باعث ایجاد دینامیک های جدیدی در سیستم قدرت می شود که باید در زمان تنظیم این کنترل ها مورد توجه قرار گیرند. در این فصل خلاصه ای از مدل های سیستم قدرت و تحلیل های تاثیرات پایداری سیگنال کوچک گاورنر های توربین متصل به ژنراتور های سنکرون در حضور موثر باد و اغتشاشات توان بارتوضیح داده شده است. در کیس مورد مطالعه تاثیرات گاورنر توربین در شرایط افزایش 20% توان اکتیو و راکتیو در سیستم 14 باس ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که تنظیم گاورنر توربین در زمان وجود ژنراتور بادی می تواند پایداری سیگنال کوچک یک سیستم پیوسته را بهبود بخشد.