بخشی از مقاله
چکیده
یکی از نتایج استفاده از فناوری اطلاعات، اسقرار دولت الکترونیکی - شهر الکترونیکی - می باشد . به منظور توسعه زیرساخت های شهر الکترونیک باید بتوان انرژی الکتریکی مصرف کننده های کلیدی و حساس شبکه را در بحرانهای طبیعی و غیر طبیعی که موجب اختلال در تامین برق مصرف کننده ها می شوند، تامین نمود . یکی از بهترین روش ها به این منظور، استفاده از سیستم های تولید پراکنده - - DG و سیستم های تولید همزمان برق و حرارت - - CHP می باشد . سیستم های توزیع معمولا از فیدرهای توزیع شده شعاعی که توسط یک پست تغذیه می گردند تشکیل شده است . پیوستن منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع تاثیر مثبت بسزایی در کاهش تلفات و بهبود پروفایل ولتاژ سیستم توزیع و همچنین تامین انرژی حرارتی مصرف کننده های اطراف هر باس دارد . در نتیجه مزایایی که این نوع تکنولوژی ها داشتند ،شرکت های برق شروع به تغییر در زیر ساختهای برق نمودند و مکان ، اندازه و تعداد این نوع مولدها را متناسب با ساختار شبکه مورد ارزیابی قراردادند . یکی از مهمترین دیدگاه هایی که باید در تعیین محل و اندازه مولد های تولید پراکنده مد نظر قرار گیرد، بحث پدافند غیر عامل می باشد . این مقاله با دسته بندی حالات مختلف قرار گرفتن مصرف کننده های حساس روی فیدرهای 20 KV شبکه، به جایابی بهینه این مولد ها جهت تامین انرژی الکتریکی مصرف کننده های حساس شبکه می پردازد .
کلمات کلیدی: تولید پراکنده، جایابی DG، پدافند غیر عامل، زیرساخت های شهر الکترونیک، مدیریت بحران شبکه برق
-1 مقدمه
تاریخ بشری را می توان به سه دوره : کشاورزی، صنعتی و فراصنعتی - اطلاعاتی - تقسیم کرد . در هر دوره، فناوری خاصی غالب بوده و توسعه وپیشرفت، با اتکا بر زیرساخت ویژه آن دوره حاصل شده است . راههای ارتباطی - شوسه - در دوران کشاورزی، خطوط انتقال انرژی در دوران صنعتی و خطوط انتقال داده در دوران فراصنعتی مثال هایی از زیرساخت های این دوران ها است . با اختراع کامپیوتر، بسیاری از تعاملات بین بخش ها و سازمان ها متحول شد و جامعه بشری به دوره جدیدی به نام عصر اطلاعات وارد گردید که در آن تولید، انتقال، پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات حرف اول را می زند . در این دوران با استفاده از نرم افزارها، روندهای اجرایی و ساختار سازمانی در راستای بهبود ارائه خدمات اصلاح می شود .
فناوری اطلاعات و ارتباطات که زیرساخت آن خطوط انتقال داده و سخت افزارهای لازم برای تولید، انتقال، پردازش و بازیابی اطلاعات است، نیاز جامعه امروز است . ویژگی این فناوری، استفاده از اطلاعات برای بهینه سازی مصرف انرژی است . این اطلاعات به گونه ای در دسترس افراد جامعه قرار می گیرد که انرژی مصرف شده برای ارائه خدمات به حداقل می رسد . برای توسعه فناوری اطلاعات در کشور لازم است از مدل توسعه مناسبی استفاده شود . بر اساس مدل UNDP ، این مدل توسعه می تواند شامل بخش های زیر باشد :
- توسعه زیرساخت
- توسعه منابع انسانی
- توسعه سیاست ها
- توسعه محتوا و کاربرد
- توسعه کاربردهای بخشی، به تناسب برای هر سازمان، اداره یا نهاد .
یکی از نتایج استفاده از فناوری اطلاعات، اسقرار دولت الکترونیکی - شهر الکترونیکی - است . دولت الکترونیکی به معنای در دسترس قرار دادن اطلاعات، سرویسها و خدمات از طریق شبکه هایی مانند اینترنت ، راهگشای بسیاری از معضلات اداری کشور است . استفاده از اینترنت، ارائه خدمات را با کیفیت بالاتر و سرعت بیشتری امکان پذیر ساخته و موجب رقابتی شدن و مقرون به صرفه شدن - در مقایسه با روشهای سنتی - می شود . [6 ]
اما باید در نظر داشت که سوانح طبیعی و بحرانها بخشی از طبیعت محیط زیست ما می باشد و نیز بحرانها به عوامل بسیار زیادی از جمله عوامل طبیعی و عوامل انسانی بستگی داشته و بنابراین، ساختار و شکل پیچیدهای به خود می گیرند که مبارزه با آنها را بسیار دشوار و پیچیده می نماید . حادثه قطع برق در سی ام اردیبهشت ماه سال 80 که بخش زیادی از کشورمان را در خاموشی فرو برد و مدت زمان قابل توجهی طول کشید تا شرایط عادی شود، صرفنظر از هزینه تحمیل شده به تاسیسات وزارت نیرو برای احیا و جایگزینی تجهیزات لازم، آثار نامطلوب دیگری نیز بر ساختار اقتصادی، اجتماعی و حتی سیاسی کشور داشت که میتواند به عنوان تجربه ای از شرایط بحران در صنعت برق باشد . اما شرایط بحران در کشور ما به علت وضعیت کشور از دیدگاه بلایای طبیعی به خصوص پدیده زلزله و سیل، توجه و دقت خاصی را در این زمینه می طلبد. [7 ]
لذا در بخش توسعه زیرساخت های شهر الکترونیک، باید بتوان انرژی الکتریکی بارهای حساس و کلیدی شبکه را تامین نمود که جهت این کار می توان از نیروگاه های تولید پراکنده - - DG و نیروگاه های تولید همزمان برق و حرارت - - CHP استفاده نمود . روشهای معمول برای تامین نیازهای الکتریکی و حرارتی،به این صورت است که الکتریسته از شبکه توزیع سراسری و حرارت بوسیله سوزاندن سوخت در بویلرها و تجهیزات گرمازا به روش تولید جداگانه تامین می گردد که الکتریسیته تولیدی به این روش به صورت متمرکز - نیروگاهی - بوده و تلفات انرژی زیادی را در بردارد. با توجه به رشد مصرف برق از یک طرف و بهبود تکنولوژی تولید انرژی الکتریکی به وسیله نیروگاه های کوچک، نیروگاه های کوچک پا به عرصه وجود گذاشتند که به آنها اصطلاحا نیروگاه های تولید پراکنده - DG - گفته می شود .
استفاده از نیروگاه های کوچک موجب افزایش راندمان و ضمن کاهش تلفات باعث مزیت های فنی از جمله کاهش تلفات، بهبود پروفایل ولتاژ و افزایش پایداری می شود . یکی دیگر از مزایای نیروگاه های کوچک عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد و امکان جذب سرمایه های کوچک جهت احداث نیروگاه می باشد. از جمله نیروگاه های تولید پراکنده ، می توان به نیروگاه های تولید همزمان برق و حرارت - CHP - یا نیروگاه های تولید همزمان گرمایش، سرمایش و توان - CCHP - اشاره کرد که علاوه بر دارا بودن مزیت های نیروگاه های تولید پراکنده ، صرفه اقتصادی بیشتری را برای مصرف کنندگان و کشور به دنبال دارد . در این نوع نیروگاه ها حرارت خروجی از واحد تولید الکتریسیته به عنوان تامین کننده حرارت یا برودت مورد استفاده قرار می گیرد که موجب افزایش راندمان تا %85 می گردد .
یکی از مسائلی که در استفاده از این نیروگاه ها مد نظر است ، یافتن مصرف کننده حرارتی و برودتی مناسب است که بتواند کارکرد CHP را مقرون به صرفه کند به عبارتی واحد CHP با حداکثر توان خود هم الکتریسیته و هم حرارت را برای مصرف کننده تولید کند . کشورهایی نظیر فنلاند ، استرالیا وسوئد تمام ظرفیت تولید نیروگاههای حرارتی خود را با روش تولید همزمان برق و حرارت استفاده می نمایند. همچنین کشورهای دانمارک ، هلند ، آلمان ، روسیه ، اتریش ، ژاپن ، انگلستان و آمریکا حداکثر ظرفیت تولید برق حرارتی خود را به استفاده از روش مذکور اختصاص داده اند وکشورهای کانادا ، هندوستان ، آفریقای جنوبی ، ایرلند ، کره جنوبی ، مکزیک و یونان نیز به میزان قابل توجهی به این روش روی آورده اند.مزایای تولید همزمان برق و حرارت در محل مصرف:
-1افزایش بازده سوخت دریافتی به برق تحویلی از کمتر از 30 درصد به 80 تا 95 درصد
-2امکان حضور طیف گسترده بخش خصوصی بدلیل سهولت تامین
مالی - هزینه هر مگاوات در حدود 1 میلیارد تومان -
-3حذف تلفات توان پیک 30 درصدی و تلفات انرژی 18 درصدی
-4توسعه پدافند غیرعامل و افزایش 5 برابری امنیت صنعت برق در مقابل حملات نظامی و تروریستی
-5کاهش پرباری شبکه - - congestion
-6تملک کمتر زمین برای توسعه شبکه و کاهش تبعات مالی، اجتماعی و زیست محیطی
-7افزایش پایداری و امنیت فنی سیستم قدرت
هم اکنون در بسیاری از نقاط جهان از سیستمهای تولید همزمان استفاده می شود. جدول - 1-2 - لیست 10 کشور جهان و درصد تأمین حرارت بوسیله سیستمهای تولید همزمان به نسبت کل حرارت مصرفی در این کشورها را نشان میدهد.[1] جایابی تولیدات پراکنده را می توان از چند دیدگاه مورد بررسی قرار داد. در دیدگاه اول جایابی تولید پراکنده، معمولا تابع هدف شامل کاهش تلفات، بهبود پروفایل ولتاژ و پایداری ولتاژ می باشد که توسط روش های بهینه سازی همچون GA، PSO وغیره محل و ظرفیت بهینه DG تعیین می گردد8]و .[9 از دیدگاه دوم جایابی و تعیین ظرفیت تولید پراکنده - CHP - ، علاوه بر اهداف فنی مد نظر در جایابی DG اهداف اقتصادی جهت مصرف - فروش - بهینه حرارت و آب گرم نیز مد نظر قرار می گیرد 10]و. [11 در نتیجه نقاطی همچون بیمارستان ها و مجتمع های دانشگاهی که دارای مصرف حرارت و آبگرم دائمی می باشند ، نقاطی مساعد جهت نصب CHP می باشند .
دیدگاه سوم جایابی تولیدات پراکنده، در نظر گرفتن پدافند غیرعامل بودن این مولد ها می باشد . در اکثر کشورهای دنیا یکی از مهمترین راهکارهای تامین انرژی مناطق حساس و امنیتی ومقابله با حملات تروریستی، استفاده از تولید کننده های پراکنده می باشد. به عنوان مثال، یک بررسی بعد از حملات 11 سپتامبر نشان داد که یک سیستم که بیشتر بر مبنای نیروگاه های تولید پراکنده استوار است می تواند تا 5 برابر کمتراز سیستم های قدرت متمرکز در برابر حملات سیستماتیک تروریستی حساس باشد .[5] خاموشی سراسری بزرگ - Blackout - در سال 2003 در شمال امریکا و بررسی در مورد گزینه های اصلی برای به حداقل رساندن چنین اختلالی در آینده باعث توجه به DG به ویژه CCHP، برای کاهش آسیب پذیری تهدید حمله تروریستی در سیستم های قدرت شد2]،3،.[4
یکی از اهدافی که در جایابی بهینه نیروگاه های تولید پراکنده می توان دنبال کرد، تامین بارهای حساس شبکه در هنگام بروز اختلالاتی در شبکه می باشد که عملکرد آن می تواند به عنوان پدافند غیر عامل در نظر گرفته شود .در این مقاله با توجه به اطلاعات بارهای حساس، محل های مناسب برای نصب DG یا CHP که بتوانند بارهای حساس را در شرایط اضطراری تامین کنند ، به سه روش پیشنهاد می گردد . به این منظور ابتدا بارهای حساس واقع شده روی فیدرها استخراج و سپس محل قرار گیری بارها روی فیدر ها و باس ها تعیین می گردد . بنابراین در این مقاله به بررسی و تعیین باس ها و فیدرهایی از شبکه می پردازیم که تغذیه آنها در شرایط اضطرار باعث برقدار بودن نقاط حساس شهر خواهد بود .
-2 تعریف بحران
بحران در طی زمان تاریخ مکتوب بشری همواره با انسان ها بوده و نسلهای بشری همواره مجبور به تحمل بحرانها و خسارتها و صدمات ناشی از آن شده و پس از چندی نیز از مشقات آن رهایی یافته و زندگی نیز همچنان مسیر طبیعی خود را ادامه داده است. و لذا می توان نهایتا بحران را بشکل ذیل تعریف کرد: بحران حادثه ایست که به طور طبیعی و یا توسط بشر به صورت ناگهانی و یا فزاینده به وجود آید و سختی و مشقتی را به جامعه انسانی تحمیل نماید که جهت برطرف کردن آن نیاز به اقدامات اساسی و فوق العاده باشد.
- 1- 2 تعریف مدیریت بحران :
مدیریت بحران علمی کاربردی است که بوسیله مشاهده سیستماتیک بحرانها و تجزیه و تحلیل آنها در جستجوی یافتن ابزاری است که از طریق آنها بتوان از بروز بحرانها پیشگیری نموده و یا در صورت بروز آن در خصوص کاهش آثار آن، آمادگی لازم، امداد رسانی سریع و بهبود اوضاع اقدام نمود. در واقع مدیریت بحران بمعنای بازگرداندن تعادل دوباره بین منابع و نیازهاست .
