بخشی از مقاله
چکیده -
تامین برق بدون وقفه برای م شترکین میتواند به عنوان یک شاخص برای شرکتهای توزیع برق برتر مطرح با شد. در این مقاله به معرفی سامانهای در جهت کاهش زمان خامو شیهای شبکه برق در سطح م شترکین ف شار ضعیف پرداخته شده ا ست. این سامانه با ا ستفاده از تکنولوژی روز دنیا و با بهره گیری از سیستمهای ذخیره ساز به عنوان جایگزین دیزل ژنراتورهای قدیمی برای شرکتهای توزیع انرژی الکتریکی میباشد.
سیستم استاتیک ذخیره سازی انرژی قابل حمل موسوم به BEST علاوه بر تامین انرژی مشترکین دارای ویژگیهای خاصی مانند امکان شارژ از طریق سیستمهای خورشیدی، شرایط حمل و نقل استاندارد سیستمهای ذخیره ساز و همچنین امکان اتصال مستقیم بار به خروجی UPS سیستم می باشد. ظرفیت نمونه اولیه این سامانه 40 کیلولت آمپر طراحی شده است.
-1 مقدمه
دلا یل بروز وق فه در تامین انرژی الکتریکی مورد ن یاز را میتوان به طور کلی در دو گروه خواسته و ناخواسته قرار داد. خاموشیهایی که به صورت برنامه ریزی شده و یا اصطلاحا خوا سته به م شترکین اعمال می شود معمولا به علت تعمیرات و تغییرات در شبکه میباشد؛ برای این خاموشیها میتوان با برنامه ریزی صحیح، تغییر الگو تعمیرات و استفاده از تجهیزات کمکی - دیزل ژنراتور - ز مان وق فه را به حدا قل رسا ند. همچنین خاموشیهای ناخواسته به طور معمول به علت مسائل غیرمترقبه نظیر باد، باران، ت صادفات، برخورد ا شیا خارجی به شبکه و ... رخ می دهند. با پیش بینی مناسب و بهره گیری از امکانات مدرن امکان حداقل نمودن این زمان خاموشی فراهم میباشد.
سامانه - BEST - Battery Energy Storage Technology طراحی و معرفی شده در این مقاله بنا به ویژگیهای منح صر به فردی که دارد، قابلیت تاثیر گذاری در کاهش زمان خامو شیهای شبکه - خاموشیهای خواسته و ناخواسته - را دارد.
سامانه BEST علاوه بر یک تجهیزی که تاثیر مستقیم بر کاهش زمان خاموشیهای شبکه دارد، می توان به عنوان یک سیستم ذخیره ساز با ظرفیت بالا نیز مورد بهره برداری قرار بگیرد.
در این مقاله ابتدا به روشهای تامین برق در هنگام تعمیرات شبکه اشاره شده است سپس معایب سیستمهای مبتنی بر دیزل ژنراتور مورد بررسی قرار گرفته و در انتها به معرفی سامانه BEST و نقش آن در کاهش خاموشیها پرداخته شده است.
-2 روشهای کاهش خاموشی مشترکین
توجه به موضوع کاهش خاموشی مشترکین شرکتهای توزیع برق در سرتاسر دنیا بعنوان یکی از مهمترین اهداف و معیارهای تو سعه در این شرکتها تبدیل شده ا ست و هر ساله، هزینههای زیادی در جهت کاهش این بازه زمانی در شرکتهای توزیع صرف می شود. یکی از راه کارهایی که در شرکت های توزیع برق به آن توجه شده است، اجرای مراحل تعمیرات بر روی شبکه برق بدون اِعمال خامو شی به م شترکین می با شد - کار با خط گرم - ؛ اما این راهکار همی شه قابل اجرا نمی باشد و در برخی از مواقع لازم است تا حتماً برق مشترکین قطع و عملیات مورد نظر بر روی خط ان جام گیرد و ب عد از پا یان کار م جدد برق مشترکین وصل شود. در این مواقع به منظور حداقل نمودن میزان خاموشی اعمالی به مشترکین از دیزل ژنراتورها استفاده می شود. دیزل ژنراتور تکنولوژی قدیمی بوده و دارای م عا یب متعددی می باشد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. در این مقاله سامانه BEST به عنوان جایگزین دیزل ژنراتور معرفی شده است.
یکی از پرکاربردترین مولدهای انرژی در ابعاد کوچک، دیزل ژنراتورها می باشند که به شکل گسترده مورد استفاده قرار میگیرند. اما این مولدها دارای مشکلاتی میباشند که در ذیل به برخی از آنها اشاره شده است
1. ایجاد آلودگی بدلیل استفاده از گاز، گازوئیل، بنزین و ...
2. ایجاد آلودگی صوتی زیاد که باعث می شود از این مولدها نتوان در همه نقاط شهری استفاده نمود.
3. ا ستهلاک بالای این نوع مولدها بدلیل ا ستفاده از قطعات متحرک زیاد در ساختار طراحی آنها.
4. عدم سنکرون شدن با شبکه برق و نیاز به خاموشی مشترکین جهت اتصال دیزل ژنراتور به سیستم جهت تامین برق مشترکین و نیاز به قطع مجدد برق برای اتصال مشترکین به شبکه سراسری بعد از پایان کار تعمیرات و سرویس سیستم.
5. راندمان پایین این نوع از سیستم های تولید انرژی الکتریکی
6. صرف زمان جهت راه اندازی دیزل برای آماده به کار شدن سیستم
7. ایمنی پایین دیزل ها در م قا بل سطح امن یت بالای سیستم استاتیک
8. احتمال افزایش حوادثی همچون آتش سوزی و انفجار
در این راستا در جهت رفع مشکلات معرفی شده فوق، خودرو ذخیره ساز استاتیک انرژی معرفی گردیده است.
-3 سیستم های ذخیره ساز انرژی
امروزه در صنعت برق نیاز زیادی به ذخیره سازی انرژی با ظرف یت های بالا وجود دارد. ابزار های موجود در زمی نه ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ به شرح ذیل میباشد :
1. باتری های شیمیایی
2. سیستم انرژی هوای فشرده
3. ابررساناهای مغناطیسی
4. ابرخازن ها
5. پیل سوختی
تا قبل از توسعه استفاده از انرژیهای تجدید پذیر کاربردهای استفاده از سیستمهای ذخیره انرژی الکتریکی محدود به - 1 - تزریق قدرت بالا برای ک سری از ثانیه به شبکه - 2 - کاربردهای با انرژی ز یاد برای سا عات طولانی بوده است که ب عد از آن سیستمهای ذخیره ساز به عنوان یک بخش اصلی از سیستمهای تول ید پراکنده مبتنی بر انرژی های تجد ید پذیر در نظر گرفته شده است .[3] در این مقاله کاربرد دیگری برای سیستمهای ذخیره ساز معرفی شده ا ست و آن ا ستفاده از سی ستم به عنوان جایگزین دیزل ژنراتورهای فعلی میباشد.
شرکت توزیع نیروی برق شهرستان مشهد در جهت توجه به مو ضوع کاهش زمان خامو شی و چ شم انداز تعریف شده در این شرکت برای سال 1405؛ پروژه ای را در راستای جلوگیری از قطع برق م شترک ین در زمان خامو شیهای خوا سته در شرکت تعریف نمود که نتیجه آن پس از 12 ماه کار تحقیقاتی و پژوهشی، ساخت خودرو ذخیره ساز استاتیک انرژی بود.
-4 سامانه BEST
خودروی ذخیره ساز استاتیک انرژی در حقیقت محصولی است که به شرکتهای توزیع برق این امکان را می دهد تا در زمان سرویس و تعمیرات شبکه توزیع برق، بدون اعمال خاموشی، برق مشترکین را در مدت ز مان تعمیرات و اتصال م جدد م شترکین به برق سرا سری تامین نماید. این د ستگاه در ح قیقت یک مولد برق اضطراری در ابعاد بزرگ است که می تواند انرژی ذخیره شده در باتر ی های خود را از طریق سی ستم تبدیل توان به انرژی الکتریکی با فر کانس Hz50 ت بد یل کرده و در اخت یار م صرف کنندگان قرار دهد. با ا ستفاده از این منبع ذخیره سازی انرژی، شرکتهای توزیع این امکان را پیدا میکنند تا این دستگاه را از طریق برق شهری شارژ کرده و هر زمان که در بخشی از شهر خاموشی ایجاد شد و یا نیاز به تعمیرات بود، خودرو را به محل مورد نظر انتقال داده و تا قبل از رفع م شکلات ایجاد شده، برق مشترکین را از طریق این سیستم پرتابل تامین نمایند.
شکل :1 نما بیرونی خودرو استاتیک ذخیره انرژی
-1-4 متعلقات و تجهیزات
سامانه BEST دارای بخشهای متفاوتی میباشد؛ خودرو، کانکس تجهیزات، سیستم ذخیره ساز، تابلو BEST، پلاگین شارژ و واحد کنترل و مدیریت تبدیل توان . - UPS - در ادامه این مقاله هر یک از این بخش ها توضیح داده خواهد شد.
-2-4 خودرو
اگر در جهت استفاده بهینه از امکانات موجود و در راستای سیاست های اقتصاد مقاومتی برای انتخاب خودرو سعی در استفاده از خودروهای موجود در مجموعه شرکت گردید. خودروی مورد ا ستفاده در این پروژه یک د ستگاه خاور ا سقاط بوده ا ست که مورد بازسازی قرار گرفته است.
-3-4 کانکس تجهیزات
با توجه به جانمایی تجهیزات، الزمات حمل باتری و همچنین د ستورالعمل بهره برداری از باتری های شیمیایی و UPS کانکس مورد ن یاز طراحی و بر روی خودرو نصب گرد ید. از جم له ویژگی های این کانکس می توان به تهویه مناسب - کولر گازی - ، استقامت مکانیکی بالا، دسترسی آسان به تجهیزات مختلف، روشنایی اضطراری و ... اشاره نمود.
-4-4 سیستم ذخیره ساز
در این پروژه برای سیستم ذخیره ساز از تکنولوژی باتری شیمیایی استفاده شده است. این بخش از اتصال سری باتریهای ا سید سربی - Sealed Lead Acid - نوع AGM با پو شش و بدنه مقاوم ABS و ظرفیت 100 آمپر ساعت تشکیل شده است. از ویژگی های این نوع باتری می توان به عملکرد در محدوده و سیع حرارتی، طول عمر زیاد، چگالی انرژی بالا و چگالی توان منا سب برای کاربردهای پرتابل، جریان دشارژ داخلی بسیار کم در طول زمان آماده به کار و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری خاص همچون افزودن آب و اسید اشاره کرد
سیستم ذخیره ساز طراحی شده شامل 32 باتری Ah 100 می باشد که به صورت سری قرار گرفته اند و ولتاژ V 384 را برای ورودی UPS تامین می نما ید. این سیستم در مجموع ظرفیت KVA 40 را دارد.
-5-4 تابلوی BEST
تابلوی BEST متش کل از مدار های واسط باتری های شیمیایی، واحد کنترل و مدیریت تبدیل توان، شبکه توزیع و بار می باشد و دارای ویژگیهایی همچون پایش وضعیت شارژ باتری ها، مدارهای حفاظتی ولتاژ DC و AC، کنترل سنکرونیزاس یون بار با شبکه، نمایشگر جریان بار، مدار راه اندازی واحد کنترل و مدیریت تبدیل توان با ولتاژ مستقیم - Cold Start - Operation، علائم نشانگر سیگنال ورودی و خروجی، مدار تغذیه مصرف داخلی کابین و ... می باشد.
شکل :3 تابلو کنترل سامانه BEST
-6-4 واحد کنترل و مدیریت تبدیل توان
در این سامانه، فناوری مبدل های پ شت به پ شت - Online - Double Conversion مجهز به ترانسفورماتور ایزولاسیون بکار گرفته شده است. کنترل مستقل فازهای خروجی در س یستم سه فاز چهار سیمه، سامانه پی شرفته شارژ و د شارژ باتری ها، امکان کنترل از راه دور و از طریق شبکه اینترنت، قابلیت تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی، خازن های اصلاح ضریب قدرت و بهبود کیفیت توان از امکانات این واحد کنترلی است
