بخشی از مقاله
چکیده
در این بخش، یک ریزشبکه هیبرید برای روستای بیشه از توابع شهرستان خرمآباد با درنظر گرفتن پتانسیل بادی و خورشیدی، در حالت متصل به شبکه اصلی و به صورت بهینه طراحی خواهد شد. این روستا با داشتن میانگین سالیانه تابش خورشید 5/521kWh/m2/day و میانگین سالیانه سرعت باد 4/194 m/s دارای پتانسیل خوبی جهت بکارگیری منابع تجدیدپذیر میباشد.
شبیهسازی توسط نرمافزار HOMER محصول آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر آمریکا انجام شده است. به منظور رسیدن به بهینه-ترین طرح برای تولید توان، شبیهسازی ریزشبکه مورد نظر برای 6 سناریوی مختلف انجام خواهد شد. با مقایسه نتایج بدست آمده از این شبیهسازیها مشخص میشود که بهترین حالت، طراحی ریزشبکه هیبرید در حالت متصل به شبکه اصلی است.
-1 مقدمه
امروزه با توجه به رو به پایان بودن سوختهای فسیلی و تلاش برای کاهش استفاده از این منابع، توجه کشورها به سمت استفاده از منابع تجدیدپذیر معطوف شده است .
رو به اتمام بودن منابع سوخت فسیلی و همچنین اهمیت روز افزون مسائل زیست محیطی، بهکارگیری انرژیهای تجدیدپذیر به خصوص انرژی خورشید و باد به صورت واحدهای تولید پراکنده - - DG را برای تأمین انرژی برق ناگزیر کرده است
توسعه فناوری واحدهای تولید پراکنده و بکارگیری آنها در شبکه توزیع ساختار جدیدی به نام ریزشبکه را بوجود آورده است. ریز شبکه در واقع یک قسمت از شبکه توزیع میباشد که در آن علاوه بر بارهای مصرفی، واحدهای تولید توان نیز وجود دارد، در واقع ریزشبکه یک شبکه توزیع فعال میباشد. ریزشبکهها میتوانند به شبکه اصلی قدرت متصل شوند و یا به طور جزیرهای مورد بهرهبرداری قرار بگیرند. هر ریزشبکه از چندین واحد تولید پراکنده و منابع ذخیره انرژی تشکیل شده است که وظیفه آنها تأمین بارهای محلی است
از میان انرژیهای تجدیدپذیر، تولید مبتنی بر انرژی خورشیدی و باد از متداولترین فنآوریهای تولید برق میباشد که بدلیل تنوع آب و هوا و عدم قطعیتهای وابسته به آنها به تکنولوژیهای دیگری از قبیل میکروتوربینها و باتری برای جلوگیری از قطعی برق نیاز است که این مسئله باعث بوجود آمدن ریزشبکههای هیبرید شده است
در ریزشبکهها برای تأمین بار پیشبینی شده بلندمدت و میان مدت باید ظرفیت و نوع واحدهای DG، به صورت بهینه با در نظر گرفتن مسایل اقتصادی و قیود فنی تعیین شود. لذا برنامهریزی ریزشبکه یک مسأله بهینهسازی است.
روشهای بهینهسازی را میتوان به دو دسته نوین و کلاسیک تقسیمبندی نمود. روشهای کلاسیک عبارتند از: برنامهریزی خطی، روش سیمپلکس، روش جهتهای مزدوج، روش شبه نیوتن، روش جریمهای، روش گرادیان مزدوج، روش لاگرانژ، روش برنامهریزی پویا - دینامیک - . از طرفی روشهای نوین یا روشهای تکاملی عبارتند از: الگوریتم ژنتیک، الگوریتم الگوی جستجوی ممنوع - TS - ، الگوریتم تکامل تفاضلی، الگوریتم بهینهسازی PSO، الگوریتم کلونی مورچگان، سرد شدن فلزات و ..
در مبحث ریزشبکه، برنامهریزی در سه بازه بلندمدت، میان مدت، و کوتاه مدت را شاهد هستیم. در بلندمدت، باید پیشبینی خرید و نصب منابع تولیدپراکنده جدید متناسب با رشد بار پیشبینی شده، انجام گیرد. در میان مدت، باید زمانهای تعمیرات و نگهداری منابع تولیدپراکنده، میزان سوخت لازم برای تولید انرژی و نحوه خریداری و ذخیره آن مورد بررسی قرار گیرد . مهمترین قسمت برنامهریزی ریزشبکه، برنامهریزی کوتاه مدت آن میباشد. برنامهریزی کوتاه مدت در بازههای یک هفته، یک روزه و یک ساعته صورت میگیرد و هدف از انجام آن تعیین میزان توان خروجی هر یک از منابع تولیدپراکنده میباشد، همچنین برنامه شارژ و دشارژ باتری به همراه نحوه پاسخگویی بار نیز در این برنامهریزی وارد میشود
Perera و همکاران در [8] یک روش جدید بهینهسازی که ترکیبی از تصمیمگیری چند معیاره و بهینهسازی چندهدفه است بر روی یک سیستم انرژی تجدیدپذیر مستقل ارائه کردهاند. Silva و همکاران در [9] با استفاده از نرمافزار HOMER یک سیستم هیبرید انرژی شامل آرایه فتوولتائیک، پیلسوختی و باتری را برای تأمین انرژی الکتریکی یک ناحیه حفاظت شده واقع در ایالت Tocantins برزیل طراحی کردهاند
. همچنین در این مقاله یک تحلیل مقایسهای از هزینههای سیستم هیبرید با ترکیبهای متفاوت بعد از بهینهسازی با HOMER انجام شده است. Perera و همکاران در [10] برای تأمین بهینه یک بار AC سیستم هیبرید متشکل از پنلهای فتوولتائیک، توربین بادی و باتری را با استفاده از بهینهسازی چند هدفه طراحی کردند. آنها هزینه تأمین انرژی بصورت سطحبندی شده 1 - LEC - و هزینه سرمایهگذاری اولیه 2 - ICC - و انتشار گازهای گلخانهای - 3 - GHG را بهعنوان توابع هدف مطرح کردهاند.
Taghipour Rezvan و همکارانش در [11] یک مدل برای تعیین ظرفیت بهینه CHP و چیلرهای جذب-کننده در سیستم تولید پراکنده بیمارستان طالقانی تهران پیشنهاد کردند. آنها یک روش بهینهسازی بر مبنای الگوریتم ژنتیک برای تعیین ظرفیت بهینه واحدهای تولید انرژی تجدیدپذیر برای ساختمانها ارائه کردهاند. مدل ارائه شده با در نظر گرفتن عدم قطعیت و با فرض نوسانی بودن بار تعیین شده است.
Manuel Castaneda و همکاران در [13] یک روش تعیین سایز و استراتژی کنترلی متفاوتی را برای مدیریت انرژی یک سیستم هیبرید مستقل که شامل پنل فتوولتائیک - - PV، پیل سوختی - FC - ، الکترولیزر و تانک هیدروژن است ارائه کردهاند و با شبیهسازی سیستم مورد مطالعه نشان دادند که ترکیب پنل فتوولتائیک- پیل سوختی-الکترولیزر- تانک هیدروژن بار را با قابلیت اعتماد بالا تأمین میکند.
Connolly و همکاران در 37 [14] نرم افزار متفاوت را که میتوانند برای تحلیل تلفیقی از انرژیهای تجدیدپذیر استفاده شوند معرفی میکنند که در میان آنها نرمافزارهایHOMER، TRNSYSو HYDROGEMS برای بهینهسازی سیستمهای ریزشبکه کاربرد دارند. نتایج این مقاله اطلاعات لازم جهت انتخاب یک نرمافزار تحلیل انرژی مناسب برای یک تحلیل جامع را در اختیار طراح سیستم میگذارد.
در این مقاله بهمنظور انتخاب مناسبترین تجهیزات جهت تأمین بار مصرفی روستای بیشه، شبیهسازی با پنج مدل توربین بادی انجام شده است؛ ضمن اینکه جهت رسیدن به بهترین حالت طراحی ریزشبکه، برای روستای مذکور ریزشبکه در 6 حالت مختلف شبیهسازی و نتایج باهم مقایسه شده است؛ همچنین جهت بررسی عدم قطعیت نرخ سوخت مصرفی میکروتوربین، بهای خرید توان از شبکه اصلی، نرخ بهره و دادههای هواشناسی همچون سرعت باد، شدت تابش خورشید، و دمای هوا شبیهسازی در 8 حالت مختلف انجام و نتایج با هم مقایسه شدهاند، که این امور با این گستردگی و دقت در کارهایی که تاکنون به بحث برنامهریزی ریزشبکهها پرداختهاند دیده نشده است.
