ترجمه مقاله پاسخ تقاضا برای ریزشبکه‌ هوشمند

پاسخ تقاضا برای ریزشبکه‌ هوشمند: نتایج اولیه

Demand Response for Smart Microgrid: Initial Results

 

چکیده-  این مطالعه در جهت پرداختن به موضوع تنظیم فرکانس و ولتاژ در یک ریزشبکه جزیره‌ای[1] تلاش می‌کند. پاسخ تقاضای مرکزی به همراه یک روش تپه‌نوردی تطبیقی[2] به یک ریزشبکه کوچک جزیره‌ای که توسط یک دیزل ژنراتور تغذیه می‌شود، اعمال می‌شود. همه مدل‌های دینامیکی در نرم‌افزار سیمولینک/ متلب شبیه‌سازی شده‌ است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش ارائه شده قادر است تا به تغییرات ولتاژ غلبه کرده و ولتاژ ریزشبکه را پایدار و باثبات نگه دارد.

عبارات کلیدی- پاسخ تقاضا، شبکه هوشمند، ریزشبکه.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

 

 

1. مقدمه

مشارکت فعال مشترکین برق در پاسخ به تقاضا ( مترجم: رفع نیازهای بار مشترکین)، توسط USDOE به عنوان یکی از ویژگی‌های مهم شبکه هوشمند عنوان شده است [1]. این ویژگی می‌تواند در حفظ تعادل بین تولید و تقاضا موثر بوده و در نتیجه فرکانس و ولتاژ سیستم را در حدود مطلوب خود نگه دارد. به خصوص با افزایش نفوذ انرژی تجدیدپذیر، پاسخ تقاضا می‌تواند موثر واقع شود. در یک سیستم قدرت، افزایش و یا کاهش فرکانس شاخص اصلیِ به ترتیب افزایش و کاهش میزان تولید است [2]-[4]. این تغییر در فرکانس را می‌توان از طریق پاسخ تقاضا کنترل کرد.

با افزایش سریع تقاضای بار و علاقه به استفاده از تولید پراکنده (DG)، کنترل سیستم‌های قدرت نیز سخت‌تر شده است. در کاربردهای منزوی (isolated)، افزودن یک DG کوچک و یا اندازه متوسط به یک سیستم توزیع ممکن است نتواند تاثیر قابل توجهی روی کیفیت توان در سطح فیدر داشته باشد. با این حال، افزودن تعداد زیادی DG به شبکه اصلی می‌تواند باعث بروز چالش‌های جدید در عملکرد امن و موثر آنها و نیز در عملکرد و کنترل شبکه قدرتی شود که به آن متصلند. برای دست و پنجه نرم کردن با این چالش، مجموعه‌ای از DG ها، بارها و بخش ذخیره در قسمتی از یک سیستم توزیع به صورت مستقل و به صورت یک ریزشبکه مدیریت می‌شوند، شبکه‌ای که می‌تواند در حالت متصل به شبکه (شبکه اصلی) و یا به حالت جزیره‌ای (جدا از شبکه اصلی) کار کند.

کنترل فرکانس و ولتاژ که به عنوان خدمات جانبی شناخته می‌شوند، همواره بخش ضروری یک سیسم قدرت تلقی شده‌اند تا توسط آنها استاندارد‌های موردنیاز کیفیت توان به درستی اجرا شود.

سه سطح مختلف کنترل فرکانس (کنترل اولیه، ثانویه و ثالثیه) در خدمات جانبی اعمال می‌شود. به این طریق، ذخیره‌های گردان و غیرگردان (یعنی تولید، ذخیره، و بار پاسخگو) دارای نقش اولیه در کنترل فرکانس در دوره کوتاهی از زمان بین 30 ثانیه تا 15 دقیقه هستند [2].

معمولا در خدمات جانبی مرسوم، بار تنها تحت شرایط پایداری سختی چون جداسازی بار[3] زیرفرکانسی، کنترل می‌شود [3]. با این حال، در محیط شبکه هوشمند و با در اختیار داشتن اطلاعات بیشتر، برخی بارهای مشترکین با توانایی ذخیره انرژی، مثل آبگرمکن‌های برقی (EWH) نامزدهای عالی برای مشارکت در تعادل بین تولید و تقاضا هستند [5].

در حالت متصل به شبکه (مترجم: یعنی وقتی ریزشبکه به شبکه اصلی وصل است)، فرکانس و ولتاژ زیرشبکه همانند شبکه اصلی است، و تنظیم فرکانس و ولتاژ به صورتی که قبلا بیان شد حاصل می‌شود، یعنی از طریق خدمات جانبی مرسوم. با این حال، تنظیم فرکانس و ولتاژ ریزشبکه‌ها در حالت جزیره‌ای را باید به طور مستقل بررسی کرد، به خصوص در عدم حضور خدمات جانبی مرسوم (مثل ذخیره‌های گردان و غیرگردان). تنظیم فرکانس و لتاژ، و دیگر مسائل کیفیت توان وقتی بیشتر حائز اهمیت می‌شوند که منابع تولید پراکنده انرژی تجدید‌پذیر نیز در ریزشبکه حضور داشته باشند.

این مقاله برخی نتایج اولیه را بیان می‌کند که نشان دهنده توانایی استفاده از پاسخ تقاضا برای تنظیم فرکانس و ولتاژ در خروجی یک دیزل ژنراتور ایزوله است. روش تپه‌نوردی تطبیقی (AHC) به کار می‌رود تا فرکانس برای بارهای پاسخگو تنظیم شود. بر اساس تغییر فرکانس، میزانی از بارهای پاسخگو (فرض می‌شود آبگرمکن‌های برقی باشند) که باید در هر زمان عمل کنند، تعیین می‌شوند تا فرکانس در یک حد مطلوب حفظ شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی می‌تواند به طور موثری اختلافات فرکانس و ولتاژ گذرا و حالت دائم را بهبود دهد.

 

2. توصیف سیستم

برای اثبات این مفاهیم، در این مطالعه یک ریزشبکه کوچک جزیره‌ای در نظر گرفته شده است. این ریزشبکه شامل یک دیزل ژنراتور 3.125 MW، 2.4 kV است که به یک گاورنر سرعت و یک اکسایتر[4] (محرک)، به عنوان یک DG مجهز است و نیز دارای بارهای (پاسخگوی) ثابت و دینامیکی اکتیو است. پیکربندی سیستم در شکل1 نمایش داده شده است. در کل، یک دستگاه ذخیره‌ای هم بخشی از ریزشبکه است؛ با این حال، از آنجا که هدف این مقاله این است که توانمندی تپه‌نوردی تطبیقی (AHC) برای پایدارسازی فرکانس و ولتاژ را نشان دهد، دستگاه ذخیره‌ای در مطالعات شبیه‌سازی در نظر گرفته نشده و در شکل1 نیز نشان داده نشده است.

 

شکل1. پیکربندی سیستم ارائه شده.

کنترلر، سگینال تغییر فرکانس (Δf=f-f_ref) را به عنوان ورودی دریافت کرده و بر اساس آن، مقدار بار پاسخگو را تعیین می‌کند، که این بار لازم است غیرفعال یا فعال شده و فرکانس را در محدوده‌های مطلوب آن حفظ کند. این روش همچنین برای پایدارسازی ولتاژ موثر خواهد بود، که این موضوع در بخش IV نشان داده خواهد شد. این بدان علت است که ولتاژ خروجی ژنراتور بستگی به میزان توان مورد تقاضا از ژنراتور دارد. لذا، با کنترل بار پاسخگوی اکتیو، هم فرکانس و هم ولتاژ خروجی ریزشبکه به طور همزمان تنظیم می‌شوند.

این مطالعه برای پایدارسازی فرکانس در سطح توزیع، جائی که ریزشبکه‌ها معمولا در این سطح عمل می‌کنند، روی تنظیم بارهای مقاومتی متمرکز است. برای تنظیم فرکانس با کنترل بارهای مقاومتی سیستم، کنترل AHC (توصیف شده در بخش III) به کار می‌رود. نتایج امیدوارکننده شبیه‌سازی نشان دهنده توانایی استراتژی پاسخ تقاضای ارائه شده در تنظیم فرکانس و ولتاژ یک دیزل ژنراتور ایزوله است، که در نهایت به یک ریزشبکه اعمال خواهد شد. بار مقاومتی برابر 15% کل بار در نظر گرفته می‌شود، یعنی 15% کل بار را باید کنترل کرد. هر بار پاسخگو فرض می‌شود یک آبگرمکن برقی 4.5 kW باشد، که می‌تواند در حالت روشن یا خاموش باشد.

مدل دینامیکی موتور دیزلی به همراه گاورنر و کنترلر تحریک و نیز ژنراتور سنکرون از جعبه ابزار SimPowerSystems سیمولینک/ متلب استخراج می‌شوند [8]، که مبتنی بر استاندارد 421.5 IEEE است [9]. بار دینامیکی همانطور که در شکل2 ملاحظه می‌شود در چارچوب d-q مدل شده است. براساس تئوری چارچوب d-q [10]، جریان محورهای مستقیم و عمود (i_d و i_q) را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

 

 

 

 

شکل2. طرح مدلسازی بار دینامیکی اکتیو.

 

 که در این رابطه P و Q به ترتیب توان‌های اکتیو و راکتیو مطلبو بار مقاومتی بوده، و v_d، v_q (i_d ، i_q) ولتاژ (جریان) بار در چارچوب d-q هستند. برای تبدیل مقادیر از چارچوب abc به d-q و برعکس، از یک حلقه‌بسته فاز[5] (PLL) استفاده می‌شود [10]. مقادیر ولتاژ در چارچوب d-q از ولتاژ دو سر بار استخراج می‌شوند. جریان‌ محورهای d و  q که محاسبه شده‌اند از طریق بلوک dq0 به abc، به چارچوب abc منتقل می‌شوند.

 

3. استراتژی کنترل ارائه شده

استراتژی کنترلی ارائه شده، از طریق کنترل عملکرد EWH (آبگرمکن) های پاسخگو، فرکانس ریزشبکه جزیره‌ای را تنظیم می‌کند تا در هر لحظه از زمان تعادل بین تقاضا و تولید برقرار شود. به طور متوسط، مصرف برق آبگرمکن‌های خانگی حدود 11% کل مصرف برق را تشکیل می‌دهد و این مقدار در ساعات پیک تقاضا (بار) به بیش از 30% می‌رسد [5]، [6]. بنابراین، آبگرمکن‌های برقی می‌توانند در کاربردهای پاسخ تقاضا در پایدارسازی فرکانس و ولتاژ بسیار موثر باشند. وقتی تغییر فرکانس، Δf، منفی باشد (به علت تولید کم یا تقاضای زیاد)، آنگاه بخشی از بارهای پاسخگوی در حال کار خاموش(OFF)  خواهند شد. از طرف دیگر، وقتی Δf مثبت باشد، بخشی از بارهای پاسخگویی که در حال کار نیستند روشن (ON) خواهند شد. بنابراین، درصدی از آبگرمکن‌های برقی در وضعیت ON/OFF به طور پیوسته تنظیم می‌شوند، مطابق شکل3، تا فرکانس سیستم را در حد مطلوب حفظ کنند. از آنجا که آبگرمکن‌های برقی دارای توانایی ذخیره انرژی هستند، روشن و یا خاموش کردن آنها برای چند دقیقه، ممکن است تاثیر قابل‌توجهای روی سطح آسایش مشترکین سهیم نداشته باشد و شاید آنها حتی متوجه کنترل آبگرمکن‌های خود نباشند. علاوه بر این، درصد بار پاسخگوی سهیم در هر لحظه از زمان در حداقل مقدار خود حفظ می‌شود.

 

 

شکل3. ایده کنترل بار پاسخگو

 

تکنیک تپه‌نوردی تطبیقی (AHC) اعمال می‌شود تا درصدی از بار پاسخگو که باید در هر لحظه از زمان برای پایدارسازی فرکانس به کار رود، تعیین شود. این تکنیک ابتدا برای تعقیب بیشترین نقطه توان (MPPT) در سیستم‌های فوتوولتائیک معرفی شد [11], [12]. تپه‌نوردی اوریجینال شامل اختلال در نسبت کار[6] مبدل توان می‌شود که جریان آرایه PV را مختل می‌کند و همین موضوع در نهایت ولتاژ این آرایه را دچار اختلال می‌کند [11], [12]. به این ترتیب، نقطه عملکرد  سیستم‌های PV با توجه به تابش آفتاب و تغییرات دما به نقطه بیشینه توان متناظر حرکت خواهد کرد. در این مطالعه، تکنیک فوق برای پایدارسازی فرکانس به کار می‌رود. فلوچارت این عملکرد در شکل4 تشریح شده است. با در اختیار داشتن فرکانس واقعی، Δf را می‌توان محاسبه کرد. اگر Δf کمتر از مقدار آستانه از پیش تعیین‌شده باشد، سیستم‌ در حالت عملکرد امن قرار دادر. در غیر این صورت، مقدار مورد نیاز بار پاسخگوی روشن (یا خاموش) با توجه به علامت تغییر فرکانس خاموش (یا روشن) خواهد شد. این حلقه تا زمانی ادامه می‌یابد که تغییر فرکانس کمتر از مقدار آستانه شود.

 

 

شکل4. فلوچارت تکنیک تپه‌نوردی تطبیقی.

 

در الگورتیم اوریجینال تپه‌نوردی، یک پارامتر اختلال ثابتی تعریف می‌شود تا نقطه عملکرد را با یک نقطه توان بیشینه جدید حرکت دهد. در [12] نشان داده شده است که انتخاب این پارامتر در واقع مصالحه‌ای است بین پاسخ دینامیکی بهبودیافته و عملکرد حالت دائم. همچنین، نتیجه‌گیری شده است که ایده آل آن است که این پارامتر در طی مرحله گذرا بزرگ و در حالت دائم کوچک اختیار شود [12]. در این مطالعه، پارامتر اختلال M*Δf است، که M ثابت به کار رفته برای کم کردن مقیاس اختلاف فرکانس است، به گونه‌ای که درصد موردنیاز بارهای پاسخگو در هر نقطه نمونه k با استفاده از %بار در نقطه نمونه قبلی (k-1) بدست می‌آید، مطابق فلوچارت شکل4. یک مقدار بزرگتر برای M منجر به بهبود عملکرد دینامیکی می‌شود، اما در همان حال، باعث کنترل بارهای پاسخگوی بیشتری می‌شود که ممکن است روی سطح آسایش مشترکین سهیم تاثیر داشته باشد. به این طریق، وقتی اختلاف فرکانس بزرگ باشد، گام افزایشی (یا کاهشی) در تغییر بارهای پاسخگو نیز بزرگ است. از طرف دیگر، گام افزایشی در تغییر بارهای پاسخگو برای تغییر فرکانس کوچک، مقداری کوچک دارد. در این مطالعه M=0.1 است، که نه خیلی کوچک است و نه خیلی بزرگ. الگورتیم بکار رفته نیز هر 01/0 ثانیه یکبار آپدیت می‌شود.

در یک سیستم واقعی، احتمال دو نوع تاخیر در پاسخ وجود دارد؛ یکی مربوط است به پاسخ دینامیکی بارها و دیگر مربوط است به تاخیر در مخابرات. هر دو تاخیر را می‌توان در الگوریتم کنترلی در نظر گرفت تا از سوئیچینگ غیرضروری بارهای پاسخگو پیشگیری کرد. از آنجا که آبگرمکن‌های برقی بارهای کاملا مقاومتی هستند، لذا نسبت به تغییرات واکنش بسیار سریعی خواهند داشت. بنابراین، می‌توان فرض کرد که پاسخ آنها به تغییرات بدون تاخیر باشد [6]. همچنین، تاخیر زمانی از وقتی که یک درخواست توسط نهاد کنترلی اتخاذ می‌شود تا وقتی که تجهیز الکتریکی درخواست را دریافت کرده و روی آن عملی انجام دهد، باید برای ساختارهای اینترنتی موجون کمتر از 500 میلی‌ثانیه باشد، که این تاخیر را latency  (رکود) می‌نامند [13]. در این مطالعه، یک شبکه بیسیم به عنوان پروتکل مخابراتی بین نهاد کنترلی و بارها در نظر گرفته شده است که دارای تاخیر (رکود) کمتر از 20 میلی‌ثانیه است. همانطور که در بخش IV نشان داده خواهد شد، تاخیرهای بزرگتر باعث خواهند شد تا زمان نشست پاسخ فرکانسی بیشتر و طولانی‌تر شود.

در خدمات جانبی مرسوم، بیشترین اختلاف فرکانس مجاز برای یک سیستم قدرت حدود ±0.2 Hz است، در حالی که برای سیستم‌های قدرت کوچک با اینرسی کم، این مقدار می‌توان بزرگتر هم باشد. برای سیستم قدرت بریتانیا، این مقدار برای ±0.5 Hz است [2]. علاوه بر این،در سیستم قدرت بریتانیا، قبل از اینکه کنترلر به سیگنال تغییر فرکانس پاسخ دهد، باند مرده فرکانسی ±0.015 Hz حضور دارد. این مقدار برای سیستم قدرت آمریکای شمالی حدود ±0.01 Hz است. مطابق فلوچارت شکل4، در این مطالعه، آستانه تغییر فرکانس فرض می‌شود برابر ±0.05 Hz یا ±0.083%  فرکانس 60 هرتز باشد.

 

4. نتایج شبیه‌سازی

مطالعات شبیه‌سازی تحت شرایط مختلف بارگذاری انجام گرفت تا عملکرد استراتژی کنترلی ارائه شده ارزیابی شود. به منظور نشان دادن تغییرات مثبت و منفی فرکانس، توان مکانیکی موتور دیزلی به مقادیر بیشینه و کمینه مشخصی محدود شده بود، تا بتوان افزایش و یا کاهش فرکانس از مقدار فرکانس مرجع (60 هرتز) را بتوان شبیه‌سازی کرد.

 

1. بدون کنترل

شکل‌های5 و 6 پاسخ فرکانسی سیستم DG در غیاب کنترلر AHC را به ترتیب برای بارهای سبک و سنگین نشان می‌دهند. در این موارد، بار در لحظه t=10 ثانیه از مقدار 1.6 MW به سطح نشان داده شده در شکل‌ها تغییر می‌یابد. در مورد بار سبک، بارهای اکتیو مختلف از 1.2 MW تا 1.5 MW به کار می‌رود. به علت اینکه میزان تولید بیشتر از تقاضاست، فرکانس از مقدار نامی آن (60 هرتز) فراتر می‌رود. وقتی بار برابر 1.3 MW و یا بیشتر باشد، گاورنر سرعت DG در پایدارسازی فرکانس موثر است. با این حال، وقتی بار به مقدار 1.2 MW یا کمتر می‌رسد، گاورنر سرعت DG نمی‌تواند فرکانس را پایدار کند (شکل5). پاسخ فرکانسی سیستم در بارگذاری سنگین در شکل6 نشان داده شده است. گاورنر سرعت DG قادر است تا فرکانس را برای بار تا 3.2 MW پایدار کند. برای بارهای بیش از این مقدار، مثلا بار 3.3 MW، گاورنر سرعت نمی‌تواند فرکانس را پایدار کند.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

2. کنترلر فعال‌

در ادامه نتایج شبیه‌سازی نشان داده شده، عملکرد سیستم در دو حالت با هم مقایسه شده است: وقتی که کنترلر AHC فعال شده باشد و وقتی این کنترلر غیرفعال باشد. نتایج نشان می‌دهد که وقتی کنترلر فعال شده باشد عملکرد سیستم تحت شرایط بارگذاری مختلف بهبود می‌یابد. در همه موارد، فرض شده است که بارهای پاسخگوی ON/OFF برابر 15% کل بار باشند.

 

شکل5. افزایش فرکانس در حالت بار کم- بدون کنترل.

 

شکل6. کاهش فرکانس تحت بار سنگین- بدون کنترل. 

 

مورد اول: بارگذاری سبک- کاهش در بار

مطابق شکل7 (a) بار 1.5 MW به طور ناگهانی در لحظه t=10 ثانیه به بار 1.3 MW سوئیچ می‌شود. کران بالا و پایین بارهای پاسخگو نیز در این شکل نمایش و نامگذاری شده‌اند.

 

شکل7. (a) توان بار پاسخگو، (b) فرکانس و مقدار RMS ولتاژ: P_load = 1.3 MW .

 

مطابق شکل، 51% بارهای پاسخگو به تدریج توسط AHC روشن می‌شوند (در مدار قرار می‌گیرند) تا باعث پایداری فرکانس شوند. پروفیل‌های فرکانس و ولتاژ در شکل7 (b) نمایش داده شده‌اند. از این شکل واضح است که رفتار گذرای پاسخ فرکانسی با اعمال کنترلر بهبود می‌یابد. همچنین آشکار است که نوسانات بخش گذرای ولتاژ خروجی DG با فعال شدن کنترلر AHC کاهش می‌یابد.

شکل8 پاسخ فرکانس و ولتاژ ژنراتور را در حالت یک تغییر ناگهانی در تقاضا (بار) از مقدار 1.5 MW به 1.2 MW در زمان t=10 ثانیه نشان می‌دهد. شکل8 (a) نشان دهنده تغییر بار، کران بالا و پایین تقاضای بار، و پاسخ بارهای پاسخگو در جهت پایدارسازی فرکانس و ولتاژ است. از این شکل می‌توان متوجه شد که 79% بارهای پاسخگو (که در وضعیت خاموش OFF بودند) در حالت ماندگار روشن ON می‌شوند تا فرکانس را در مقدار مطلوب آن پایدار کنند، در حالی که فرکانس در حالت بدون کنترل از حدود خود تجاوز خواهد کرد، شکل8 (b). همچنین از این شکل به وضوح می‌توان دید که نوسانات ولتاژ ژنراتور تحت کنترل AHC به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد و ولتاژ نیز در حالت ماندگار (دائم) در یک سطح مطلوبی پایدار شده است.

 

شکل8. (a) توان بار پاسخگو، (b) فرکانس و مقدار RMS ولتاژ: P_load = 1.2 MW.

 

مورد 2: بارگذاری سنگین- افزایش در بار

در این مورد، بار به طور ناگهانی از مقدار 3.0 MW به 3.2 MW افزایش می‌یابد، شکل9 (a). تقاضای بار نیز برای هر دو حالت بدون کنترل و با کنترلر AHC در شکل نمایش داده شده است. می‌توان ملاحظه کرد که در حالت دائم، 29% بارهای پاسخگو (که قبلا روشن ON) بودند، خاموش می‌شوند تا پاسخ فرکانس مطابق شکل9 (b) بهبود یابد. علاوه بر این، مجدد وقتی از کنترلر AHC استفاده می‌شود، ریپل‌های ولتاژ به طور قابل‌توجهی از بین رفته و ولتاژ پایدار باقی می‌ماند.

مطابق شکل10 (a)، بار 3 MW به طور ناگهانی به مقدار 3.3 MW افزایش می‌یابد. حدود بالا و پایین تقاضای بار نیز با در نظر گرفتن 15% بار پاسخگو در کنار تقاضای بار برای هر دو حالت بدون کنترل و با کنترلر AHC ، در ادامه نشان داده شده است. با خاموش کردن 56% بارهای پاسخگو که قبلا روشن ON بودند، فرکانس سیستم در محدوده استاندارد باقی می‌ماند. شکل10(b) پروفیل فرکانس و ولتاژ سیستم را نشان می‌دهد. کنترلر AHC ارائه شده، فرکانس را پایدار می‌کند، در حالی که وقتی کنترلر فعال نباشد، فرکانس از حدود خود تجاوز خواهد کرد. همانند موارد پیشین، در حضور کنترلر AHC ولتاژ نیز پایدار می‌شود.

 

 

شکل9. (a) توان بار پاسخگو، (b) فرکانس و مقدار RMS ولتاژ: P_load = 3.2 MW.

 

شکل10.(a) توان بار پاسخگو، (b) فرکانس و مقدار RMS ولتاژ: P_load = 1.3 MW.

 

3. تاثیر تاخیر بر روی پاسخ فرکانس

نتایج شبیه‌سازی بیان شده در فوق همه برای تاخیر 20 میلی‌ثانیه بدست آمده‌اند. برای تاخیرهای بیشتر، مدت زیادی طول می‌کشد تا بارهای پاسخگو فرمان‌های کنترلی را از AHC دریافت کنند، و در نتیجه پاسخ آنها در کنترل فرکانس با تاخیر مواجه خواهد شد. شکل11 تاثیر تاخیرهای طولانی بر رفتار گذرای پاسخ‌های فرکانس تحت بارگذاری سبک (1.3 MW) را نشان می‌دهد. از این شکل واضح است که برای تاخیرهای کم، در طی دوره گذرا کنترلر بسیار موثر است.

 

 

شکل11. تاثیر تاخیر بر روی پاسخ فرکانس، P_load = 1.3 MW.

 

شکل12 نتایج شبیه‌سازی مشابهی را برای بار 1.2 MW نشان می‌دهد. می‌توان دید که در شرایط بدون کنترل، گاورنر سرعت قادر به پایدارسازی فرکانس نیست، اما فرکانس در حضور کنترلر پایدار می‌شود. با این حال، وقتی تاخیر افزایش می‌یابد، شاهد نوسانات بیشتری در پاسخ فرکانس هستیم.

 

شکل12. تاثیر تاخیر روی پاسخ فرکانس، P_load = 1.2 MW.

 

5. کار آینده

در این مطالعه، وقتی تغییر فرکانس خارج از حدود باند مرده باشد، میزان درصد بار پاسخگوی موردنیاز برای پایدارسازی فرکانس در هر 01/0 ثانیه آپدیت می‌شود. تحت این شرایط، این مقدار بار پاسخگوی دستکاری شده لزوما کمترین مقدار ممکن جهت بازگرداندن فرکانس به مقدار مرجع آن نیست. این بدان علت است که بار پاسخگو سریع‌تر از اینرسی سیستم تغییر می‌کند. با اینکه الگوریتم فعلی در آغاز تغییر فرکانس جهت بهبود رفتار گذرای آن مفید خواهد بود؛ اما می‌تواند سطح آسایش مشترکین را کاهش دهد. کار آینده شامل یافتن روش‌هایی برای پایدارسازی فرکانس خواهد شد طوری که کمترین مقدار بار پاسخگو دیسپاچینگ (توزیع) شود.  

 

6. نتیجه‌گیری

در این مقاله برای یک ریزشبکه جزیره‌ای، یک استراتژی کنترل فرکانس مبتنی بر پاسخ تقاضا به کمک روش تپه‌نوردی تطبیقی (AHC) ارائه شد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که پاسخ تقاضا می‌تواند به خوبی در ریزشبکه جزیره‌شده اعمال گردد تا پروفیل فرکانس و ولتاژ به طور همزمان تنظیم و تصحیح شود. همچنین نشان داده شد که بخش گذرای پروفیل فرکانس تحت اغتشاشات ناگهانی بار بهبود می‌یابد. روش ارائه شده برای کاربردهای شبکه هوشمند مفید و مناسب است، جائی که کنترل بارهای پاسخگو اط طریق یک ارتباط دوطرفه قوی محقق می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

---

[1] Islanded microgrid

[2] Adaptive Hill Climbing (AHC)

[3] Load shedding

[4] exciter

[5] Phase Locked-Loop

[6] Duty ratio