مهندسی برق

تولید پراکنده یکی از روش های نسبتاً جدید تولید برق در دنیاست که البته در کشور ما نیز به تازگی مورد توجه قرار گرفته، در این روش به جای انتقال برق از منایع تولید بزرگ به مصارف، منابع تولید در مقیاس کوچک در کنار مصارف قرار می گیرد.

در این فایل شما با روش های جدید تولید پراکنده و ضرورت های استفاده از آن آشنا و سپس مزایا و معایب تولید پراکنده و تکنولوژی های وابسته به آن به صورت کلی توضیح داده می شود.

برخی از موضوعات مورد توجه در این فایل:

تاريخچه و ضرورتهای توليد متمرکز

ويژگی های DG

نقش DG پس از بهره برداری

معرفی و دسته بندی منابع انرژی

منابع انرژی تجدید پذیر

منابع انرژی وابسته به خورشید، زمین و ماه

ویژگیهای منابع انرژی تجدید پذیر

مزایا و معايب کاربرد DG

پیک سایی Peak Shaving

تکنولوژی های DG

انواع نیروگاه ها

اتصال DG به شبکه توزیع و الگوهای اتصال به شبکه

دریافت با حجم 850 کیلو بایت:

 دانلود

منبع: شرکت توسعه منابع آب ایران

باز نشر:
www.smsm.ir
سایت مرجع مهندسی ایران

اهداف استفاده از توليدات پراكنده DG

اهداف استفاده از توليدات پراكنده از ديد شركت توزيع و از ديد مشترك متفاوت است.
در واقع اگر مالك تولید پراکنده شركت توزيع باشد، اهداف مورد نظر مي‌تواند آزادسازي ظرفيت شبكه توزيع، بهبود قابليت اطمينان سيستم، توليد همزمان برق و حرارت، بهبود كيفيت توان و پروفيل ولتاژ و كاهش تلفات باشد.
اگر مالكيت تولید پراکنده در اختيار مشترك باشد، اين اهداف مي‌تواند فروش برق و شركت در بازار انرژي، فروش برق به عنوان سرويس جانبي، بهبود قابليت اطمينان خود و يا تشويق‌هاي دريافتي از شركت توزيع و ... باشد.
متأسفانه چون مالكيت بيشتر توليدات پراكنده در اختيار مشتركين مي‌باشد، لذا شركت‌هاي توزيع كنترل كمتري روي اندازه و محل نصب توليدات پراكنده دارند. در نتيجه براي جلوگيري از تأثيرگذاري منفي توليدات پراكنده  بر پارامترهاي مختلف سيستم، بايد يك استاندارد كلي و جامع براي كنترل، نصب و جايابي اين توليدات وجود داشته باشد .
بطور كلي هدف از استفاده از منابع توليد پراكنده در شبكه‌هاي توزيع، تأمين تمام يا قسمتي از توان مصرفي شبكه بصورت تمام وقت يا پاره وقت مي‌باشد كه در اين ميان هدف اصلي توليد توان اكتيو است .

علل رويكرد به منابع توليد پراكنده DG

در ساختار قديم صنعت برق در كشورهاي پيشرفته و وضعيت موجود بسياري از كشورها، وظايف توليد، انتقال و توزيع توان بر عهده شركت‌هاي برق مجتمع  ود. افزايش ميزان تقاضاي توان در چند سال اخير، در بسياري از كشورها موجب شد كه اين شركت‌ها نتوانند به صورت مؤثر، جوابگوي اين ميزان تقاضاي زياد باشند. در نتيجه خاموشي، قطع برق و معيوب شدن تجهيزات و ... در بسياري از كشورها، به‌ويژه ايالات متحده صورت گرفت و به تبع آن قيمت‌ها در دوره‌هاي پيك به شدت بالا رفت. اين در حالي بود كه همراه با رشد اقتصادي كشورها كه منجر به افزايش ميزان انرژي مورد نياز آن‌ها بود، مسأله كيفيت توان و قابليت اطمينان آن نيز اهميت پيدا نمود.
علاوه بر اين، بحران نفت در سال 1973 موجب شد كه بسياري از كشورهايي كه در صنعت خود به سوخت‌هاي فسيلي وابسته بودند، در پي يافتن جايگزيني مناسب براي اين سوخت‌ها باشند. همچنين با افزايش آگاهي عمومي در مورد مسائل زيست محيطي، يافتن جايگزيني مناسب براي سوخت‌هاي فسيلي اهميت بيشتري پيدا كرد. مطالعات انجام شده نشان مي‌دهد كه انرژي‌هاي تجديدپذير شامل انرژي خورشيد، باد، آب، بيوماس، زمين‌گرمايي و ... كه از نظر زيست محيطي تميز بوده، مي‌توانند جايگزين مناسبي براي سوخت‌هاي فسيلي باشند. بدين‌ترتيب عواملي مانند تجديد ساختار صنعت برق، نياز به افزايش ظرفيت سيستم و پيشرفت تكنولوژي‌ها به‌طور همزمان، پايه و اساس معرفي تكنولوژي‌هاي توليد پراكنده مي‌باشند .
عوامل محرك فراواني باعث افزايش تمايل به كارگيري سيستم‌هاي توليد پراكنده شده است كه به طور كلي اين عوامل را مي‌توان در پنج گروه به شرح زير تقسيم‌بندي نمود :

1- پيشرفت‌هاي صنعتي چشمگير در ساخت و بكارگيري تكنولوژي‌هاي مرتبط
2- محدوديت‌ها موجود در احداث خطوط انتقال نيرو
3- ورود بحث بازار برق و مسائل مرتبط با آن در سيستم قدرت
4- افزايش تقاضاي مشتركين براي سرويس با قابليت اطمينان بالا
5- حساسيت بالا در خصوص آلودگي‌هاي محيط زيست

علل رويكرد به منابع توليد پراكنده در ايران

ظرفيت نامي توليدي واحدهاي نيروگاهي غير وابسته به وزارت نيرو در سال 1380، بالغ بر 6190 مگاوات برآورد شده است كه 401 مگاوات از آن مربوط به صنايع بزرگ و مابقي به ساير مؤسسات و صنايع كوچك اختصاص دارد .
دلايل زير كاربرد توليد پراكنده و توليد همزمان   را در كشور ما براي مصارف معمولي و عمومي توجيه مي‌كند:
1- كاربرد واحدهاي كوچك توسط مصرف‌كنندگان، صنعت برق را عملاً بتدريج خصوصي مي‌كند و اين خصوصي‌سازي از اهداف دولت و وزارت نيرو مي‌باشد و از سرمايه‌گذاري ملي در زمينه توليد مي‌كاهد.
2- نصب توليد پراكنده در پايدار نگه داشتن ولتاژ، اصلاح قدرت راكتيو، تزريق قدرت اكتيو و حفظ فركانس و نهايتاً بهبود كيفيت برق شبكه تأثير مثبت دارد.
3- آزادسازي تجهيزات فراواني كه به دليل مصرف پيك شبكه، الزاماً اضافه نصب شده و بعضاً چندين برابر مصرف اوقات عادي شبكه سرمايه‌گذاري شده است.
4- نصب توليد پراكنده در محل‌هاي مصرف، جابه‌جايي انرژي الكتريكي را در كل شبكه متناسب با قدرت نصب شده كاهش مي‌دهد، در نتيجه تعويض هادي‌ها، كابل‌ها و ساير تجهيزات، خصوصاً در شبكه توزيع كاهش مي‌يابد.
5- با توجه به نياز بيست سال آينده كشور به بيش از 70 هزار مگاوات مصرف پيك و در نظر گرفتن ضريب ذخيره توليد، بر مبناي گزارش مقدماتي صنعت برق ايران در سال 1400 بيش از 90 هزار مگاوات قابل توليد در نيروگاه‌ها ميزان سرمايه‌گذاري بالاي 20 ميليارد دلار خواهد بود. هرچه بتوان اين سرمايه‌گذاري را از طريق واحدهاي تولید پراکنده  توسط مصرف‌كنندگان تأمين كرد، مي‌توان از خروج ارز ناشي از فروش سرمايه‌هاي ملي ممانعت كرده و براي خيل عظيم جوانان جوياي كار ايجاد اشتغال نمود .

مزاياي استفاده از توليد پراكنده DG

بكارگيري توليدات پراكنده در سيستم توزيع مزاياي زيست محيطي، اقتصادي و فني بسيار زيادي را به دنبال دارد. براي رسيدن به اين مزايا توليدات پراكنده بايد داراي اندازه مناسب بوده و در مكان‌هاي مناسب نصب شوند .
بطور كلي استفاده از نيروگاه‌هاي با توليد پراكنده در شبكه قدرت مزاياي زير را به همراه دارد  :
1- كم كردن هزينه مربوط به تجهيزات قدرت
2- كاهش تلفات انتقال قدرت
3- سهولت امكان بازيافت گرما در اين نيروگاه‌ها
4- زمان نصب و بهره‌برداري كوتاه اين نيروگاه‌ها
5- تحقق خصوصي سازي واقعي با تبديل سرمايه‌گذاران بزرگ به سرمايه‌گذاران كوچك
6- كاهش آلودگي‌هاي زيست محيطي و صوتي نيروگاه‌هاي بزرگ
7- كاهش تلفات با جايابي بهينه نيروگاه‌هاي توليد پراكنده در شبكه‌هاي توزيع
8- آزاد شدن ظرفيت سيستم‌هاي انتقال و توزيع اعم از خطوط و پست‌ها
9- استفاده بعضي از منابع توليد پراكنده از منابع تجديدپذير
10- امكان كاربرد مجزا يا متصل به شبكه
همچنين مي‌توان مزاياي اقتصادي تولید پراکنده را از ديد مشتركين و از ديد شركت توزيع الكتريكي بررسي كرد:

مزايای اقتصادي تولید پراکنده از ديد مشتركين

1- كاهش هزينه‌هاي خريد انرژي، بخصوص در مورد بارهاي حرارتي (بخار، آب گرم و سيستم خنك كننده): در روش توليد همزمان برق و حرارت   مي‌توان بخار يا آب گرم مورد نياز فرآيندهاي مختلف را تأمين كرده و يا در موارديكه نياز به گرم‌سازي و يا خنك‌سازي محيط باشد از آن استفاده كرد.
2- كاهش نگراني‌هاي ناشي از نوسانات نرخ انرژي: تولید پراکنده به مشتركين اين امكان را مي‌دهد كه ريسك بيشتري در بازار انرژي داشته باشند، چونكه در حقيقت مشتركين با استفاده از تولید پراکنده خود را از اين نوسانات رهايي داده‌اند.
3- افزايش قابليت اطمينان: تولید پراکنده مي‌تواند سبب كاهش خاموشي‌هاي ناشي از شبكه شود كه اين امر خود سبب كاهش زمان خاموشي و همچنين كاهش نگراني‌هاي موجود در زمينه ايمني مي‌شود.
4- بهبود كيفيت توان: تولید پراکنده مي‌تواند توان و انرژي با كيفيت بالا به مشتركين تحويل دهد و لذا اين امر سبب كاهش و يا از بين رفتن نگراني‌هاي موجود در زمينه نوسانات ولتاژ شبكه و هارمونيك‌هايي مي‌شود كه بر روي بارهاي حساس مشتركين تأثير مي‌گذارد.
5- منبع جديد درآمد: تولید پراکنده اين امكان را به مشتركين مي‌دهد كه بتوانند انرژي توليدي خود را به فروش رسانده و يا حالت كمكي براي بازاريابي داشته باشد .

مزاياي اقتصادي تولید پراکنده از ديد شركت توزيع الكتريكي

1- جلوگيري از افزايش ظرفيت شبكه: تولید پراکنده به عنوان يك منبع كمكي و اضافي به تأمين انرژي مي‌پردازد و لذا مي‌تواند تا حدودي شركت توزيع را از ايجاد سيستم جديد توليد، انتقال و توزيع بازدارد.
2- كاهش تلفات الكتريكي در بخش انتقال و توزيع: با نصب تولید پراکنده، شبكه انتقال و توزيع به منظور حمل و ارائه انرژي به مشتركين كوچكتر شده و لذا تلفات نيز كاهش مي‌يابد.
3- به تأخير انداختن و به روزآوري شبكه‌هاي انتقال و توزيع: با استفاده از تولید پراکنده، شركت‌هاي توزيع مي‌توانند جوابگوي رشد بار بوده و لذا با تأخير زماني نسبت به بهبود ظرفيت اقدام كنند.
4- تأمين توان راكتيو: برخي تكنولوژي‌هاي تولید پراکنده مانند موتورهاي رفت و برگشتي مي‌توانند توليد توان راكتيو كنند. اين امر سبب كمك به تقويت و پايداري ولتاژ شبكه مي‌شود.
5- كاهش تراكم ديماند و انتقال انرژي: با نصب سيستم توليد توان در محل مصرف و يا نزديك به آن، طول مؤثر شبكه انتقال و توزيع افزايش مي‌يابد و ظرفيت شبكه براي جوابگويي به ساير مشتركين آزاد مي‌شود.
6- پيك سائي: تولید پراکنده مي‌تواند سبب كاهش ديماند مشتركين در ساعات اوج مصرف شود كه اين امر سبب كاهش هزينه‌ها خواهد شد.
7- كاهش حاشيه رزرو: با نصب تولید پراکنده ميزان ديماند كلي شبكه پايين آمده و ظرفيت توليد بهبود مي‌يابد و لذا نياز به رزرو كمتري در شبكه است.
8- بهبود كيفيت توان: با نصب تولید پراکنده، اثرات منفي كيفيت توان از جمله ولتاژ و فركانس نامطلوب در شبكه كاهش مي‌يابد.
9- افزايش قابليت توان: استفاده از تولید پراکنده مي‌تواند سبب كاهش و يا حذف خاموشي در نقاط معيني از شبكه توزيع شود.
 

معايب استفاده از توليدات پراكنده DG

عليرغم تمام مزاياي تولید پراکنده بايد توجه خاصي به اثرات منفي احتمالي آن روي شبكه توزيع داشته باشيم كه شايد بيشترين اين تأثيرات، مسائل مربوط به سطح ولتاژ و هماهنگي حفاظتي باشد.
همچنين موجب پيچيده شدن شبكه و در نتيجه توسعه سيستم حفاظت شبكه شده و نيز بهره‌برداري و كنترل شبكه را نيز مشكل مي‌سازد .
 اتصال تولید پراکندهها به شبكه باعث ايجاد هارمونيك در شبكه و كاهش امپدانس اتصال كوتاه مي‌شود. ضمناً اگر در هنگام خاموشي، تولید پراکنده متصل به شبكه به صورت جزيره‌اي كار كند مي‌تواند براي تعميركاران شبكه خطرناك باشد .