دانلود ترجمه مقاله روشی برای برنامه‌ریزی نیروگاه‌های توان هیبریدی باتری – بادی – خورشیدی

1. مقدمه 2. تشریح مساله 3. روش تحقیق پیشنهادی 4. دیتابیس ها 5. نتایج و بحث و بررسی 6. نتیجه گیری

چکیده – هدف از این مطالعه، ارائه روشی برای نیروگاه‌های برق بادی-خورشیدی ترکیبی با استفاده بهینه از منابع انرژی تجدیدپذیر با پشتیبانی فن‌آوری ذخیره‌سازی انرژی در باتری است. مهمترین مزیت طراحی سیستم انرژی خورشیدی- بادی ترکیبی این مساله است که هم انرژی خورشیدی و هم انرژی باد از نظر مشخصات توان مکمل یکدیگر هستند. ترکیب سودمند انرژی‌های بادی و خورشیدی با نسبت بهینه می‌تواند به مزایای فراوانی برای نیروگاه‌های ترکیبی بادی – خورشیدی داشته باشد. از جمله این مزایا می‌توان به هموار کردن توان ادواری، قابلیت اطمینان بالاتر و در دسترس بودن (عدم قطعی) اشاره کرد. با این حال، چالش‌های بالقوه ادغام آن در شبکه‌های برق را نمی‌توان نادیده گرفت. یک راه‌حل بالقوه استفاده از یکی از فن‌آوری‌های ذخیره انرژی است. با این وجود، همه آن‌ها برای چنین کاربردهایی، به ویژه در مقیاس بزرگ، بسیار گران هستند. بنابراین، محاسبات ظرفیت بهینه برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی برای تحقق کامل منافع ضروری هستند. در حال حاضر، فن‌آوری ذخیره انرژی به عنوان یکی از نویدبخش‌ترین گزینه‌ها برای کاربردهای انرژی تجدیدپذیر در نظر گرفته می‌شود. هدف این تحقیق استفاده از فن‌آوری ذخیره باتری است و یک روش کلی برای محاسبات ظرفیت بهینه برای سیستم‌های ترکیبی بادی-خورشیدی پیشنهاد شده است. مقدمه: تولید برق سنتی در نیروگاه‌های برق اصلی صورت می‌گیرد که شامل نیروگاه‌های بزرگ تولید انرژی با استفاده ازحجم عظیمی سوخت‌های فسیلی است. استفاده از سوخت‌های فسیلی متداول اثرات نامطلوبی بر محیط‌زیست دارد (انتشار دی‌اکسید کربن و مشکلات دفع زباله‌های هسته‌ای). به خاطر افزایش سریع مصرف انرژی در سطح جهانی و کاهش سوخت‌های فسیلی، توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر به مهم‌ترین و امیدبخش‌ترین حوزه مهندسی برق و فن‌آوری مدرن تبدیل شده است. کاهش وابستگی به سوخت‌های متعارف، بهبود امنیت انرژی، و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای برخی از مهم‌ترین مزایای حاصل از انرژی‌های تجدیدپذیر (RE) هستند. تجدید ساختار سیستم‌های قدرت الکتریکی به دلیل افزایش استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر در تولید برق کاملا محسوس است. عوامل مهم دیگر مانند سازگاری با محیط زیست، مزایای اقتصادی، و پیشرفت‌های تکنولوژیکی در سیستم‌های توزیع باعث افزایش استفاده از سیستم‌های تجدیدپذیر شده‌اند [۱]. با این حال، استفاده از RE ها در مقیاس بزرگ و دستیابی به گسترش حداکثری منابع در سیستم‌های قدرت یک کار سخت و چالش‌برانگیز است. موانع مختلفی باید توسط صنعتگران و محققان در زمینه مهندسی برق از پیشرو برداشته شود تا انرژی‌های تجدیدپذیر به شیوه‌ای موثر بهره‌برداری شوند. در حوزه RE نیاز مبرمی به ایده‌های مبتکرانه و خلاقانه وجود دارد که بتواند به توسعه این فن‌آوری کمک کند. در سال‌های اخیر، در دسترس بودن صفحات خورشیدی با قیمت‌های ارزان‌تر به پیدایش توان فتوولتائیک خورشیدی (PV) برای تبدیل شدن به یک فن‌آوری نوین و پیشرو در حوزه RE کمک کرده‌است [۲، ۳]. با این حال، ادغام قدرت PV در شبکه‌های قدرت محلی، به دلیل ماهیت متناوب و ادواری آن، با چالش‌های مختلفی پیشرو است. چالش‌هایی که در صورت استفاده از انرژی خورشیدی بوجود می‌آیند عبارتند از تولید ‌هماهنگ‌های ناخواسته در ولتاژ و جریان، انحراف‌های ولتاژ در فیدرهای توزیع، و لرزش (فلیکر). بنابراین، لازم است که اثرات نفوذ PV مورد مطالعه قرار بگیرد و راهکارهایی برای تولید گسترده انرژی خورشیدی با بالاترین قابلیت اطمینان و بهره‌وری ممکن در یک هزینه مقرون‌به‌صرفه ارایه شوند. همچنین، به طور مشابه، توان حاصل از انرژی باد رشد شدید و افسارگسیخته‌ای داشته است [۴]. با این حال، ادغام توان باد در سطوح محلی با مشکلاتی مانند کیفیت توان، قابلیت اطمینان و مسایل حفاظتی مواجه است که برای تهیه انرژی کارآمد بادی با هزینه مناسب باید مورد توجه قرار گیرد [۵]. بهره‌برداری شبکه‌های متصل بهم نیز به دلیل نوسان توان خروجی نیروگاه‌های بادی تحت‌تاثیر قرار می‌گیرد. ماهیت تناوبی و ادواری توان بادی، گسترش حداکثری این انرژی در شبکه‌های برق را محدود کرده‌است. یک راه‌حل ماهرانه برای ادغام منابع انرژی تجدید پذیر (RE) در شبکه‌های برق استفاده از سیستم‌های ذخیره انرژی (ESS) است ]11-6[. امروزه انواع مختلفی از ESS ها در دسترس هستند که از جمله آنها می‌توان به ذخیره‌سازی انرژی در باتری، سلول‌های سوختی، ابر خازن‌ها، و سیستم‌های ذخیره مبتنی بر چرخ لنگر اشاره کرد [۱۴ - ۱۲]. با این وجود، همچنان مقرون به صرفه بودن این ESS ها منجر به نگرانی‌هایی شده است (به عنوان مثال [۱۱] و منابع آن). در میان تکنولوژی‌های موجود، ESS باتری (BESS) به عنوان یکی از نویدبخش‌ترین گزینه‌ها برای استفاده از سیستم‌های RE در نظر گرفته می‌شود. اساس کار یک BESS ها، ذخیره انرژی مازاد در دوره‌های تولید انرژی اضافی در مقایسه با تقاضا و تغذیه برق بازگشتی به شبکه در صورت نیاز است. بنابراین، سیستم قدرت تجدید پذیر می‌تواند با بهینه‌سازی هزینه و اندازه BESS به مراتب اقتصادی‌تر باشد. این هدف را می‌توان با انتخاب نوع ذخیره‌سازی ارزان‌قمیت‌تر؛ (۲) کمینه‌سازی اندازه ذخیره؛ (ج) و توسعه روش‌های توزیع کارآمد [۱۵] به دست آورد.

This study aims to propose a methodology for a hybrid wind–solar power plant with the optimal contribution of renewable energy resources supported by battery energy storage technology. The motivating factor behind the hybrid solar– wind power system design is the fact that both solar and wind power exhibit complementary power profiles. Advantageous combination of wind and solar with optimal ratio will lead to clear benefits for hybrid wind–solar power plants such as smoothing of intermittent power, higher reliability, and availability. However, the potential challenges for its integration into electricity grids cannot be neglected. A potential solution is to utilise one of the energy storage technologies, though all of them are still very expensive for such applications, especially at large scale. Therefore, optimal capacity calculations for energy storage system are also vital to realise full benefits. Currently, battery energy storage technology is considered as one of the most promising choices for renewable power applications. This research targets at battery storage technology and proposes a generic methodology for optimal capacity calculations for the proposed hybrid wind–solar power system. Introduction: Traditional power generation occurs in centralised power plants, which comprise of large power stations producing the bulk amount of power utilising fossil fuels. Usage of conventional fossil fuels has adverse effects on the environment in terms of carbon dioxide emissions and nuclear waste problems. Owing to the rapid rise in world's energy consumption and drop in fossil fuels, the development of renewable energy (RE) sources has emerged to be the most stimulating field of modern electrical engineering and technology. Reduced dependence on conventional fuels, improved energy security, and lowered emissions of greenhouse gases are some of the benefits offered by RE. Restructuring of electrical power systems is observed due to the increased use of renewables in the generation of electricity. Other important factors such as ecofriendly, economic profits, and technological advances in the distribution systems have motivated the increased use of renewable systems [1]. However, the harvest of RE on a large scale and achieving maximum permeation of RE sources in power systems is considered a cumbersome task. Several barriers have to be overcome by industry and researchers in the field of electrical engineering in order to tap the RE in an effective manner. There is an urgent need for innovative ideas in the field of RE so as to contribute to the development of this technology. In recent years, the availability of solar panels at cheaper prices has contributed toward the emergence of solar photovoltaic (PV) power to be a leading incipient technology of RE domain [2, 3]. However, the integration of PV power into local power grids poses several challenges due to its intermittent nature. The problems encountered due to the use of solar power include generation of unwanted harmonics in the voltage and current, deviations of voltages in distribution feeders, and flickers. Thus, it is necessary to study the effects of PV penetration and discuss solutions so as to deliver solar power in a substantial amount at the highest possible reliability and efficiency at an affordable cost. Similarly, the power obtainable from wind has also revealed a profligate growth rate [4]. However, the integration of wind power at local levels poses power quality, reliability, and protection issues which are required to be addressed in order to deliver efficient wind power at an affordable cost [5]. The operation of interconnected grids is also affected due to fluctuating power output of wind farms. Intermittent nature of wind power has limited its maximum penetration in electricity networks. A proficient solution for the integration of RE sources into the electricity grid is the use of energy storage systems (ESSs) [6–11]. Several types of ESSs are available nowadays including battery energy storage, fuel cells, super capacitors, and flywheel-based storage systems [12–14]. Nonetheless, the affordability of these ESSs is still an area of concern (see, e.g. [11] and references therein). Among the available technologies, battery ESS (BESS) is considered as one of the most promising choices for RE systems. The working principle of a BESS is found on storing surplus energy in the periods of excess energy production as compared with the demand and feeding power back to the grid when needed. Thus, the renewable power system can be made more economical by optimising the cost and size of BESS. This can be achieved by: (i) selection of less expensive storage type; (ii) minimisation of storage size; (iii) and development of efficient dispatching procedures [15].

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 18 فایل ورد ترجمه)