بخشی از مقاله
امکان سنجی فنی و اقتصادی نصب پنلهای خورشیدی در شهرستان سنندج
چکیده
با تغییرات گوناگون در شبکههای توزیع الکتریکی استفاده روزافزون از تولیدات پراکنده در ساختار شبکه الکتریکی برای شرکتهای برقی در حال رشد است. به طـوری کـه ایـن منـابع تولیـد پراکنـده مـیتواننـد بـه صـورت متصـل بـه شـبکه و مجـزا از شـبکه (Islanding) نقش ایفا میکنند. امروزه میزان استفاده از سلول خورشیدی در شبکههای توزیع به عنوان تولیدات پراکنـده روزبـه روز بیشتر میشود. یکی از پارامترهای مهمی که برای شرکتهای برقی استفاده کننده از سلول خورشید امکان سنجی اقتصـادی و فنی استفاده از تولیدات پراکنده خورشیدی در شبکههای توزیع امروزه میباشد. در این راستا از دیدگاه اقتصادی بحث میزان تولید تولید پراکنده، کاهش تلفات و تغیییرات ولتاژ در صورت وجود تولید پراکنده در شبکه توزیع دارای اهمیت بیشتری میباشد. از نظر فنی پارامترهای زیادی وجود دارند که بر توان خروجی سلولهای خورشیدی، از قبیل ابـر، بـاد. درجـه حـرارت تـاثیر مـیگذارنـد. بنابراین میتوان گفت که بررسی امکان سنجی نصب پنلهای خورشیدی از نظر فنی و اقتصادی در شبکههای توزیع ایران اجتناب-ناپذیر است. دراین مقاله با بررسی پارامترهای تاثیرگزار بر تغییرات توان سلول خورشیدی و وجود سلول های خورشیدی در شـبکه توزیع شهر سنندج به بررسی امکان سنجی فنی و اقتصادی نصب پنل خورشیدی در این شهر پرداخته شده است.
واژههای کلیدی: نصب سلول خورشیدی، بررسی اقتصادی و فنی، شهرستان سنندج، امکان سنجی
-1 مقدمه
طراحان شبکه با چالشهای زیادی در جهت طراحی و گسترش شبکههای توزیع برق روبرو هستند. این چـالشهـا بـه فاکتورهـای زیادی وابسته است. تغییرات زیست محیطی و مدلهای تنظیمی، الگوهای آب و هوایی، استفاده از تکنولوژیهـای جدیـد، افـزایش شدید مشتری و گذر شبکه توزیع برق از حالت غیر فعال به فعال فاکتورهای مهم تاثیرگذار بر شبکه هسـتند. در چنـد سـال اخیـر تغییرات چشمگیری در زمینه طبیعت شبکه، شناخت محیطی آن و گزینههای مدیریت بـار صـورت گرفتـه اسـت. مـوازی بـا ایـن افزایش بار، ظهور مدلهای مختلف تولید انرژی طراحان شبکه توزیع را مجبور کرده کـه تکنیـکهـای جدیـد را بـه کـار گیرنـد و شیوههای جدید را طراحی کنند تا بتوانند طراحی آینده شبکه را شبیهسازی کنند. اصول پیشبینی بار، دستهبندی شبکه، مدیریت تنظیم ولتاژ، قابلیت اطمینان سیستم، کیفیت توان، تلفات شبکه قدرت، سناریوی شبکههای هوشـمند و تجدیـد شـدنی و ارزیـابی
1
اقتصادی پروژه از موارد بسیار مهم و تاثیر گذار بر طراحی راهحلهای جدید برنامهریزی شبکه توزیع میباشد که باید مد نظـر قـرار گیرد.
کافی نبودن سوخت های فسیلی ومحدودیت آنها درتأمین انرژی محیط زیست دراثر احتراق سوختهای فسیلی و پایـان پـذیربودن این سوختها، یکی ازمهمترین عوامل آلوده کننده درجهان و به خصـوص درکشورماسـت. در چنـد سـال اخیربـه دلیـل گسـترش تکنولوژی های تولید برق ازمنابع انرژی های تجدیدپذیر و پیشرفت درتجهیزات سیستم های اسکادا و همچنـین تجدیـد سـاختار در صنعت برق و ایجاد بازار رقابتی، شرایط تبدیل سـاختار سیسـتم متمرکـز فعلـی بـه یـک سیسـتم غیـر متمرکـز انـرژی کارآمـد و اقتصادیتر برای مشترکین هموارگردیده است.
امروزه میزان استفاده از سلول خورشیدی در شبکهای توزیع به عنوان تولیدات پراکنده روزبه روز بیشتر میشود .[1] جهت بررسی امکان سنجی فنی عوامل مهمی از قبیل ابر، باد و درجه حرارت وجود دارد که باید تغییرات کوتاه و دارز مدت آنها بررسی شـود. در مدل [2] به ارزیابی میزان تشعشع خورشید در روزهای صاف و بدون ابر اشاره شده است امـا بیشـتر روی حالـتهـای مهـم ابـری متمرکز شده است. مدل [3] در وارد کردن اطلاعات ورودی جهت ارزیابی دچار مشکل شده است و همچنین از این مدل زمانی می توان استفاده کرد که فاکتورهای تاثیرگذار زیادی بر تشعشع خورشید در دسترس باشد. در [4] مدلی برای محاسبه میزان تشعشع نور خورشید به صورت روزانه پیشنهاد شده است اما به کاربردن آن برای دستیابی به اطلاعات از طریق این مدل مشکل اسـت. بـا گذشت زمان مدلهای دیگری کشف شده است [5] و نواقص مدلهای گذشته را برطرف کـرده. از نظـر اقتصـادی در شـبکههـای توزیع با هدف کاهش تلفات و تولید[8-6] انرژی الکتریکی به صورت محلی نیاز به بررسی عمیق و جامعی در سـطح اسـتان هـای کشور با توجه به تپولوژی شبکه توزیع آن ناحیع جغرافیایی دارد.
هدف این تحقیق بررسی عوامل تاثییرگذار بر امکان سنجی فنی با توجه به تغییرات توان خروچی سلول خورشیدی در سطح شـهر سنندج و تغییراتی نظر کاهش تلفات شبکه بعد از نصب تولید پراکنده خورشیدی و از نظر اقتصادی بررسی به صرفه بودن استفاده از سلول خورشیدی به صورت منابع تولید پراکنده کوچک به صورت وصل و یا مستقل از شبکه در شبکه توزیع این شهر سنندج.
-2 عوامل تاثیرگذار بر سلولهای خورشیدی
مهمترین عامل از نظرکنترل انرژی تابشی خورشید ابرناکی آسمان است. ابرها بطور متوسط 21 درصد از انرژی موج کوتاه خورشید را بر میگردانند. درمواقعی که هوا آفتابی بوده و هیچ ابری در آسمان وجود ندارد، قسمت اعظم انرژی خورشید به زمین مـیرسـد. سنندج حدود37 روز ابری در سال را دار است. با استفاده از دستگاههای اندازهگیری اداره هوا شناسی در طول 22 سال گذشـته در شهر سنندج یک منبع اطلاعات جامع در زمینه پوشش ابری تغییرات حرارت منطقه مطالعاتی جهت آنالیزهای تشعشع خورشـید و به عنوان اصلی ترین پارامترهای تاثیرگزار بر توان خروجی سلول های خورشیدی به عنوان اطلاعات اولیه و بسیار مفید جهت امکان سنجی فنی در این مقاله مد نظر قرار داد شده است.
در ادامه، با بکارگیری نرم افزارای محاسباتی و آماری متوسط تغییرات ابری و درجه حرارات را در طول 22 سـال گذشـته در پلـه های هشت تایی در روز را به صورت نمودارهای جهت استفاده از آن ها به عنوان یک مدل دقیق ار تغییرات این پارامترها در مقالـه به کار گرفته شده است شکل 1و .2
2
همانطور که از شکل 1 نشان داده شده است حداکثر و حداقل مقدار تغییرات Oktas در زمستان و تابستان مـی باشـد. همچنـین بیشترین میزان تنوع در فصل بهار، بین 4 و 5.3، و پایینترین میزان تنوع در فصل زمستان بین 5.2 و 5.9 بوده است. بنابراین می-توان برآورد کرد.
.
. -
مانند تمام وسایل نیمه هادی، سلولهای خورشیدی به دما حساس هستند. افزایش درجـه حـرارت باعـث کـاهش در شـکاف بانـد هدایت یک نیمههادی شده و در نهایت مستقما بر توان خروجی آن تاثیر میگذارد. کاهش شکاف باند در یک نیمه هادی با افزایش دما میتواند به عنوان افزایش انرژی الکترون در مواد مشاهده شود. در سلول های خورشیدی، پارامتری که بیشتر با افزایش درجـه حرارت تحت تاثیر قرار میگیرد، ولتاژ مدار باز است. تاثیر افزایش دما بر ولتاژ مدار باز در شکل زیر نشان داده شده است.
بنابراین با افزایش یا کاهش درجه حرارت از 25 درجه سانتی گراد مقدار توان خروجی سلول خورشیدی تغییرخواهد کرد. به طـور کلی در یک سلول خورشید سیلیکونی با افزایش یا کاهش هر یک درجه ای دما نسبت به دمای اتاق میزان 0.48 تا 0.5 درصـد از توان خروجی سلول خورشیدی به ترتیب کاهش و افزایش مییابد .[10 ,9]
