بخشی از مقاله
چکیده _
در این مقاله، یک سیستم خورشیدی متصل به شبکه به همراه سیستم ذخیره کننده انرژی برای تامین بار اضطراری ساختمان شهریار برق منطقهای آذربایجان طراحی می گردد. در شرایط طبیعی، ساختمان شهریار برق خود را از شبکه سراسری تامین میکند و پنلهای خورشیدی مسئول شارژ باتری در وهله اول خواهند بود. بعد از اینکه سیستم کنترلی تشخیص داد که باتری در حالت شارژ کامل قرار دارد، توان اضافی تولید شده از پنل های خورشیدی، تحویل شبکه خواهد شد.
در شرایط نبود برق سراسری، سیستم کنترلی با توجه به میزان شارژ باتری و توان پنل خورشیدی، بارهای اضطراری را وارد مدار خواهد کرد. در این مقاله، سیستم ریز شبکه پیشنهادی به همراه الگوریتم کنترلی و نحوه کنترل منابع ورودی ارائه میگردد. همچنین بلوکهای استفاده شده در این ریز شبکه بررسی خواهد شد. درنهایت برای تایید عملکرد سیستم، ریز شبکه پیشنهادی در محیط نرم افزار PSCAD/EMTDC شبیهسازی خواهد گردید.
.1 مقدمه
انرژی خورشیدی یکی از منابع تامین انرژی پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی می باشد که از دیرباز به روشهای گوناگون مورد توجه بشر قرار گرفته است. بحران انرژی در سالهای اخیر، کشورهای پیشرفته و صنعتی جهان را بر آن داشت که با مسائل مربوط به انرژی برخوردی متفاوت نمایند که در این میان جایگزینی انرژی های فسیلی با انرژی های خورشیدی به منظور کاهش و صرفه جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی فسیلی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبرو شده است.
بهرهگیری از انرژیهای تجدیدپذیر یکی از راههای موثر برای مقابله با آلودگیهای زیست محیطی ناشی از فعالیت نیروگاهها با سوخت فسیلی است .[3-1] در حال حاضر در صنعت برق کشور - در بخش انرژیهای نو - نیروگاه های خورشیدی مورد توجه قرار گرفتهاند. نیروگاههای خورشیدی با مزایای بسیاری که در مقایسه با نیروگاههای فسیلی و اتمی دارند، در آینده می توانند مشکل برق را به ویژه درهنگام به اتمام رسیدن ذخایر نفت وگاز و در سازگاری با محیط زیست حل کنند. یکی از مزایای این نیروگاهها این است که برخلاف نیروگاههای فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع قیمت نفت بوده و همیشه درحال تغییر و نوسان است، نیروگاههای خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و این نوسان در آنها وجود نداشته و میتوان بهای برق مصرفی را برای مدت طولانی ثابت نگاه داشت
همچنین برخی از مزیتهای نیروگاه خورشیدی را میتوان عدم احتیاج به آب زیاد، عدم آلودگی محیط زیست، امکان تأمین شبکههای کوچک و ناحیهای، استهلاک کم و عمر زیاد و عدم نیاز به حضورافراد متخصص را نام برد .[10-6] لذا با توجه به مطالب گفته شده، در این پروژه بحث بر روی استفاده از سیستمهای خورشیدی برای طراحی یک ریز شبکه هوشمند میباشد.
از مهمترین مشکلهای سیستم خورشیدی میتوان به این مورد اشاره کرد که از این سیستمها تنها زمانی میتوان انرژی دریافت کرد که تابش خورشید نیز موجود باشد و وابستگی این سیستمها به وجود تابش خورشید از مهمترین محدودیتهای این سیستمها میباشد . لذا در راستای مرتفع کردن این مشکل راهکارهایی که مطرح است استفاده از شبکه به عنوان سیستم جایگزین و یا استفاده از باتری به عنوان ذخیره کننده انرژی میباشد .[14] همچنین با توجه به نیاز مصرفکننده برخی از بارهای اضطراری وجود دارند که بایستی همواره دارای برق باشند.
یک ریز شبکه را در حالت کلی میتوان همانند شکل - 1 - در نظر گرفت. همانطور که در این شکل مشاهده میشود یک ریز شبکه شامل یک یا چند منبع انرژی تجدیدپذیر میباشد که متصل به شبکه بوده و به همراه سیستم ذخیره کننده انرژی بار مشخصی را تامین میکنند.
شکل - 1 - ، حالت کلی یک سیستم ریزشبکه
با توجه به نحوه قرارگیری و اتصال منابع انرژی تجدیدپذیر و بارهای مربوطه، یک ریز شبکه میتواند در یکی از سه دسته کلی زیر قرار بگیرد: ریز شبکه با باس DC، ریزشبکه با باس AC و ریز شبکه با باس .DC-AC در این مقاله یک سیستم ریز شبکه DC-AC با قابلیت اتصال و انفصال از شبکه با استفاده از سیستمهای خورشیدی و ذخیره ساز برای تامین بار اضطراری ساختمان شهریار شرکت برق منطقهای آذربایجان ارائه میگردد.
.2 .2 ارائه سیستم ریزشبکه پیشنهادی
.2 1 سیستم ریزشبکه پیشنهادی
سیستم ریز شبکه پیشنهادی در شکل - 2 - مشاهده میشود. همانطور که در این شکل مشاهده میشود بار کلی ساختمان به دو قسمت حساس و غیر حساس تقسیمبندی شده است. نحوه عملکرد سیستم به این شکل خواهد بود که در هنگام وجود شبکه، همه بارهای ساختمان تامین انرژی خواهند شد. درصورتیکه شبکه از سیستم خارج شود، بارهای حساس وارد مدار شده و توسط سیستم مدیریت بار - LMS - ، بارهای حساس اولویت بندی شده و تامین انرژی خواهند شد. همچنین برای افزایش کنترل پذیری سیستم، برخی کنتاکتورها نیز همانطور که در شکل مشاهده میشوند به سیستم اضافه گردیده است.
شکل - 2 - ، سیستم ریزشبکه پیشنهادی
مدهای کاری در سیستم ریزشبکه پیشنهادی در شکل - 3 - مشاهده میشوند.
الگوریتم کنترلی سیستم پیشنهادی در جدول - 1 - مشاهده میشود.
جدول - 1 - ، عملکرد سیستم پیشنهادی
شکل - 3 - ، مدهای کاری سیستم ریزشبکه پیشنهادی
.2 2 ادوات استفاده شده در سیستم پیشنهادی
ادوات استفاده شده در سیستم ریزشبکه پیشنهادی عبارتند از: باتری، پنلهای خورشیدی، کانورتر DC/DC یکطرفه، کانورتر DC/DC دوطرفه، اینورتر .DC/AC در ادامه به بررسی هر یک از ادوات استفاده شده پرداخته میشود.
میزان بار اضطراری شرکت برق منطقهای آذربایجان 150 کیلووات میباشد. همچنین طبق مکاتبات با شرکت توزیع برق تبریز، آنالیز فیدر شهریار بر اساس میزان خاموشی در مدت سال 1394 لغایت 1395 طبق نمودار شکل - 4 - خواهد بود.
شکل - 4 - ، آنالیز فیدر شهریار
با توجه به این شکل، بیشترین خاموشی در طول این یکسال 210 دقیقه میباشد که در این مقاله 240 دقیقه معادل چهار ساعت انتخاب میشود. لذا میتوان نوشت:
در این مقاله از باتریهای لد اسید بهره گرفته شده است. این نوع باتریها معمولا در 60 درصد ظرفیت نامی خود عملکرد مناسبی خواهند داشت. درنتیجه ظرفیت باتری از رابطه زیر محاسبه میگردد.
