تعیین مکان‌، اندازه و بهره برداری بهینه باتری و فیلتر پسیو برای غلبه بر مشکلات اضافه ولتاژ و هارمونیک در یک شبکه توزیع برق با ضریب نفوذ بالای سامانه‌های فتوولتاییک

سامانه های فتوولتاییک با وجود مزایای فراوان ممکن است آثار سوئی همانند مسائل کیفیت توان (افزایش ولتاژ و هارمونیک)، افزایش سطح اتصال کوتاه، مسائل حفاظت و گذرا برای شبکه به همراه داشته باشند. دسته ای از این آثار، ناشی از ضریب نفوذ بالای این سامانه‌ها است که شبکه را با پدیده افزایش ولتاژ و هارمونیک مواجه می سازد. در این مقاله مکان‌، اندازه و بهره برداری بهینه باتری و فیلتر پسیو به صورت جداگانه و هم‌زمان، به‌منظور ارائه اقدامات عملی برای غلبه بر مشکلات اضافه ولتاژ و هارمونیک تعیین شده است. در تابع هدف اقتصادی مسئله، هزینه ثابت و بهره‌برداری باتری و فیلتر پسیو در نظر گرفته شده و قیود به‌صورت محدود شدن هارمونیک کل ولتاژ و ولتاژ موثر باس های شبکه در بازه استاندارد تعریف گردیده‌اند. با در نظر گرفتن سود ناشی از خرید و فروش انرژی و کاهش تلفات شبکه در تابع هدف، این نتیجه حاصل شده است که استفاده از فیلتر به‌تنهایی، دارای کمترین هزینه به میزان 736 دلار است (اما منجر به فراتر رفتن اندازه ولتاژ موثر از مقدار مجاز 5% می شود). همچنین استفاده از باتری و فیلتر به‌صورت هم‌زمان، دارای بیشترین کاهش تلفات به میزان 4.1kwh است که میزان هارمونیک کل ولتاژ و ولتاژ موثر باس ها نیز در محدوده مجاز 5% قرار می گیرند. همچنین کابل‌ها، خطوط و ترانسفورماتور شبکه به‌صورت وابسته به فرکانس مدلسازی شده‌اند. شبکه مورد مطالعه، یک فیدر فشار ضعیف واقعی شامل دو سامانه فتوولتاییک می باشد که در شبیه سازی ضریب نفوذ آنها افزایش داده شده است. شبیه سازی ها، توسط نرم‌افزارهای digsilent و matlab و با استفاده از ارتباط آنها به هم انجام شده است.

Optimal Sitting, Sizing, and Operation of Batteries and Passive Filters to Mitigate Over-voltage and Harmonic Problems in Distribution Networks with High Photovoltaic Penetration

Photovoltaic systems (PVs), despite their many advantages, may have effects such as power quality issues (voltage and harmonics increase), shortcircuits level increase, protection issues, and transient stability for network. Some of these effects are due to the high PV penetration, which encounters the network with the overvoltage and harmonics problems. In this paper, the location, size and optimal operation of batteries and the passive filters are proposed separately and simultaneously to provide a practical solution to overcome the overvoltage and harmonic problems. In the economic objective function, the fixed and operation costs of batteries and passive filters are considered and constraints are defined to limit the total harmonic voltage and effective voltage of the network buses below the standard ranges. Taking into account the profit of energy arbitrage and reduction of network losses in the objective function, it is concluded that the use of the filter alone has the lowest cost of 736 $ (but results in an effective voltage increase beyond the permissible limit). Also, simultaneous use of battery and filter resulted in the highest loss reduction of 4.1 kWh, with the total harmonic voltage and effective voltage of the network buses are within the 5% range. Also, cables, overhead lines, and transformer are modeled by frequencydependent characteristics. The studied network is composed of a real low voltage feeder including two PVs; however, in simulations, the PV penetration is increased to study a more challenging situation. Simulations are carried out by using DIgSILENT and MATLAB software and their interface.