پایان نامه قابلیت اطمینان و دولت های محلی


Widget not in any sidebars
در این فصل به بیان کلیاتی در خصوص میکروشبکه، مفهوم تولید پراکنده، معرفی المان های موجود در ساختار میکروشبکه و نحوه کنترل فرکانس پرداخته خواهد شد.
1-1) مقدمه
تلفات و هزینه های زیادِ انتقال توان در مسافت های طولانی، از مراکز تولید (نیروگاه ها) به سمت محل های مصرف، ایده تولید در محل مصرف را در سالیان اخیر شکل داده است. این ایده در ابتدا به ظهور عناصر تولید پراکنده از قبیل: بادی، خورشیدی، نیروگاه های آبی میکرو، مینی و کوچک منجر شد. کاربرد این ایده مسائل و چالش های خاص خود را داشت، زیرا سهم تولید هریک از عناصر فوق بسیار پایین بوده و هرگز قابل قیاس با نیروگاه های بزرگ فعلی نیست. در ادامه این فرایند، ایده سیستم های ترکیبی مطرح شد و تعمیم این ایده به ظهور میکروشبکه منجر گردید.
با توجه به گسترش مصرف انرژی وگرایش جهانی به تولید انرژی به صورت غیرمتمرکز، ابزارهای مختلف تولیدپراکنده وساخت نمونه های تجاری –صنعتی آنها جایگاه ویژه ای یافته است . در واقع منابع تولیدپراکنده،منابع تولیدتوان الکتریکی هستندکه مستقیماً به شبکه توزیع یا به مصرف کننده متصل اند. سطح ولتاژ منابع تولیدپراکنده از400 ولت تا حداکثر33 کیلوولت بوده وظرفیت آنها درمحدوده چند وات تاحداکثر100 مگاوات قرارمیگیرد. با توجه به گسترش مصرف انرژی وگرایش جهانی به تولید انرژی به صورت غیرمتمرکز، ابزارهای بسیارمتنوعی مبتنی برانرژیهای فسیلی و تجدیدپذیر و ابزارهای ذخیره سازی انرژی برای تولیدپراکنده وجود دارندکه دراین میان میتوان به موتورهای احتراقی، میکروتوربین ها، پیلهای سوختی، دیزل ژنراتورها، توربین های بادی، سلولهای خورشیدی و … اشاره نمود .
میکروشبکه اساسأ به حضور چند واحد تولید کننده توان کوچک در کنار هم و تغذیه یک مصرف کننده محلی گفته می شود.

شکل 1-1) نمایی از یک میکروشبکه
ظهور ادوات پیل سوختی در چند دهه اخیر میل به استفاده از آن ها را در کنار سایر تولیدکننده های توان به وجود آورده است. سوخت مورد نیاز پیل سوختی، هیدروژن و اکسیژن و خروجی آن الکتریسیته و حرارت میباشد. چنانچه میدانیم دسترسی به اکسیژن خیلی دور از انتظار نیست، زیرا این عنصر به آسانی در هوای محیط یافت میشود. البته تولید هیدروژن اندکی دشوار است و برای تولید این عنصر نیازمند به کارگیری الکترولیزر و یا استخراج آن از منابع زیست توده (بیوماس) هستیم. استخراج هیدروزن در حال حاضر با چالش های عمده ای روبرو است. زیرا قیمت این سوخت بسیار گران تر از سوخت های فسیلی بوده و شاید تنها دلیل استفاده از آن، تنها همین مورد فوق باشد. کشورهای صنعتی زیادی، در حال توسعه روش های تولید هیدروژن هستند و امید آن می رود طی چند دهه آینده استخراج و تولید آن همگام با پیشرفت فناوری از لحاظ اقتصادی قابل توجه باشد.
1-2) تولید پراکنده
عبارت تولید پراکنده به منابع مولد قدرت الکتریکی که عمدتا دارای توان تولیدی بین 15کیلووات تا 10 مگاوات بوده و شامل انواع مختلف منابع تولیدکننده مقیاس کوچک
میباشند، اطلاق میگردد. سیستم های تولید پراکنده از یک سو به صورت مستقل از شبکه سراسری به عنوان منابع تولید توان نزدیک بار و از سویی دیگر به صورت متصل به شبکه به عنوان منابع پشتیبان، برای برآوردن تقاضای بار عمل میکنند. در حقیقت، منابع انرژی در سیستم های تولید پراکنده، شامل میکرو توربین ها، موتورهای دیزلی، توربین های بادی، سلول های خورشیدی و پیل های سوختی
هستند. این سیستم ها علاوه بر افزایش پتانسیل بازدهی به افزایش قابلیت اطمینان، خدمات پیوسته، تسطیح منحنی بار، اشتراک بار ، تنظیم ولتاژ و تأمین توان پشتیبان برای بارهای بحرانی در موارد خاموشی کمک میکنند.
در نگاه به تغییرات اساسی که در زیرساخت سیستم های قدرت اتفاق میافتد، کاربرد فناوری های تولید پراکنده در سطح جهانی همواره با تجدید ساختار و افزایش تقاضا برای کیفیت خدمات انرژی به کار میرود.
محیط تجدید ساختار یافته سیستم های قدرت الکتریکی در بسیاری از کشورهای پیشرفته به خریداران اجازه انتخاب خرید برق خود ویا فروش توان اضافی به شبکه را میدهد. در چنین کشورهایی در هنگام تقاضای بالا، دولت های محلی برای توازن تولید و مصرف و به دلیل حفظ پایداری سیستم، دستور خاموشی را صادر میکنند. به وضوح تولید پراکنده اثر تجاری عمده ای روی بازار توان الکتریکی خواهد داشت.
1-2-1) مزایای استفاده از واحدهای تولید پراکنده
سیستم های توزیع در یک سیستم متمرکز انرژی به گونه ای طراحی میشوند که بتوانند انرژی را از محل تولید و از طریق خطوط انتقال و… دریافت دارند. لذا ظهور یک تولید کننده کوچک اثرات متعددی بر اساس پارامترهای سیستم توزیع و مشخصه های واحد های تولید پراکنده به صورت مثبت ومنفی خواهد گذاشت. در صورتیکه مجموع ظرفیت تمام واحد های تولید پراکنده موجود در شبکه دارای میزان قابل ملاحظه ای نسبت به کل ظرفیت تولید موجود در شبکه برق گردد، شبکه براساس تاثیر پذیری خود از طرف واحد های تولید پراکنده دارای مزایایی چون کاهش هزینه های سرمایه گذاری جهت توسعه شبکه انتقال، بهبود کیفیت توان، افزایش قابلیت اطمینان انرژی و عدم نیاز به احداث نیروگاه های با ظرفیت بالا میشود.
1-3) میکروشبکه
یک میکروشبکه به عنوان ترکیبی از منابع تولید توان کوچک (15کیلووات تا 10 مگاوات) و گروهی از بارهای الکتریکی که به صورت سیستم قدرت قابل کنترل عمل میکنند، تعریف
میگردد[1]. در حقیقت تا اندازهای سیستم های قدرت امروزی از میکروشبکه ها تشکیل
میشوند. بعد از دهه 1950، تعدادی از میکروشبکه های قدیمی به دلایلی چون سیاست
دولت ها و مزیت عملکرد سیستم های قدرت جدید از رده خارج شدند. اما با توسعه