1-1- آشنایی با ساختارهای جدید در شبکه های قدرت
تامین انرژی یکی از موضوعات مهم در جوامع بشری است که مسائل زیادی موجب توجه روزافزون به آن شده است. موضوعاتی همانند رو به زوال بودن منابع انرژی فسیلی، رشد سریع تقاضای انرژی و مشکلات زیست محیطی برخی از این مسائل می باشند. انرژی الکتریکی بعنوان اصلی ترین شکل انرژی مورد استفاده در عصر حاضر، توسط شبکه های قدرت در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. ساختار معمول و سنتی شبکه های قدرت از سه بخش تولید، توزیع و انتقال تشکیل شده است. در بخش تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز بوسیله تعداد محدودی از نیروگاههای بزرگ تامین می گردد. مکان احداث این نیروگاهها به عواملی از جمله نوع نیروگاه، منابع آب و داشتن فضای مناسب بستگی دارد که معمولا دور از مراکز بار بوده و نیاز است که انرژی الکتریکی از طریق خطوط انتقال به مصرف کننده تحویل داده شود. به دلیل مسافت بالای خطوط انتقال که موجب افت ولتاژ و تلف توان قابل ملاحظه ای می شود، از پستهای افزاینده و کاهنده ولتاژ به ترتیب در ابتدا و انتهای خطوط انتقال استفاده می شود. پستهای کاهنده که در فاصله نسبتا نزدیک به مراکز بار احداث می گردند، انرژی الکتریکی را در سطح ولتاژ پایین تر به شبکه توزیع تحویل می دهند. در شبکه توزیع نیز با استفاده از ترانسفورمرهای کاهنده در مجاورت بارها، ولتاژ به سطح قابل استفاده برای مصرف کننده در خواهد آمد. به دلایل زیاد فنی و اقتصادی مدتها تلاش بر این بوده است که شبکه های قدرت بصورت یکپارچه درآیند، تا حدی که شبکه های قدرت کشورهای مختلف نیز با هم متصل شده تا تبادل توان بین آنها امکان پذیر شود. مهمترین عامل این انگیزه پیک سایی اوج مصرف بوده که خود نیاز به احداث واحدهای نیروگاهی جدید را تا حدودی کاهش می دهد. اینچنین ساختاری از شبکه های قدرت پسیو خوانده می شوند، چرا که تبادل توان از مراکز تولید به مراکز مصرف یکطرفه می باشد. توسعه واحدهای نیروگاهی بزرگ و خطوط انتقال با محدودیتهای بسیار جدی از جمله موانع زیست محیطی و اقتصادی روبروست. از این رو ایده تجدید ساختار شبکه های قدرت شکل گرفت. در مقابل شبکه های پسیو، شبکه های اکتیو به شبکه هایی اطلاق می شود که علاوه بر واحدهای نیروگاهی بزرگ، واحدهای کوچکی در مجاورت مراکز بار وجود دارند که می توانند یک تعامل دو طرفه را در انتقال توان ایجاد کنند. این واحدها تولیدات پراکنده DG[3] نامیده شده که نسبتا كوچك (كوچكتر از 50 مگاوات) بوده و تولیدات توزیع شده[4] نیز نامیده می شوند [1]. تولیدات پراکنده معمولا به شبكه فشار متوسط یا فشار ضعیف همانند شبکه های توزیع متصل می شوند [2].
میکروگریدها شبکه های کوچکی مشتمل بر واحدهای تولید پراکنده و بارهای محلی هستند که در سطوح پایین ولتاژ بصورت مستقل یا متصل به شبکه های توزیع مورد بهره برداری قرار می گیرند. شبکه های هوشمند[5] ساختار دیگری از شبکه های قدرت آینده می باشند که از تعدادی منابع انرژی تجدید پذیر[6] و بارهای محلی کنترل پذیر با ارتباطات مدرن تشکیل شده اند. این شبکه ها می توانند از اتصال چندین میکروگرید به همدیگر ایجاد شوند که در دو مود متصل به شبکه اصلی و مستقل قابل بهره برداری می باشند. بر هر یک از ساختارهای جدید مطرح شده برای شبکه های قدرت مزایا و توانمندی هایی مترتب است که در ادامه بیشتر در مورد آنها بحث خواهد شد.

1-1-1- تولیدات پراكنده

در دهه های اخیر ضریب نفوذ تولیدات پراكنده در شبکه های قدرت متداول بطور قابل ملاحظه ای رو به افزایش است. بر تولیدات پراکنده بعنوان زیربنای ساختارهای جدید در شبکه های قدرت مزایای زیادی از لحاظ فنی، اقتصادی و زیست محیطی مترتب است. با این حال محدودیت ها و موانع جدی در بهره برداری از آنها وجود دارد که لازم است با مطالعه دقیق شیوه هایی برای غلبه بر آنها پیدا شود [2].
انواع مختلفی از تکنولوژی ها در تولیدات پراکنده بکار گرفته شده اند که از جمله آنها می توان به تکنولوژی های مبتنی بر سوختهای فسیلی همانند موتورهای احتراق داخلی، میکروتوربین ها[7]، پیلهای سوختی[8]، یا تکنولوژی های مبتنی بر منابع تجدید پذیر از قبیل سلولهای فتوولتائیک[9]، توربین های بادی[10]، منابع بیوگاز[11]، زمین گرمایی[12] جزر و مد و … اشاره کرد. سیستمهای ذخیره انرژی الکتریکی و مکانیکی[13] مانند انواع باتریها، ابررساناهای مغناطیسی، چرخ های طیار[14] و ابرخازنها از دیگر تکنولوژی های بکار رفته در تولیدات پراکنده می باشند [1]. فواید زیادی در بکارگیری تولیدات پراکنده وجود دارد که استفاده همزمان از انرژی الکتریکی و گرمایی این واحدها که به مولدهای ترکیبی تولید همزمان برق و حرارت ([15]CHP) معروف می باشد، مهمترین آنهاست. با بهره برداری از واحدهایی همانند میکرو توربینها، سلولهای سوختی و ژنراتورهای احتراق داخلی در نزدیکی بارها و استفاده همزمان از برق و حرارت، می توان بازده تولید را به حدود 90 درصد رساند. این موضوع مبنای تشکیل ایده میکروگریدها می باشد. از دیگر مزایای تولیدات پراكنده می توان به موارد ذیل اشاره کرد [1] و [2]:
1- کاهش هزینه های انرژی 2- افزایش قابلیت اطمینان شامل تأمین توان اضطراری و جانشین 3- کاهش تلفات در بخش انتقال و توزیع 4- افزایش پیک سایی و بارهای قابل قطع 5- کاهش یا حذف نیاز به توسعه شبکه انتقال و توزیع 6- تأمین توان راکتیو و بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان 7- کاهش آلودگی هوا 8- کاهش تراکم خطوط انتقال 9- قابلیت راه اندازی در شرایط اضطراری و پاسخ زمانی سریع
علیرغم مزیتهای فراوان منابع انرژی تجدید پذیر نسبت منابع مبتنی بر سوختهای فسیلی، یکی از اشکالات آنها غیرمنظم بودن انرژی تحویلی مربوط به این منابع است. برخی از این منابع توانمندی توزیع پذیری یعنی تامین بار بدون اتصال به شبکه را دارند و برخی دیگر فاقد این توانمندی هستند. در جدول (1-1) مشخصات کلی برخی از تولیدات پراکنده ارائه شده است. مشاهده می شود که نوع بیومس و خورشیدی دارای کمترین بازده و پیل سوختی دارای بیشترین بازده است.
[1] – Fault Current Limiter (FCL)
[2] – Solid-State Circuit Bricker (SSCB)
[3] – Dispersed Generation (DG)
[4] – Distributed Generation (DG)
[5] – Smart Grid (SG)
[6] – Renewable Energy (RE)
[7] – Micro-turbine
[8] – Fuel cell
[9] – Photovoltaic (PV)
[10] – Wind turbine
[11] – Biogas
[12] – Geothermal
[13] – Energy storage system
[14] – Fly wheel
[15] – Combined Heat and Power
[16] -Dispatchable
***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 و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است