بخشی از مقاله
چکیده
افزایش چشمگیر میزان سرمایه گذاری دربهره گیری موثرترازمولدهای تجدیدپذیردریک ریزشبکه مستقل از شبکه،مهندسان ومحققان رابرای استفاده بهینه ازاین منابع سوق داده است.به همین منظورتعیین بهینه ی مولدهای الکتریکی تجدیدپذیر که توانایی کاهش تلفات،هزینه بهره برداری وانحراف ولتاژرا دارا می باشدبه عنوان پارامترهای اساسی درطراحی اهمیت ویژهای یافته اند.
دراین مقاله یک بهینه سازی بااستفاده از نرم افزارهومر جهت مصارف الکتریکی مجتمع آبرسانی اورامان معرفی شده است.این بهینه سازی برروی دوایستگاه پمپاژ با توان مصرفی233کیلووات و با دخالت هزینههای نصب اولیه، جایگزینی، تعمیر و نگهداری ،هزینه جریمه آلودگی زیست محیطی وبه منظورکمینه کردن اهداف اقتصادی، آلایندگی،تلفات سیستم توزیع انجام شده است.نتایج شبیه سازی نشان میدهد که سیستم هیپرید متشکل ازباتری ،کانورتر،دیزل زنراتور وتوربین بادی درحالت متصل به شبکه برترین طرح میباشد.
-1مقدمه
سامانه های آبرسانی از این لحاظ که سالیانه هزینه ی بسیاربالایی برای طراحی،اجرا، بهره برداری ونگهداری آنها مصرف می شود، ازاهمیت ویژه ای برای بهره برداران برخوردارهستند .[1] سیستم های تصفیه و توزیع آب به دلیل تنوع سیستم ها - منابع ذخیره ، ایستگاه های پمپاژ و خطوط انتقال - به انرژی الکتریکی قابل توجهی نیازمند هستند
درسالهای اخیر،باگسترش شهرسازی وبزرگتروپیچیده ترشدن شبکه های آبرسانی،نیاز به مصرف انرژی بهینه جهت انجام فرآیندتامین وتوزیع آبافزایش پیداکرده است
ازسوی دیگرافزایش هزینه های انرژی به لحاظ محدودبودن منابع ونیروگاههای تولیدکننده ی انرژی الکتریکی، سهمیه بندی انرژی در دسترس برای مقاصد وفعالیت های مختلف رابه امری ضروری بدل نموده است.دراین میان،عدم وجود دستورالعمل واستانداردمشخص در طراحی ، انتخاب ،نصب وبهره برداری ازسیتمهای پمپاژآبرسانی کشور،موجب شده تااین سیستمهادرراندمان پائینی کارکنند.
با این حال افزایش بازده تولیدوکاهش تلفات ، استفاده از تولیدات پراکنده خصوصاً منابع تجدیدپذیر مانند انرژی بادی وخورشیدی از جمله راهکارهای کاهش آلایندگی می باشد.بااین حال ، استفاده از مولدهای تجدیدپذیردرشبکه باوجود مزایایی مانندمشارکت دربازار رزرو ،بهبود سطح ولتاژ وکاهش تلفات توان ،مشکلاتی مانند اعوجاج هارمونیک ونگرانی های مربوط به پایداری را به همراه خواهد داشت
از طرفی محدودیت در واگذاری انشعاب به متقاضیان به دلیل معارض ، فاصله زیاد از مرکز ، هزینه های زیاد احداث خطوط بیست کیلوولت و ترانسفورماتورها ، کمبود و تجهیزات برقی مربوط به تأمین برق متقاضیان ، انگیزه های زیست محیطی و همچنین ناپایداری شبکه های توزیع و تلفات زیاد و غیر رقابتی بودن واگذاری انشعاب به متقاضیان ، ضرورت حضور ریزشبکه ها بدلیل کمینه کردن هزینه وتلفات،اندازه مولدوتعدادمولدهای تجدیدپذیر در سیستم های قدرت را برای متقاضیان مهیا می کند
-2 منطقه مورد مطالعه
این روستا در موقعیت جغرافیایی 35 درجه و 15 دقیقه تا 48 درجه عرض شمالی و 46 درجه و 16دقیقه تا 49 درجه طول شرقی و در ارتفاع نزدیک به 2000 متری از سطح دریا قرار گرفته است .[6]طرح مجتمع آبرسانی برای آمارجمعیتی بالغ بر 6000 نفردر قالب 1500خانوار در این محدوده طراحی گردیده است. منبع تامین آب 5روستا در محدوده طرح مجتمع آبرسانی بصورت چشمه وثقلی می باشد. مجموعه 5 روستای رودبر، کماله، ویسیان، سرپیر و اورامان تخت را دهستان اورامان تشکیل داده است.
دیماند درخواستی ایستگاههای پمپاژ 315 کیلوولت آمپر بوده که تامین برق آن با استفاده از سیستمهای تولید پراکنده و از طریق دیزل ژنراتور نصب شده واقع در روستای سرپیر خواهد بود. خروجی دیزل ژنراتور250کیلووات بوده که میتواند انرژی مورد نیاز کل مجتمع را تامین نماید.توزیع داخلی شبکه فشار متوسط 21 کیلوولت بصورت هوایی می باشدکه مشخصات سیم وکابل مورداستفاده درجدول شماره 1آورده شده است.
جدول:1 مشخصات سیم و کابل سیستم توزیع برق رسانی منطقه
-3 مصارف کل مجموعه مجتمع عبارتند از:
- 1 الکتروپمپهای شناور فشارقوی سه دستگاه هریک به قدرت - 55kWایستگاه شماره یک -
- 2 الکتروپمپهای فشارمتوسط دو دستگاه باتوان مصرفی 18 kW & - 37 kWایستگاه شماره دو -
- 3 مجموع مصرف هیتر الکتریکی
kW - 4 شیرکنترل الکتریکی 600 W
- 5 کلریناتور برقی
kW - 6 جرثقیل سقفی
kW - 7 فن تهویه 2 kW
- 8 روشنایی مجموعه 4.8 kW
-4 روش کار
با توجه به میزان مصارف ذکر شده در قسمت فوق و همچنین با توجه به نزدیکی بارها به یکدیگر با امکان تغذیه از یک فیدر و امکان یکسان سازی بار فیدرها به منظور تامین آبرسانی مجتمع ، بارکل مجموعه به دو گروه شش ماهه اول وشش ماهه دوم تقسیم میشود.
گروه یک - شش ماهه اول تجهیزات زیر از ساعت5 صبح الی 24 در مدارهستند.
· الکتروپمپهای شناور
· شیر کنترل الکتریکی
· کلریناتور برقی
· فن تهویه
· روشنایی از ساعت 21 الی 5 صبح
گروه دو - شش ماهه دوم ، شامل تجهیزات گروه اول اما ساعات کاری آنها از 9 الی 11 صبح میباشد با این تفاوت که سیستم روشنایی از ساعت 18 عصر الی 6 صبح وهیتر الکتریکی حرارتی با توجه به نیاز وطبق برودت هوا در مدار است وسایر تجهیزات طبق نیاز درمدار قرار میگیرند.
-5 نرم افزار Homer
هومر، برنامه مدلسازی درقدرت های کم، طراحی ومحاسبات مربوط به سیستم های قدرت را آسان میکند.سیستم میتواند متصل به شبکه سراسری ویاجدا ازشبکه باشد. باتوجه به انواع سیستمهای موجود وهزینه-های هریک ومنابع دردسترس، Homer با استفاده از ابزارهای بهینه-سازی وآنالیز حساسیت به تغییرپارامترها ،میتواند سیستم بهینه را انتخاب کند.
Homer بااستفاده از اطلاعات ورودی،اقتصادی ومنابع دردسترس ،وضعیتهای مختلف را شبیه سازی کرده وترکیب های دست یافتنی را مشخص میکند وآنها رابرحسب ارزش خالص آنها مرتب میکند. با آنالیز حساسیت میتوان فاکتوری که بیشترین اثر را در طراحی وعملکرد دارد را یافت. کمک به طراحی سیستم های Micro power به منظور تسهیل ومقایسه فن آوری های تولید برق در سراسر طیف گسترده ای ازمزایای این برنامههای کاربردی است .همچنین این نرم افزار انجام سه وظیفه اصلی: شبیه سازی، بهینه سازی، و تجزیه و تحلیل حساسیت را بعهده دارد. رابطه بین شبیه سازی ، بهینه سازی، و تجزیه و تحلیل حساسیت در شکل - 1 - نشان داده شده است
شکل : 1 رابطه بین شبیهسازی، بهینهسازی و تجزیه و تحلیل حساسیت
-6 دادههای ورودی نرم افزار Homer
مدل شبیه سازی شده درHomer ،متشکل از یک توربین بادی 100kW ، سلول خورشیدی از 1kWتا 250kW با قابلیت سطح گسترده ای در برنامهریزی های آینده، دیزل ژنراتور250kw، مبدل250kW، باتری ، 1900Ah - 7.6kWh - با 22 رشته و بار الکتریکی مجتمع آبرسانی باپیک بار233kwاست پیکربندی شبیه سازی شده درHomer در شکل شماره 2 آمده است.
شکل : 2 پیکربندی سیستم به کار رفته در Homer
-7 هزینه ها :
جدول : 2 هزینه های مربوط به اجزاء سیستم
هزینه توربین بادی به ازائ100کیلووات ،سلول خورشیدی وکانورتر به ازاء یک کیلووات و دیزل ژنراتور برای 250کیلووات محاسبه گردیده است. - دلار بانرخ 36000ریال در نظر گرفته شده است - .
تعرفه های انرژی برق در صنعت آب و فاضلاب
اوج بار 532 ریال، میانباری 266 ریال، کم باری 133 ریال ، دیماند به ازائ هر کیلووات 16000 ریال. [8]
-8 یافتهها
1-8 توربین بادی
توربین بادی به کار رفته در این پژوهش مدل Fuhrlnder 100است که درشکل شماره3نشان داده شده است. این توربین دارای یک مکانیسم انحراف به چرخش روتور توربین به سمت جهت باد است. بنابراین حداکثر قدرت ممکن را از باد میتوان به دست آورد.
هزینه های مربوط به اجزاء سیستم درجدول شماره 2 آورده شده است.
شکل :3 منحنی توان توربین - سرعت باد
