Abstract

Due to progressive displacement of conventional power plants by wind turbines, dynamic security of large-scale wind integrated power systems is significantly compromised. In this paper we first highlight the importance of dynamic reactive power support/voltage security in large-scale wind integrated power systems with least presence of conventional power plants. Then we propose a mixed integer dynamic optimization based method for optimal dynamic reactive power allocation in large-scale wind integrated power systems. One of the important aspect of the proposed methodology is that unlike static optimal power flow based approaches, the proposed method considers detailed system dynamics and wind turbine grid code compliance while optimizing the allocation of dynamic reactive power sources. We also advocate that in large-scale wind integrated power systems, 1) better utilization of existing wind turbines especially wind farms with additional grid support functionalities like dynamic support (e.g., dynamic reactive power support, etc.) and 2) refurbishment of existing conventional central power plants to synchronous condensers could be one of the efficient, reliable and cost-effective option to address not only the issue of dynamic voltage security but also to strengthen other dynamic capabilities of the system including system inertia, etc. that are also significant challenges in large-scale wind penetrated power system. The proposed methodology is applied to the detailed model of the western Danish power system which is characterized by large-scale wind integration and least presence of central power plants

 چکیده

به دلیل جایگزینی سیستم های قدرت متداول با نیروگاه های بادی، بررسی دینامیکی سیستم های قدرت بادی مقیاس بزرگ مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله ما در ابتدا اهمیت دینامیک توان راکتیو را در سیستم­های قدرت بادی با کمترین حضور نیروگاه­های قدرت متداول مورد بررسی قرار می­دهیم، سپس یک روش بهینه سازی دینامیکی مبتنی بر عدد صحیح مخلوط برای جایابی بهینه دینامیک توان راکتیو پیشنهاد می دهیم. یکی از مسائل مهم روش پیشنهادی این است که بر خلاف روش­های مبتنی بر پخش بار بهینه، این روش، جزئیات دینامیکی سیستم و کد شبکه توربین بادی را در زمان جایابی بهینه منابع توان راکتیو  در نظر گرفته است.

ما همچنین، اهداف ادامه را در سیستم قدرت مقیاس بزرگ، دنبال خواهیم کرد: 1) استفاده بهتر از توربین­های بادی موجود، با عملکردهای اضافی تامین شبکه و 2) بازسازی منابع توان موجود برای کندانسورهای سنکرون، که می­تواند یکی از موثرترین، قابل اطمینان ترین و کم هزینه ترین موارد نه تنها برای اطمینان ولتاژ بلکه برای افزایش بقیه قابلیت­های سیستم قدرت شامل اینرسی سیستم باشد. این امر چالش مهمی در سیستم­های مقیاس بزرگ با نفوذ بالا می­باشد. روش پیشنهادی  به مدل دقیق از سیستم قدرت دانمارکی غربی اعمال شده است که با ادغام سیستم بادی در مقیاس بزرگ و حداقل حضور نیروگاه های مرکزی پیاده­سازی شده است. 

-1مقدمه

منابع انرژی تجدید پذیر به ویژه برای کاهش منابع ایجاد کننده کربن و سوخت های فسیلی، به سرعت به سیستم اضافه می شود. سازمان انرژی بادی اروپا هدفی برای بدست آوردن 25% برق تا سال 2020 و رسیدن به کشور بدون سوخت فسیلی تا سال 2050 را در برنامه خود دارد… ]1[