بخشی از مقاله
چکیده
از آنجا که شبکههاي توزیع معمولاً به صورت شعاعی طراحی میشوند که هیچ ژنراتوري در سمت بار وجود ندارد. بنابراین وجود ژنراتور در شبکه توزیع روي توان جاري شده و شرایط ولتاژ بار و تجهیزات شبکه الکتریکی تأثیر می گذارد و این میتواند روي پارامترهاي عملکردي سیستم، تأثیر مثبت یا منفی داشته باشد.
این مباحث و مسائل باعث شده است که تولید پراکنده به عنوان یک انتخاب مناسب جهت تولید و پاسخگویی به افزایش تقاضاي مصرف مطرح گردد.به عبارتی هدف از استفاده از منابع تولید پراکنده در شبکههاي توزیع، تأمین تمام یا قسمتی از توان مصرفی شبکه بصورت تمام وقت یا پاره وقت میباشد که در این میان هدف اصلی تولید توان اکتیو استو همچنین استفاده کاربردي از منابع تجدیدپزیر در کاهش اثرات مضر زیست محیطی است.
.1 مقدمه
در سیستمهاي بهم پیوسته برق، با توجه به صرفهجوییهاي مقیاس - Economies of Scale - ،تولید انرژي الکتریکی بصورت مرکزي و توسط نیروگاههاي بزرگ صورت میگیرد. در سالهاي اولیه پیدایش سیستمهاي بهم پیوسته، معمولاً سیستم با رشد سالانه حدود 6 الی 7 درصدي در مصرف انرژي الکتریکی مواجه بود. در دهه 1970 مباحثی از قبیل بحران نفتی و مسائل زیستمحیطی مشکلات جدیدي را براي صنعت برق مطرح نمودند، به گونه اي که در دهه 1980 این فاکتورها و تغییرات اقتصادي، منجر به کاهش رشد بار به حدود 1/6 الی 3 درصد در سال شدند. در همین زمان هزینه انتقال و توزیع انرژي الکتریکی نیز به طرز قابل توجهی افزایش یافت. لذا تولید مرکزي توسط نیروگاههاي بزرگ، اغلب به دلیل کاهش رشد بار، افزایش هزینه انتقال و توزیع، حاد شدن مسائل زیست محیطی و تغییرات تکنولوژیکی و قانونگذاريهاي مختلف غیر عملی شدند.
در دهههاي اخیر، تجدید ساختار صنعت برق و همچنین خصوصیسازي این صنعت، مطرح و در برخی کشورها اعمال گشته است. طی این مدت، به خاطر بالا بردن بازده بهرهبرداري و تشویق سرمایه گذاران، صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی از لحاظ مدیریت و مالکیت گردیده است، به طوریکه براي ایجاد فضاي رقابتی مناسب، بخشهاي مختلف آن از جمله تولید، انتقال و توزیع از هم مستقل گردیدهاند. در محیط تجدید ساختار یافته صنعت برق، متقاعد نمودن بازیگران بازار به سرمایه گذاري در پروژههاي چندین میلیارد دلاري تولید و انتقال توان آسان نیست.
این تغییر و تحولات از یک طرف و همانطور که قبلاً نیز اشاره شد، عواملی همچون آلودگی محیطزیست، مشکلات احداث خطوط انتقال جدید و پیشرفت فناوري در زمینه اقتصادي نمودن ساخت واحدهاي تولیدي در مقیاس کوچک در مقایسه با واحدهاي تولیدي بزرگ از طرف دیگر، باعث افزایش استفاده از واحدهاي تولیدي کوچک تحت عنوان "تولیدات پراکنده" - DG - که به طور عمده به شبکه هاي توزیع متصل شده و نیازي به خطوط انتقال ندارند، گردیده است.
اکثر تکنولوژيهاي تولید پراکنده در جنبه هاي متعدد مانند عملکرد، اندازه و قابلیت گسترش، انعطاف پذیر هستند. ضمن اینکه استفاده از تولید پراکنده باعث یک عکسالعمل قابل انعطاف به مقداردهی قیمت برق می گردد.
شبکههاي توزیع معمولاً به صورت شعاعی طراحی میشوند که هیچ ژنراتوري در سمت بار وجود ندارد. بنابراین وجود ژنراتور در شبکه توزیع روي توان جاري شده و شرایط ولتاژ بار و تجهیزات شبکه الکتریکی تأثیر می گذارد و این میتواند روي پارامترهاي عملکردي سیستم، تأثیر مثبت یا منفی داشته باشد انرژي الکتریکی تولیدي توسط تولیدات پراکنده در اکثر کشورهاي پیشرفته، تحول عظیمی در سیستمهاي تولید و انتقال انرژي بوجود آورده که تمام نیازها و مزایاي پایه - Basic - تولید و انتقال در موارد فنی، آکادمیک و بازرگانی را برآورده میکند.
تولید پراکنده انرژي اصطلاح جدیدي نیست. از آغازین روزهایی که بشر براي رفع نیاز خود، به انواع مختلف انرژي نیاز داشت، تولید پراکنده شکل گرفته است، چرا که این انرژي عملاً در نزدیکی محل مصرف آن تولید میشود. تولیدات پراکنده به صورت محلی مورد استفاده قرار میگیرند. با توجه به اینکه این تولیدات نزدیک به مراکز مصرف میباشند، نیازي به انتقال انرژي الکتریکی خروجی آنها در مسافتهاي طولانی وجود ندارد. هرچه مصرفکننده به تولیدکننده نزدیکتر باشد، هزینه تأمین انرژي الکتریکی نیز کاهش خواهد یافت.
این مباحث و مسائل باعث شده است که تولید پراکنده به عنوان یک انتخاب مناسب جهت تولید و پاسخگویی به افزایش تقاضاي مصرف مطرح گردد.
تحقیقات انجام شده توسط مراکز تحقیقاتی همچون EPRI بیانگر استفاده بیش از 25 درصد انرژي الکتریکی تولیدي توسط تولیدات پراکنده تا سال 2010 می باشد. همچنین این رقم طبق تحقیقات NGF تا 30 درصد نیز پیشبینی شده است.
در آمریکا و اروپا تولید پراکنده به یک راه حل ممکن فنی و مالی، براي مصرفکنندگان و تولیدکنندگان تبدیل شده و اعتبار و اطمینان تهیه برق را بسیار بهبود بخشیده است. در اکثر کشورها، DG حدود 10 درصد ظرفیت نصب شده تولید را تشکیل میدهد، اما در کشورهایی نظیر هلند و دانمارك این روش بیش از 30 تا 40 درصد ظرفیت نصب شده را شامل میشود. در برخی کشورها نیز مانند استرالیا، پیشبینی میگردد تا سال 2010 حدود 78 درصد برق این کشور بر اساس انرژي تولیدي توسط این سیستم نوین باشد.
در کشورهاي در حال توسعه، جمعیت قابل ملاحظهاي به انرژي الکتریکی دسترسی ندارند. بهرهگیري از تولیدات پراکنده امکانی را براي افزایش سریع کیفیت زندگی این افراد فراهم میسازد. در کشورهاي در حال توسعه و یا روستاها، هزینه افزایش توسعه خطوط انتقال و توزیع، با توجه به پراکندگی بار، بسیار زیاد است. یکی از نمونههاي بارز بهرهگیري از تولیدات پراکنده در کشورهاي در حال توسعه، آفریقاي جنوبی میباشدتقریباً. 20 درصد جمعیت روستایی افریقاي جنوبی، امیدي به دسترسی به شبکه برق تا 20 سال آینده ندارند.
دولت افریقاي جنوبی اهمیت تولید پراکنده را دریافت و طرح برق رسانی به 2000 کلنیک و 16800 مدرسه با بهره گیري از تکنولوژيهاي تولید پراکنده را تصویب نمود. در کشورهاي دیگر نیز طرحهاي مشابه توسط ارگانهاي دولتی و غیر دولتی در حال پیگیري است. دولت هند طرح برقرسانی به 100000 روستا را با بهرهگیري از تولیدات پراکنده مد نظر قرار داد. در مکزیک نیز طرح برقرسانی به 600000 روستا توسط تولیدات پراکنده تا سال 2000، در دستور کار قرار داشت.
-2 تعریف تولید پراکنده
تعاریف مختلفی براي تولیدات پراکنده بکار رفته است، ولی تعریف جامع و بدون محدودیت آن، عبارت است از "منبع انرژي الکتریکی که مستقیماً به شبکه توزیع و یا سمت مصرف کننده وصل میگردد." مقادیر نامی این تولیدات متفاوت است، ولی معمولاً ظرفیت تولید آنها از چند کیلووات تا حدود 10 مگاوات می باشد. این واحدها در پستها و در فیدرهاي توزیع، در نزدیکی بارها قرار می گیرند.
مولدهاي تولید پراکنده، صرفنظر از نحوه تولید توان آنها، نسبتاً کوچک بوده و ظرفیت آنها معمولاً کوچکتر از 300 MW می باشد و مستقیماً به شبکه توزیع وصل می شوند.
IEEE، تولید برق توسط وسایلی را که به اندازه کافی از نیروگاههاي مرکزي کوچکتر بوده و قابل نصب در محل مصرف هستند را به عنوان تولید پراکنده معرفی کرده است. همچنین تعاریفی که کشورهاي مختلف براي تولید پراکنده ارائه کرده اند، بر اساس مقالات IEEE در جدول - 1 - بیان شده است.
جدول -1 تعاریف منابع تولید پراکنده در کشورهاي مختلف جهان
تعاریف
تولیدي است که به شبکه توزیع - تا - 132 KVوصل میشود و قادر است مستقیماً بار خریدار را تغذیه نماید.
متصل شده به شبکه توزیع با قابلیت تغذیه مستقیم بارهاي خریدار - تولیدي که به سطوح ولتاژ 20، 15 و 4 کیلوولت وصل میشود. - تولیدي که مراکز دیسپچ بار منطقه اي را تحت تاثیر قرار ندهد.
تولیدي است که به شبکه توزیع - تا - 110 KV وصل میشود.
تولیدي است که به ولتاژهاي 0/4 KV و 20 KV وصل میشود. تولیدي است که به شبکه هاي بالاي 0/4 KV تا 150 KV وصل میشود.
منابع انرژي تجدیدپذیر و تولید همزمان که به هر سطح ولتاژي متصل میشوند وداراي توان خروجی کمتر از 10 مگاوات میباشند.
تولیدي است که به سیستم توزیع - تا - 132 KV وصل میشود و ممکن است به صورت متمرکز بهرهبرداري شود.
تعریف مشخصی وجود ندارد ولی معمولاً به انرژي خورشید، بادي و آبی کوچک گفته میشود که به سطح ولتاژ تا 20 کیلوولت متصل میگردند.
منابع کوچک تولید کننده توان - از چند کیلووات تا 50 مگاوات - که به شبکه توزیع در طرف شرکت برق یا مصرفکننده متصل میشوند.
IEA، واحدهاي تولید پراکنده توان در محل مصرف یا در داخل شبکه توزیع که توان را بهطور مستقیم به شبکه توزیع محلی تزریق می کنند را DG معرفی میکند.
لازم به ذکر است CIGRE، تعریف زیر را براي منابع تولید پراکنده ارائه داده است : -1 به صورت مرکزي برنامهریزي نشده باشد. - برنامه ریزي متمرکز نشده باشد. - -2 به صورت مرکزي انتقال داده نشده باشد. - بهرهبرداري متمرکز نشده باشد. - 3معمولاً- به شبکه توزیع متصل شده باشد.
-4 کوچکتر از 50 تا 100 مگاوات باشد.
اما این مسائل باعث نادیده گرفتن مزایاي این نوع مولدها نمیشود. همانگونه که جدول - 2 - نشان می دهد، استفاده از این نوع مولدها در جهان در حال افزایش است.
