مهندسی برق

پایان نامه برق قدرت ارائه ساختار جدید برای اینورترهای چند سطحی با تعداد منابع ولتاژ dc کمتر

دانشکده­ی فنی و مهندسی-گروه مهندسی برق

 

 

پایان نامه برای دریافت درجه­ کارشناسی ارشد  «M.Sc.»

دانلود مقاله و پایان نامه

گرایش: قدرت

 

عنوان:

تاثیر قطار و  راه ­آهن برقی بر تغییرات و انحنای منحنی بار

 

استاد راهنما:

 

استاد مشاور:

 

نگارش:



(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
مطالعات بار بخشهای گسترده­ای از مباحث مربوط به صنعت برق و انرژی الکتریکی مصرفییک کشور را در بر می­گیرد. میزان انرژی الکتریکی مصارف مختلف نیز از عوامل مختلفی، نظیر پارامترهای محیطی، زمانی و رشد اقتصادی و جمعیتی تأثیر می­پذیرند. ضرورتها و انگیزه­های مختلفی از جمله ضرورت جلوگیری از رشد غیر منطقی بار و شاخصه های تولید، ضرورت کاهش و کنترل میزان سرسام آور پرداخت یارانه، مسائل زیست محیطی، گسترش بهره­ گیری از برق هسته­ای، کاهش خاموشیها، گرایش به بهینه سازی به جای ظرفیت سازی و سود بهینه سازی در بازار برق، کنترل مصرف توسط مدیریت سمت تقاضا را اجتناب ناپذیر کرده است. از طرف دیگر لزوم افزایش سهم ناوگان ریلی برقی در جابجایی بار و مسافر، ما را به سمت استفاده از قطارهای برقی جهت کمک به تسطیح بخشی از منحنی بار سوق می­دهد. برنامه ریزی جهت بهره ­برداری از راه­آهن برقی در زمان بار پایه، علاوه بر کمک به افزایش ضریب بار، موجب آسانتر شدن مساله در مدار قرار گرفتن نیروگاهها و پخش اقتصادی بار خواهد شد. در غیر اینصورت، این بار وارد شده به شبکه، حتی می ­تواند باعث بدتر شدن شاخصهای منحنی بار به دلیل همزمانی ورود آن با زمان اوج مصرف شود. راه آهن برقی تنها یکی از ابزارهای کمک به تسطیح منحنی بار می­باشد، چرا که هر مصرف کننده صنعتییا غیر صنعتی بزرگ دیگر در صورت برنامه ­ریزی صحیح مصرف می­توانند کمک کننده باشند. در این پایان نامه از راه آهن برقی برای کمک به تسطیح بخشی از منحنی بار استفاده شده است. در ابتدا مشخصات منحنی حداکثر شدن انرژی مصرفی در راه آهن برقی در طول دوره میان باری و بار پایه محاسبه شده و سپس با بکارگیری این مشخصات، برنامه ریزی حرکت با بهره گرفتن از روش های هوشمند صورت گرفته است. در انتها نیز با مقایسه نتایج روش های به کار رفته و زمان اجرای آنها، بهترین روش برنامه ریزی حرکت قطارها معرفی شده است.

پایان نامه ها

کلمات کلیدی: مدیریت سمت تقاضا- منحنی بار الکتریکی- راه­آهن برقی- الگوریتم ژنتیک- الگوریتم اجتماعبهینه ذرات- دره زدایی- PSO- GA- DSM
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
فصل اول
کلیات تحقیق.
۱
۱-۱
دیدگاه های تولید.
۲
۱-۲
بیان مساله
۳
۱-۳
عوامل موثر بار
۱۱
۱-۳-۱
تاثیر پارامترهای محیطی بر بار مصرفی.
۱۲
۱-۳-۲
تاثیر زمان بر بار مصرفی
۱۵
۱-۴
منحنی تداوم بار
۱۶
۱-۵
ضرورتها و انگیزه­ها.
۲۰
۱-۵-۱
ضرورتها.
۲۰
۱-۵-۱-۱
ضرورت جلوگیری از رشد غیر منطقی بار و شاخصه های تولید.
۲۰
۱-۵-۱-۲
ضرورت استفاده از کنتورهای چند تعرفه
۲۹
۱-۵-۱-۳
ضرورت کاهش و کنترل میزان سرسام آور پرداخت یارانه.
۳۰
۱-۵-۲
انگیزه­ها.
۳۰
۱-۵-۲-۱
مسائل زیست محیطی.
۳۰
۱-۵-۲-۱-۱
مسائل زیست محیطی نیروگاه ها در مرحله ی ساخت.
۳۱
۱-۵-۲-۱-۲
مسائل زیست محیطی نیروگاه ها در مرحله بهره برداری.
۳۲
۱-۵-۲-۲
افزایش سهم ناوگان ریلی در جابجایی بار و مسافر
۳۴
۱-۵-۲-۳
برق هسته ای.
۳۵
۱-۵-۲-۴
کاهش خاموشیها .
۳۶
۱-۵-۲-۵
گرایش به بهینه سازی به جای ظرفیت سازی.
۳۹
۱-۵-۲-۵-۱
سهم بهینه سازی در برنامه ریزی بلندمدت چهار ایالت شمال غرب آمریکا
۴۰
۱-۵-۲-۵-۲
برنامه ۲۰ ساله در بریتیش کلمبیا- کانادا.
۴۰
۱-۵-۲-۶
حمل و نقل برقی
۴۲
۱-۵-۲-۷
سود بهینه سازی در بازار برق
۴۳
۱-۶
مدیریت سمت تقاضا.
۴۴
۱-۶-۱
پیک سائی
۴۶
۱-۶-۲
دره زدایی.
۴۸
۱-۶-۳
جابجایی بار
۴۸
۱-۶-۴
انعطاف پذیر کردن بار
۵۰
۱-۶-۵
صرفه جویی راهبردی.
۵۱
۱-۶-۶
رشد بار راهبردی.
۵۱
۱-۷
مدیریت مستقیم بار.
۵۲
۱-۸
اصلاح منحنی بار با مبادله برق بین کشورها
۵۳
۱-۹
اصلاح منحنی بار و بارهای با توان مصرفی بالا.
۵۴
۱-۱۰
اقدامات صورت گرفته جهت اصلاح، کنترل و مدیریت مصرف.
۵۶
۱-۱۰-۱
سیاستهای تدوین قوانین و مقرارت .
۵۶
۱-۱۰-۲
سیاستهای کمکهای مالی و تسهیلاتی.
۵۷
۱-۱۰-۳
سیاستهای مدیریت بار.
۵۷
۱-۱۰-۳-۱
سیاستهای تعرفه برق
۵۷
۱-۱۰-۳-۲
سیاستهای نصب کنتورهای چند تعرفه
۵۸
۱-۱۰-۳-۳
سیاستهای تغییر ساعت کشور.
۵۸
۱-۱۰-۳-۴
سیاستهای تغییر ساعت کار اصناف.
۵۸
۱-۱۰-۴
سیاستهای توسعه لامپهای کم مصرف.
۵۹
۱-۱۰-۵
سیاستهای تبادل برق با کشورهای همجوار
۵۹
۱-۱۰-۶
سیاستهای تدوین استاندارد تجهیزات برقی خانگی.
۵۹
۱-۱۰-۷
سیاستهای مدیریت مصرف انرژی الکتریکی در صنعت
۶۰
۱-۱۰-۸
سیاستهای مدیریت مصرف انرژی الکتریکی در ساختمان
۶۱
۱-۱۰-۹
سیاستهای آموزش و آگاه سازی
۶۱
۱-۱۰-۱۰
سیاستهای تحقیق و توسعه
۶۲
۱-۱۱
فرضیه ­ها.
۶۲
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
۶۳
۲-۱
اقدامات پیشین صورت گرفته.
۶۴
فصل سوم
مواد و روشها.
۱۰۲
۳-۱
الگوریتم ژنتیک.
۱۰۳
۳-۱-۱
جمعیت اولیه
۱۰۳
۳-۱-۲
مرتب سازی.
۱۰۴
۳-۱-۳
حذف افراد ضعیف و انتخاب افراد نخبه
۱۰۴
۳-۱-۴
انتخاب جفت ها جهت جفت شدن.
۱۰۵
۳-۱-۴-۱
جفت شدن از بالا به پائین
۱۰۵
۳-۱-۴-۲
انتخاب جفت ها بصورت تصادفی.
۱۰۵
۳-۱-۴-۳
انتخاب جفت های تصادفی وزن دهی شده
۱۰۶
۳-۱-۴-۳-۱
وزن رتبه
۱۰۶
۳-۱-۴-۳-۲
وزن هزینه
۱۰۶
۳-۱-۴-۴
انتخاب جفت ها بصورت مسابقه ای (تورنمنتی)
۱۰۷
۳-۱-۵
جفت گیری وترکیب جفت ها
۱۰۸
۳-۱-۶
جهش.
۱۰۸
۳-۲
الگوریتم اجتماع ذرات.
۱۱۰
۳-۲-۱
توپولوژی ذرات
۱۱۰
۳-۲-۱-۱
توپولوژی بهینه سراسری (ستاره).
۱۱۰
۳-۲-۱-۲
توپولوژی بهینه ی محلی (توپولوژی حلقوی).
۱۱۱
۳-۲-۱-۳
توپولوژی مربعی (نیومن)
۱۱۱
۳-۲-۲
معادلات سرعت وجابجایی در حرکت ذرات
۱۱۱
فصل چهارم
نتایج
۱۱۴
۴-۱
تشریح مساله.
۱۱۵
۴-۲
تسطیح منحنی بار با توان مصرفی پیشنهادی نیم­سینوسی.
۱۱۷
۴-۲-۱
روش های برنامه ­ریزی حرکت قطارهای برقی
۱۱۸
۴-۲-۱-۱
بررسی تمام حالات ترتیب حرکت قطارها.
۱۱۹
۴-۲-۱-۲
استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت یافتن زمان حرکت هر قطار.
۱۲۹
۴-۲-۱-۳
استفاده از الگوریتم اجتماع بهینه ذرات جهت یافتن زمان حرکت هر قطار
۱۳۰
۴-۴
مشخصات الگوریتمهای ژنتیک و اجتماع بهینه ذرات به کار رفته.
۱۳۱
۴-۵
مقایسه زمانهای اجرا
۱۳۱
فصل پنجم
بحث و نتیجه گیری.
۱۳۳
۵-۱
نتیجه گیری.
۱۳۴
۵-۲
مقایسه با اقدامات پیشین
۱۳۶
۵-۳
پیشنهادات
۱۳۷
۵-۳-۱
بهبود ضریب بار با گسترش بارهاگرمایشی.
۱۳۷
۵-۳-۲
بهبود ضریب بار با بهره گرفتن از خودروهای الکتریکی.
۱۳۸
مراجع
۱۳۹
 
 
فهرست جدولها
۱-۱
مقایسه ی رشد مصرف در روز وقوع حداقل بار سالهای ۷۸ و ۸۴
۸
۱-۲
مقایسه ی رشد مصرف در روز حداکثر بار سالهای ۷۸ و ۸۴٫
۸
۱-۳
مقادیر ضریب بار طی سالهای ۷۳ تا ۸۴٫
۱۷
۱-۴
حداکثر نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال ۸۷٫
۱۸
۱-۵
حداقل نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال ۸۷
۱۹
۱-۶
حداکثر نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال ۸۸٫
۱۹
۱-۷
حداقل نیاز مصرف، انرژی روزانه و ضریب بار در سال ۸۸
۱۹
۱-۸
پیک بار شبکه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ١٣٩۵ به ازای سناریوی ادامه وضع موجود (مگاوات) .
۲۱
۱-۹
پیک بار شبکه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ١٣٩۵ به ازای سناریوی رشد معتدل (مگاوات).
۲۱
۱-۱۰
پیک بار شبکه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ١٣٩۵ به ازای سناریوی رشد سریع (مگاوات)
۲۱
۱-۱۱
انرژی الکتریکی مورد نیاز در ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ١٣٩۵ به ازای سناریوی ادامه وضع موجود(گیگاوات ساعت).
۲۲
۱-۱۲
انرژی الکتریکی مورد نیاز در ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ١٣٩۵ به ازای سناریوی رشد معتدل (گیگاوات ساعت).
۲۳
۱-۱۳
انرژی الکتریکی مورد نیاز در ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ١٣٩۵ به ازای سناریوی رشد سریع (گیگاوات ساعت).
۲۳
۱-۱۴
میانگین شاخص انتشار گازهای آلاینده و گلخانه­ای از بخش نیروگاهی کشور طی سالهای ۸۰ تا ۸۷ (گرم بر کیلووات ساعت).
۳۳
۱-۱۵
میزان انتشار گازهای آلاینده و گلخانه­ای نیروگاههای وزارت نیرو بر اساس نوع نیروگاه در سال ۸۷ (تن)
۳۳
۱-۱۶
مقدار انتشار انواع آلاینده­ها در نیروگاههای کشور به تفکیک نوع سوخت مصرفی در سال ۱۳۸۷ (تن)
۳۴
۱-۱۷
علل گرایش به ظرفیت سازی به جای بهینه سازی
۳۹
۱-۱۸
پیش بینی انرژی الکتریکی مورد نیاز بخش حمل و نقل در ایران (گیگاوات ساعت).
۴۳
۱-۱۹
انرژی الکتریکی مورد نیاز بخش حمل و نقل در ایران تا سال ۱۳۹۵ بر اساس اهداف سند چشم انداز (گیگاوات ساعت)
۴۳
۴-۱
معرفی حالات مختلف حرکت قطارها
۱۲۰
فهرست شکلها
۱-۱
تغییرات بار فصل بهار طی سالهای ۸۴ تا ۸۸ .
۴
۱-۲
تغییرات ۲۴ ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل بهار سال ۸۴
۴
۱-۳
تغییرات بار فصل تابستان طی سالهای ۸۴ تا ۸۸ .
۴
۱-۴
تغییرات ۲۴ ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل تابستان سال ۸۴
۵
۱-۵
تغییرات بار فصل پاییز طی سالهای ۸۴ تا ۸۸٫
۵
۱-۶
تغییرات ۲۴ ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل پاییز سال ۸۴
۵
۱-۷
تغییرات بار فصل زمستان طی سالهای ۸۴ تا ۸۸٫
۶
۱-۸
تغییرات ۲۴ ساعته نیاز مصرف شبکه سراسری در فصل زمستان سال ۸۴
۶
۱-۹
پیک بار سالیانه شبکه سراسری طی سالهای ۷۰ تا ۸۸
۹
۱-۱۰
مقایسه رشد تولید برق در ایران با سایر کشورها
۹
۱-۱۱
سهم بارهای مختلف در مصرف انرژی الکتریکی.
۱۰
۱-۱۲
پیک بار هفتگی شبکه سراسری در سالهای ۸۴ تا ۸۸
۱۱
۱-۱۳
متوسط دمای حداکثر شهرهای اهواز، تهران و تبریز در ۸۴ تا ۸۸
۱۱
۱-۱۴
منحنی انرژی مصرفی روزانه در هفته پیک کل سیستم.
۱۳
۱-۱۵
منحنی انرژی مصرفی روزانه در هفته پیک منطقه معتدل(تهران).
۱۴
۱-۱۶
منحنی انرژی مصرفی روزانه در هفته پیک منطقه گرمسیر(خوزستان)
۱۴
۱-۱۷
منحنی بار روزهای هفته تابستان و چند روز خاص به نسبت پیک بار سال ۸۸٫
۱۵
۱-۱۸
منحنی تداوم بار در سالهای ۷۸ و ۸۴٫
۱۶
۱-۱۹
منحنی تداوم بار سال ۸۸٫
۱۷
۱-۲۰
منحنی تداوم بار سالهای ۷۸ و ۸۴
۱۸
۱-۲۱
پیک بار سالانه شبکه سراسری برق ایران طی سالهای ١٣٨۶ تا ۱۳۹۵
۲۲
۱-۲۲
قدرت نامی نیروگاههای کشور از سال ۷۸ تا ۸۸
۲۴
۱-۲۳
قدرت نامی نیروگاههای بخار کشور از سال ۷۸ تا ۸۸٫
۲۴
۱-۲۴
قدرت نامی نیروگاههای گازی کشور را به تفکیک سن.
۲۵
۱-۲۵
قدرت نامی نیروگاههای برقآبی کشور را به تفکیک سن.
۲۵
۱-۲۶
روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز
۲۶
۱-۲۷
روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز
۲۷
۱-۲۸
سهم عوامل مختلف را در بروز خاموشیها در سال ۸۴٫
۲۷
۱-۲۹
سهم عوامل مختلف را در بروز خاموشیها در سال ۸۸٫
۲۸
۱-۳۰
روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز، سال ۸۴
۲۸
۱-۳۱
روند ضریب ذخیره تولید در روز حداکثر نیاز مصرف همزمان نسبت به قدرت عملی در همان روز، سال ۸۸
۲۹
۱-۳۲
نیاز مصرف در برنامه ۲۰ ساله آینده با فرض اجرا نکردن برنامه ­های مدیریت مصرف
۴۱
۱-۳۳
کاهش حدود ۲۰ درصدی کل نیاز مصرف در سال ۲۰۲۵ با فرض اجرای برنامه ­های مدیریت مصرف.
۴۱
۱-۳۴
مصرف نهایی برق در بخش مترو کشورهای پیشرفته دنیا و مقایسه آن با ایران در سال ۲۰۰۶٫
۴۲
۱-۳۵
برنامه پیک سایی مدیریت سمت تقاضا.
۴۷
۱-۳۶
برنامه دره­زدایی مدیریت سمت تقاضا
۴۸
۱-۳۷
برنامه جابجایی بار مدیریت سمت تقاضا.
۴۹
۱-۳۸
برنامه انعطاف پذیر کردن بار مدیریت سمت تقاضا
۵۰
۱-۳۹
برنامه صرفه جویی مدیریت سمت تقاضا
۵۱
۱-۴۰
برنامه رشد بار مدیریت سمت تقاضا.
۵۲
۱-۴۱
منحنی بار کشور ترکیه.
۵۴
۱-۴۲
میزان کاهش اوج بار شیکه سراسرسی با اجرای برنامه تعطیلات صنایع بزرگ.
۵۵
۱-۴۳
انرژی مصرفی فولاد مبارکه در تابستان ۸۸٫
۵۵
۱-۴۴
انرژی مصرفی فولاد اهواز در تابستان ۸۸٫
۵۵
۱-۴۵
انرژی مصرفی کارخانه ایرالکو در تابستان ۸۸
۵۶
۳-۱
فلوچارت الگوریتم ژنتیک.
۱۰۹
۴-۱
منحنی بار مصرفی ایران.
۱۱۶
۴-۲
منحنی توان مصرف پیشنهادی گنبدی قطارها جهت تسطیح منحنی بار
۱۱۷
۴-۳
منحنی توان مصرفی قطار a در یک دوره تناوب سیر
۱۱۸
۴-۴
منحنی توان مصرفی قطار b در یک دوره تناوب سیر.
۱۱۹
۴-۵
منحنی توان مصرفی قطار c در یک دوره تناوب سیر
۱۱۹
۴-۶
منحنی توان مصرفی قطار d در یک دوره تناوب سیر.
۱۱۹
۴-۷
حالت ۱ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۱
۴-۸
حالت ۲ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۱
۴-۹
حالت ۳ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۱
۴-۱۰
حالت ۴ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۲
۴-۱۱
حالت ۵ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۲
۴-۱۲
حالت ۶ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۲
۴-۱۳
حالت ۷ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۳
۴-۱۴
حالت ۸ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۳
۴-۱۵
حالت ۹ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۳
۴-۱۶
حالت ۱۰ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۴
۴-۱۷
حالت ۱۱ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۴
۴-۱۸
حالت ۱۲ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۴
۴-۱۹
حالت ۱۳ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۵
۴-۲۰
حالت ۱۴ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۵
۴-۲۱
حالت ۱۵ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۵
۴-۲۲
حالت ۱۶ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۶
۴-۲۳
حالت ۱۷ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۶
۴-۲۴
حالت ۱۸ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۶
۴-۲۵
حالت ۱۹ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۷
۴-۲۶
حالت ۲۰ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۷
۴-۲۷
حالت ۲۱ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۷
۴-۲۸
حالت ۲۲ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۸
۴-۲۹
حالت ۲۳ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۸
۴-۳۰
حالت ۲۴ ترتیب حرکت قطارهای برقی
۱۲۸
۴-۳۱
منحنی منتج از حرکت قطارها طبق برنامه زمانبندی الگوریتم ژنتیک
۱۳۰
۴-۳۲
منحنی منتج از حرکت قطارها طبق برنامه زمانبندی الگوریتم اجتماع بهینه ذرات.
۱۳۱
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول
 
کلیات تحقیق
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
مطالعات بار بخشهای گسترده­ای از مباحث مربوط به صنعت برق و انرژی الکتریکی یک کشور را در بر می­گیرد. این مطالعات جهت شناسایی و آنالیز عوامل مؤثر بر انرژی الکتریکی مصرفی صورت می­گیرد، که قسمت عمده ای از این مطالعات روی تغییرات بار، تغییرات روند پیک بار سالانه و برآورد مصارف بخشهای مختلف، طی سال های آتی صورت می­گیرد.

99