تاثير ذخيره ساز هاي انرژي بر بهره برداري از شبکه برق؛ پایان نامه رشته برق و مخابرات

مقدمه

امروزه بحران­هاي سياسي، اقتصادي و مسائلي نظير محدوديت دوام ذخاير فسيلي، نگراني­هاي زيست محيطي، ازدحام جمعيت، رشد اقتصادي و ضريب مصرف، همگي مباحث جهان شمولي هستندکه با گستردگي تمام فکر انديشمندان را در يافتن راهکارهاي مناسب در حل معضلات انرژي در جهان، بخصوص بحران­هاي زيست محيطي به خود مشغول داشته­اند]۱[. بديهي است امروزه، پشتوانه اقتصادي و سياسي کشورها، بستگي به ميزان بهره­وري آن­ها از منابع فسيلي دارد و تهي­گشتن منابع فسيلي، نه تنها تهديدي براي اقتصاد کشورها صادرکننده است. بلکه نگراني عمده­اي را براي نظام اقتصادي ملل وارد کننده به وجود آورده است. صاحبان منابع فسيلي بايستي واقع­گرانه بدانند  که برداشت امروز ايشان از ذخاير فسيلي، مستلزم بهره­وري کمتر فردا و نهايتا تهي­شدن منابع­شان در مدت زماني  کمتر خواهد بود.

آلودگي هوا، صوتي حرارتي، پساب صنعتي و تغييرات ناشي از اين آلودگي­ها روي زمين، آثار زيانباري بر جا گذاشته است که مي­بايست از گسترش اين آلودگي­ها ­جلوگيري کرد. منابع انرژي تجديدپذير مثل باد و خورشيد مي­توانند  کمک­هاي زيادي درکاهش وابستگي به سوخت­هاي فسيلي صورت دهند.

اما مشکل عمده اين منابع وابستگي آنها به وضعيت آب و هوايي مي­باشد. به همين دليل در خروجي آنها نوساناتي وجود دارد. براي حل اين معضل ترکيب اين واحدها در کنار هم استفاده شده تا خروجي پايدار و بدون نوسان داشته  باشيم. تخمين زده مي­شود که تقريبا ده ميليون مگاوات انرژي الکتريکي از انرژي بادي به طور مدام در زمين قابل دسترس است. به دليل بلوغ تکنيکي توربين­هاي بادي و توليد برق از باد، درميان ساير برنامه­هاي توليد برق از انرژي­هاي تجديدپذير، انرژي باد قابليت بيشتري براي رقابت با انرژي ناشي از سوخت­هاي فسيلي را دارا است] ۱[.  ويژگي ديگر اين منابع، پراکندگي وگستردگي آنها در تمام جهان است. خوشبختانه، بيشتر ممالک  جهان به اهميت و نقش منابع مختلف انرژي، به ويژه انرژي­هاي تجديدپذير در تامين نيازهاي حال و آينده پي­برده و به طور گسترده، در توسعه   بهره­برداري از اين منابع لايزال، تحقيقات وسيع و سرمايه­گذاري­هاي اصولي را انجام داده­اند. انرژي­هاي تجديدپذير، روز به روز سهم بيشتري در سيستم تامين انرژي جهان را به عهده مي­گيرند، از جمله اين انرژي­ها مي­توان به انرژي بادي، خورشيدي، زمين گرمايي (ژئو ترمال)، زيست توده (بيوماس)، دريايي (جز و مد)، پيل سوختي و هسته­اي اشاره کرد. اين انرژي­ها به دو صورت استفاده مي شوند]۲[:

• مستقل از شبکه سراسري برق
• متصل به شبکه سراسري

در حالت مستقل از شبکه سراسري برق، براي تامين انرژي الکتريکي مورد نياز مناطق دور از شبکه سراسري برق از اين نيروگاه­ها استفاده مي­شود. بازه تواني اين سيستم­ها از چند صدوات تا چندين مگاوات متغير، قابل نصب و راه اندازي مي­باشد که ممکن است يک منبع توليد پراکنده به صورت تنها استفاده شود يا اينکه براي افزايش قابليت  اطمينان از دو يا چند منبع به صورت موازي با هم استفاده کنند.

در حالت متصل به شبکه سراسري، به منظور تقويت شبکه سراسري برق، جبران کاهش ولتاژ خط و کاهش تلفات از اين واحد­ها استفاده مي­نمايند. واحدهاي توليد پراکنده اگر به صورت متصل به شبکه سراسري استفاده شوند داراي مزايايي به صورت زير هستند]۳[:

• بهبود پروفيل ولتاژ
• بهبود کيفيت توان
• کاهش تلفات خطوط انتقال و توزيع
• آزادشدن ظرفيت خطوط انتقال و توزيع
• بالابردن قابليت اطمينان
• هموار کردن نقطه اوج منحني بار
• داشتن رزرو و نگهداشتن ظرفيت اضافي براي مواقع اضطراري
• استفاده از توان و حرارت.

اين واحدها وقتي به صورت مستقل از شبکه نيز به کار مي­روند، مزايا و معايبي دارند. مزاياي اين حالت مانند حالت متصل به شبکه است، اما يکي از معايب موجود اين است که بعضي از واحدهاي تجديدپذير به وضعيت آب و هوايي وابسته­اند. اين وابستگي باعث ايجاد نوساناتي در خروجي اين واحدها مي­شود، که مطلوب نيست.

براي رفع اين مشکل معمولا سعي مي­شود ترکيبي از واحدها را در کنار هم استفاده کنند. اين ترکيب باعث ايجاد انرژي با کيفيت بالاتر، قابليت اطمينان بالاتر و نوسانات کمتر مي­شود. ترکيب واحدهاي تجديدپذير باعث مي­شود در مواقعي که يکي از انرژي­ها کم است بتوان از واحد ديگر جهت تامين بار استفاده کرد.

براي نمونه واحد بادي و خورشيدي، در فصل زمستان و پاييز که انرژي خورشيدي کم است، انرژي بادي به ميزان مورد نياز موجود است و در بهار و تابستان که انرژي خورشيدي بيشتر است، انرژي بادي کمتر است و در واقع اين دو انرژي مکمل يکديگرند.

معمولا در ترکيب واحدهاي تجديدپذير از ابزار ذخيره­ساز انرژي استفاده مي­کنند، تا در مواقعي که نياز به توان بيشتر بود بار تامين شود.  از اين ابزارها مي­توان به پيل سوختي، فوق­خازن و باتري اشاره کرد.

پيل سوختي به همراه الکتروليز کار مي­کند و يک ذخيره­ساز بلند مدت انرژي است. فوق خازن و باتري هم ابزار ذخيره­سازي کوتاه مدت هستند. معمولا سرعت پيل سوختي براي تامين بار کند است به همين منظور  از باتري يا   فوق­خازن براي پاسخگويي به گذرايي­هاي موجود استفاده مي­شود.

نحوه کنارهم قرارگرفتن و کنترل ترکيبات واحدهاي تجديدپذير از اهميت ويژه برخوردار است. بدين صورت که با سيستم کنترلي مناسب مي­توان در هر لحظه ماکزيمم توان خروجي را از هر واحد بدست آورد. بنابراين، آشنايي با نحوه عملکرد، کنترل و وابستگي­هاي واحد­هاي تجديدپذير به عوامل مختلف، از اهميت ويژه­اي در ترکيب اين واحدها برخوردار است. به همين منظور در ادامه ابتدا درباره هر يک از واحد توليد پراکنده مختصر توضيحي داده مي­شود.

۱-  مقدمه ۱

۱-۱-     واحد بادي- ۳

۱-۲-     واحد خورشيدي- ۸

۱-۳-     پيل سوختي- ۱۱

۱-۴-     باتري   ۱۵

۱-۵-     ميکروتوربين- ۱۹

۱-۶-     ديزل ژنراتور ۲۲

۱-۷-     ابر خازن- ۲۳

۲-  تکنولوژيهاي مختلف ذخيره سازي انرژي الکتريکي۲۶

۲-۱-     ذخيره سازي هواي فشرده ۲۷

۲-۲-     ذخيره ساز چرخ طيار ۲۷

۲-۳-     ذخيره ساز حرارتي برق- ۲۸

۲-۴-     ذخيره ساز پمپ آبي- ۲۹

۲-۵-     ذخيره ساز مغناطيسي ابررسانا ۲۹

۲-۶-     ذخيره ساز ابرخازن- ۳۰

۲-۷-     باتريها ۳۰

۲-۸-     کاربرد ذخيره سازهاي انرژي در توسعه سيستم قدرت– ۳۰

۲-۸-۱-ذخيره سازي کوتاه مدت– ۳۱

۲-۸-۲-ذخيره سازي ميان مدت   ۳۱

۲-۸-۳       ذخيره سازي بلند مدت۳۱

۲-۹-     تکنولوژي باطريها و کاربرد آنها در سيستم قدرت۳۱

۲-۹-۱ کاربردهاي مستقيم در سيستم قدرت با هدف افزايش قابليت اطمينان و کيفيت توان۳۳

۲-۹-۲       کاربردهاي غيرمستقيم سيستم قدرت با هدف توسعه قابليتهاي ادوات توان مرسوم ۳۳

۲-۱۰-   توصيف مشخصه هاي الکتريکي باطري۳۴

۳-  تاثير ذخيرهسازهاي انرژي بر بهره برداري از شبکه توزيع۳۸

۳-۱-     اتصال واحدهاي توليدي به شبکه قدرت ۳۸

۳-۲-     رويکرد جديد در استفاده از واحدهاي توليد پراکنده: ۳۹

۳-۳-     گسترش استفاده از واحدهاي توليد پراکنده، موانع ومشکلات:۴۲

۳-۴-     مزاياي گسترش استفاده از واحدهاي توليد پراکنده ۴۳

۳-۵-     مزاياي استفاده از واحد توليد پراکنده در کشور ما ۴۴

۳-۶-     اثر DG بر عملکرد شبکه و اثرات عمده ناشي از تزريق توان به شبکه توزيع: ۴۶

۳-۶-۱-     اثر DG بر تغييرات ولتاژ شبکه توزيع: ۴۶

۳-۶-۲-اثر واحد توليد پراکنده بر شبکه‌هاي انتقال-                               ۵۴

۳-۶-۳-     اثر واحد توليد پراکنده بر توليد متمرکز- ۵۴

۳-۶-۴-اثرات اقتصادي واحد توليد پراکنده در شبکه توزيع: ۵۴

۴-  جمع بندي۵۸

۵- منابع و مراجع ۶۱

شما هم اکنون با داشتن رمز دوم کارت عابر خود و پرداخت اینترنتی می توانید بلافاصله پس از پرداخت این فایل را دریافت کنید و مطالعه این محصول با ارزش را شروع کنید .