بخشی از مقاله
چکیده
با وارد شدن منابع تولید پراکنده به شبکههاي توزیع نیرو و افزایش سهم آنها در تامین بار الکتریکی این شبکهها، بسیاري از مطالعات طراحی و بهرهبرداري این شبکهها دستخوش تغییر شده که بررسی و به هنگام کردن این مطالعات از مهمترین مسئولیتهاي مهندسین شبکه هاي توزیع به حساب میآید.
از طرف دیگر یکی از مهمترین نارساییهاي شبکههاي توزیع کشور، تلفات بالاي انرژي در این شبکهها است. در مطالعات گذشته نشان داده شده است که تغییرات تلفات انرژي با افزایش درصد نفوذ منابع تولید پراکنده از یک منحنی U شکل پیروي میکند، بدین معنی که وارد شدن تولیدات پراکنده ابتدا باعث کاهش تلفات انرژي سالیانه شده اما با عبور درصد نفوذ این منابع از حد مشخصی بسته به مشخصات شبکه، تلفات انرژي سالیانه افزایش مییابد.
در این مقاله به جاي پرداختن به تلفات، به ارزش ریالی تلفات پرداخته و نحوهي تغییر هزینه تامین تلفات با افزایش نفوذ منابع تولید پراکنده در شبکههاي توزیع مطالعه شده و نشان داده میشود که ارزش تلفات نیز از یک منحنی U شکل پیروي میکند اما نقطهي مینیموم آن در درصد نفوذ بالاتري اتفاق میافتد. نتایج به دست آمده میتواند براي سیاستگذاري تسهیلات احداث منابع تولید پراکنده به منظور تنظیم این منابع روي نقطه بهینه مورد استفاده قرار بگیرد.
-1 مقدمه
طی چند دهه گذشته، سیستمهاي تولید انرژي در شبکههاي قدرت، از تولید متمرکز در نیروگاههاي بزرگ به سمت تولید در مقیاس پایین در شبکههاي توزیع گرایش نشان داده و پیشبینی میشود تا چند سال آینده %25 انرژي برق مصرفی از این منابع تامین شود1]،.[2
در کشور ما نیز از ابتدا تولیدات پراکنده مورد توجه بوده و با تمهیداتی که طی سالهاي اخیر براي حمایت از سرمایهگذاران در این بخش به عمل آمده است، گرایش به سمت احداث و بهرهبرداري از این واحدها
مخصوصا سیستمهاي تولید همزمان برق و حرارت CHP افزایش یافته و آینده خوبی براي سرمایهگذاري در این بخشمتصور است
افزایش سهم منابع تولید پراکنده در تامین نیازهاي الکتریکی شبکههاي توزیع، تغییرات زیادي در روند مطالعات برنامهریزي، طراحی و بهرهبرداري از شبکههاي توزیع وارد کرده است4]،.[5 از میان اثرات مختلف تولیدات پراکنده در شبکههاي توزیع، در این مقاله به مبحث تلفات که از مهمترین نارساییهاي شبکههاي توزیع ایران به حساب میآید پرداخته میشود.
وارد شدن منابع تولید پراکنده به شبکههاي توزیع و کاستن از سطح جریان در خطوط شبکههاي توزیع ابتدا باعث کاهش تلفات انرژي در این شبکهها میشود[6] اما با افزایش درصد نفوذ منابع تولید پراکنده و عبور این درصد از حد مشخصی که بستگی به مشخصات شبکه، نوع تکنولوژي مولد و تمرکز مکانی این منابع دارد، تلفات افزایش مییابد
به عبارت بهتر تلفات انرژي شبکههاي توزیع با افزایش درصد نفوذ منابع تولید پراکنده از یک منحنی U شکل پیروي میکند. در این مقاله به جاي بررسی نحوهي تغییر تلفات با افزایش درصد نفوذ تولیدات پراکنده، ارزش ریالی تلفات را بررسی میکنیم. ارزش ریالی تلفات پارامتر بسیار مهمتري از خود تلفات بوده و در برنامهریزيها و مطالعات اقتصادي به شدت مورد توجه مدیران بخش توزیع است.
در مطالعه حاضر، از میان تکنولوژيهاي مختلف منابع تولید پراکنده، تنها منابع تولید همزمان برق و حرارت - CHP - که بیشتر مورد اقبال صاحبان صنایع و سرمایهگذاران است بررسی میشود. منابع تولید همزمان برق و حرارت با کار در بازدهی بالا و تامین همزمان بخشی از نیازهاي الکتریکی و حرارتی ساختمانها و مجتمعهاي اداري،مسکونی، تجاري و صنعتی میتوانند سهم مهمی در کاهش هزینههاي ماهانه تامین انرژي ساختمان داشته باشند و از این رو به شدت مورد توجه صاحبان صنایع قرار گرفته و سرمایهگذاريها در این بخش رشد چشمگیري پیدا کرده است.
همچنین در این مطالعه، منابع تولید پراکنده به صورت PQ مدل شده و رفتاري معادل یک بار منفی در شبکه دارند.
ادامهي مقاله به ترتیبی که از نظر میگذرد سازماندهیشده است، در بخش 2 اثرات منابع تولید پراکنده روي تلفات شبکههاي توزیع بررسی میشود، فرمولاسیون ارزش ریالی تلفات شبکههاي توزیع در بخش 3 بحث شده و نحوهي تغییرات آن با افزایش درصد نفوذ منابع تولید همزمان برق و حرارت در شبکه توزیع 34 شینه استاندارد IEEE مطالعه می- شود. مقاله در بخش 5 با بیان خلاصه نتایج پژوهش به پایان میرسد.
-2 اثر منابع تولید پراکنده روي تلفات شبکه توزیع
به موازات افزایش سرمایهگذاريها در مولدهاي تولید پراکنده، افزایش تعداد و درصد نفوذ این منابع و بیشتر شدن توان اکتیو و راکتیو تزریقی از این منابع به شبکههاي توزیع، پخش بار در شبکههاي توزیع تغییر کرده و متعاقبا باعث تغییرات زیادي در روند مطالعات برنامهریزي، طراحی و بهره- برداري این شبکهها میشود.
ضریب ظرفیت عددي ثابت و به نوع تکنولوژي مولد بستگی دارد، براي مولدهاي تولید همزمان برق و حرارت این عدد برابر 0/5 است.
اگر چه تصور میشود که افزایش سرمایهگذاريها در بخش تولیدات پراکنده همواره مثبت و باعث کاهش هزینههاي تامین بارهاي شبکه است، اما در مرجع ثابت شده است که این امر همیشگی نبوده و درصد نفوذ، نوع تکنولوژي و تمرکز مکانی این منابع پارامتر مهمی در تلفات شبکههاي توزیع هستند. در این مرجع ثابت شده است که تلفات انرژي سالیانه یک شبکهي توزیع با افزایش درصد نفوذ منابع تولید پراکنده از یک منحنی U شکل پیروي میکند. همچنین ثابت شده است که پراکندگی بیشتر این منابع معادل با تلفات بیشتر در شبکههاي توزیع است. در شکل 1 نحوهي تغییر تلفات انرژي سالیانه شبکهي توزیع 34 شینه استاندارد IEEE نشان داده شده است.
شکل . - 1 - نحوهي تغیر تلفات انرژي سالیانه با افزایش درصد نفوذ منابع CHP در شبکهي آزمون 34 شینه استاندارد IEEE از دیدگاه کلان جامعه، سیاستهاي تشویقی براي حمایت از سرمایهگذاري در بخش تولیدات پراکنده باید به
گونهاي باشد که درصد نفوذ منابع تولید پراکنده روي نقطهي مینیموم این منحنی قرار گیرد تا هزینههاي تامین تلفات در شبکههاي توزیع در کمترین مقدار خود قرار گیرد.
شکل 1 بیان میکند که درصد نفوذ 3/7% ، منطبق با نقطه مینیمم منحنی شکل 1، بهترین درصد نفوذ براي منابع CHP این فیدر از نظر تلفات است. عملا محدودیتهاي دیگري مانند حفظ هماهنگی ادوات سیستم حفاظت میتواند این عدد را کاهش دهد. این عدد در برنامهریزي شبکههاي توزیع و تدوین تسهیلات براي سرمایهگذاران کاربرد فراوان داشته و بررسی آن براي شبکههاي توزیع ایران با توجه به مشخصات خاص آن اهمیت زیادي دارد.
-3 ارزش ریالی تلفات شبکههاي توزیع
ارزشگذاري تلفات در شبکههاي توزیع از دو دیدگاه قابل بررسی است که گاها به اشتباه تفکیک میان این دو دیدگاه نادیده گرفته شده و باعث تخمین نادرست ارزش تلفات میشود.
از دیدگاه مصرفکنندگان، ارزش تلفاتی که در شبکههاي توزیع داخلی آنها رخ میدهد دقیقا برابر تعرفهي انرژي است که براي هر کیلووات ساعت پرداخت میکنند اما از نقطه نظر شرکتهاي متصدي توزیع، ارزش واقعی تلفات در یک شبکهي توزیع عبارتست از، تفاضل هزینهي برقرسانی به مشترکین در دو حالت شبکهي توزیع واقعی و شبکهي توزیع بدون تلفات، بدین معنی که اگر در یک فیدر توزیع تلفات به میزان 1 kwh کاهش یابد، افزایش درآمد شرکت توزیع چه میزان خواهد بود. لذا براي محاسبه ارزش تلفات کافی است روشی براي تخمین هزینههاي برق رسانی به مشترکین یک فیدر ارائه شود.
در تخمین هزینه نهایی تحویل توان به مشترکین فاکتورهاي بسیاري دخیل هستند که مهمترین آنها عبارتند از:
وضعیت دیسپاچینگ شبکه، موقعیت جغرافیایی شبکهي توزیع ،سرمایهگذاري صورت گرفته تا کنون براي ایجاد و بهره برداري از شبکه، الگوي مصرف مشترکین شبکه، سرمایه- گذاري صورت گرفته براي تامین تقاضاي راکتیو شبکه، پارامترهاي عمومی اقتصادي نظیر نرخ بهره، تورم، اهمیت استراتژیک بارهاي شبکهي توزیع.
به دلیل صعوبت مطالعات اقتصادي تلفات و گستردگی وپیچیدگی شبکههاي توزیع، در اغلب مطالعات این فاکتورها در نظر گرفته نمیشود که ممکن است نتایج آن تا ده برابر تغییر کند.[1] با توجه به این حساسیت بالاي پاسخ، میبایست در مطالعات اقتصادي مولدهاي تولید پراکنده از مطالعات سرانگشتی پرهیز و براي هر شبکه با توجه به مشخصات خاص آن تصمیمگیري کرد.
در ادامه کلیات روش محاسبهي هزینهي برقرسانی به مشترکین ارائه میشود.
-1 ردیابی توان رسیده به شبکهي توزیع و تعیین سهم هر یک از منابع اکتیو و راکتیو در تغذیه شبکهي توزیع.
براي این کار با بهرهگیري از روشهاي شناخته شدهي ردیابی توان و با توجه به توپولوژي و دیسپاچینگ شبکه متوسط سهم هر یک از منابع اکتیو و راکتیو اعم از نیروگاههاي بزرگ، منابع تولید پراکنده و بانکهاي خازنی، در تامین بارهاي شبکه مشخص میشود
