مدل‌سازی قابلیت اطمینان مزرعه فتوولتاییک با استفاده از مدل مارکوف
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتر
1 - دانشگاه فردوسی مشهد
2 - دانشگاه تهران
کلید واژه: قابلیت اطمینانمزرعه فتوولتائیکمارکوفشبیه‌سازی,
چکیده مقاله :
استفاده از واحدهای فتوولتاییک در شبکه قدرت و مشارکت آنها در تأمین بار سیستم، رشد فزاینده‌ای در سال‌های اخیر داشته است به طوری که ظرفیت کل نصب‌شده فتوولتاییک در جهان از GW 5/1 در سال 2000 به صورت نمایی به GW 402 در سال 2017 رسیده است. در این تحقیق روشی تحلیلی برای ارزیابی قابلیت اطمینان مزارع بزرگ فتوولتاییک با در نظر گرفتن تغییرات توان ورودی و همچنین شاخص‌های قابلیت اطمینان اجزای واحد فتوولتاییک ارائه شده که می‌تواند برای تخمین انرژی سالانه تولیدی واحد فتوولتاییک و همچنین محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از مدل مارکوف، روش فراوانی و تداوم برای مدل‌سازی واحد فتوولتاییک همانند واحدهای چندحالته مورد استفاده قرار می‌گیرد و احتمال، فرکانس وقوع و نرخ گذر هر حالت بر مبنای اطلاعات آماری تابش خورشید و خصوصیات عملکردی واحد فتوولتاییک می‌تواند به دست آید. به دلیل وجود تعداد زیاد حالات تابش خورشید و عملکردی ماژول‌های فتوولتاییک از الگوریتم k-means برای دسته‌بندی داده‌ها استفاده شده است. برای نشان‌دادن کارامدی مدل مذکور نتایج حاصل بر روی شبکه تست RBTS مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. نتایج تحقیق بیانگر بالابودن حاشیه ظرفیت با استفاده از شاخص LOLF نسبت به استفاده موردی از شاخص LOLE است و دلیل این موضوع، طبیعت تصادفی تابش خورشید در مقایسه با واحدهای مرسوم می‌باشد. از این رو اهمیت مطالعه شاخص‌های قابلیت اطمینان وابسته به فرکانس در این سیستم‌ها مشهود است.
Utilization of photovoltaic units in power networks and their participation in the power supply has increased in recent years. Total world capacity of PV units has grown exponentially from 1.5 GW in 2000 to about 300 GW in 2016. This paper presents an analytical method for evaluating the reliability of large photovoltaic farms with regard to the changes in input power and reliability indices of unit components. The proposed method is not only capable of estimating the annual energy production of the photovoltaic units, but also able to calculate the system reliability indices. With Markov approach, Frequency and Duration method is utilized in order to model a photovoltaic farm similar to the multistate conventional units. Probability, frequency and transition rate of each state is obtained using the statistical data of solar radiation as well as operational characteristics of a photovoltaic unit. Due to the large number of solar radiation and PV modules operational states, k-means clustering algorithm is used for data classification. This analytical method is applied to the RBTS to demonstrate the effectiveness of developed approach. Capacity credit using LOLF index, is more than what obtained in the case of LOLE index. This observation can be explained through the variable nature of solar radiation in comparison with conventional units. Hence there is a need to obtain a model which reflects the frequency based reliability indices of PV systems.