کاربردهای تولیدات پراکنده

هدف اصلی از به کارگیری واحدهای تولید پراکنده تامین توان اکتیو مورد نیاز بارهای شبکه می­باشد. براساس این تعریف نیازی به تامین توان راکتیو و مورد نیاز از طریق این تولیدات نمی ­باشد هر چند برخی از واحدهای تولید پراکنده قادر به تولید توان راکتیو می­باشند و بخشی از توان راکتیو بارها را نیز تامین می نمایند. همچنین جهت تامین نیازمندی­های بار و شبکه و با توجه به نوع تولید پراکنده کاربردهای مختلفی را برای این تولیدات در نظر گرفته­اند که عبارتند از:

 

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت tinoz.ir مراجعه کنید.

برق اضطراری

مهم‌ترین کاربرد دیزل­ژنراتور DG[47] استفاده از آن برای تولید برق اضطراری برای مصرف‌کنندگان خاص مانند بیمارستان‌ها، آزمایشگاه‌ها و حتی هتل‌ها می‌باشد که برای آنها مسائل اقتصادی در مقابل مسائلی چون عدم قطعی برق در درجه دوم قرار دارد.
عکس مرتبط با اقتصاد

 

تولید همزمان برق و حرارت([۴۸]CHP)

انرژی حرارتی بسیاری در فرایند تبدیل سوخت به انرژی الکتریکی تولید می­گردد به طور متوسط دو سوم انرژی تولیدی در طی فرایند تبدیل به انرژی حرارتی می­گردد این حرارت قابلیت استفاده توسط مصرف کننده در صورتی­که در نزدیکی مراکز مصرف باشد را دارد. علاوه بر مزیت فوق استفاده از این تکنولوژی باعث کاهش آلودگی های زیست محیطی نیز می­گردد.
با بهره گرفتن از پدیده تولید همزمان برق و حرارت و یا سرما [۴۹]در میکروتوربین‌ها راندمان DG از نیروگاه‌های سیکل ترکیبی نیز بالاتر رفته و به حدود ۹۰-۸۰ درصد انرژی شیمیایی سوخت می‌رسد.
افزایش قابل توجه راندمان در کشورهایی که انرژی (برق و سوخت) دارای قیمت واقعی می‌باشد، بسیار قابل توجه است و انگیزه‌ای است بسیار قوی برای استقرار واحدهای DG در محل مصرف. اضافه کردن مبدل حرارتی به واحد مولد برق، قیمت مجموعه را بالا می‌برد اما در عوض همراه با هر کیلووات انرژی الکتریکی تولیدی، حدود دو کیلووات انرژی حرارتی برای مصارف گرمایشی و سرمایشی برداشت می‌شود و این خود هزینه سرمایه‌گذاری و نیز هزینه سوخت و نگهداری واحدهای سنتی تأسیسات حرارتی و تهویه مطبوع را کاهش می‌دهد. ضمناً همراه با گازهای خروجی از میکروتوربین‌ها مقداری گرما و گاز CO2 نیز به محیط زیست آزاد می‌شود که می‌توان CO2 موجود را به طور مستقیم وارد گلخانه‌ها کرده و از گاز تولیدی توسط این مولدها نیز استفاده نمود.
عکس مرتبط با محیط زیست
تولید پراکنده می ­تواند در شبکه توزیع و در برخی مواقع که یکی از بخش­های شبکه دچار مشکل شده ­اند به طور اضطراری بار مورد نیاز برخی مصرف­ کنندگان که دارای هزینه خاموشی هنگفتی باشند را تامین نمایند.

 

مصرف انرژی در پیک بار

هزینه‌های‌ تولید توان‌ الکتریکی‌ ساعت‌به‌ ساعت‌، بسته‌ به‌ میزان‌ تقاضا و ظرفیت‌ دردسترس‌ در حال‌ تغییر است‌. شرکت­های‌ برق‌معمولا قادر به‌ مشاهده‌ این‌ تغییرات‌ هستند، اما برای‌ مصرف‌کنندگان‌، چنین‌ امکانی‌فراهم‌ نیست‌. برخی‌ از مصرف‌کنندگان‌ بزرگ‌براساس‌زمان های‌استفاده‌ از انرژی‌الکتریکی‌، ممکن‌ است‌ هزینه‌های‌ مختلفی‌را به‌ همین‌ دلیل‌ پرداخت‌ کنند. مصرف‌کنندگانی ‌ که‌ در ساعات‌ نسبتا پرهزینه‌اوج‌ بار اقدام‌ به‌ تولید انرژی‌ الکتریکی‌می‌کنند، اصطلاحا اصلاح‌کننده‌ پیک‌نامیده‌ می‌شوند. مصرف‌کنندگانی‌ که‌ در مواقع‌اوج‌ بار شبکه‌ از این‌ روش‌ استفاده‌ می‌کنند به‌طور قابل‌ ملاحظه‌ای‌ هزینه‌های‌ صرف‌ شده‌برای‌ خرید انرژی‌ الکتریکی‌ را کاهش‌می‌دهند. در ضمن‌ این‌ قبیل‌ مصرف‌کنندگان‌قادر خواهند بود در صورت‌ نیاز شبکه‌، ظرفیت‌مازاد تولیدی‌ خود را در اختیار شبکه‌ قرار دهندو درآمد حاصل‌ از فروش‌ انرژی‌ الکتریکی‌ رابرای‌ کاهش‌ هزینه‌های‌ خود ذخیره‌ کنند.

 

پشتیبانی شبکه

 

 

استفاده از تولید پراکنده قابلیت کاهش هزینه­ های سرمایه ­گذاری در سایر بخش­ها از جمله تقویت ولتاژ شبکه، کاهش تلفات خطوط، کنترل توان راکتیو، آزاد­سازی ظرفیت خطوط انتقال و افزایش ظرفیت اضطراری شبکه را دارا می­باشد.

تغذیه بارها بصورت جدا از شبکه برای مناطقی که هزینه اتصال آنها به شبکه به دلیل موانع طبیعی بالا بوده و صرفه اقتصادی ندارد.

کیفیت برق رسانی

حضور منابع تولید پراکنده در نزدیکی مراکز مصرف می ­تواند تاثیرات مثبتی بر روی قابلیت اطمینان و کاهش تعداد و تداوم مدت زمان خاموشی­های مصرف­ کنندگان و همچنین افزایش کیفیت برق رسانی به مراکز بار با بهبود پرفیل ولتاژ در نقاط مصرف داشته و بعنوان یک روش مقرون به صرفه از لحاظ اقتصادی در نظر گرفته شود.

 

مکان نصب تولدات پراکنده

عموما تولیات پراکنده در شبکه­ های توزیع و در نزدیکی مصرف­ کنندگان نصب می­ شود با توجه به توان مصرفی بارهای شبکه توزیع، واحدهای تولید پراکنده با ظرفیت تولید متناسب با این شبکه­ ها در مکان مناسب به کار گرفته می­شوند.

 

انواع تکنولوژی تولیدات پراکنده

این بخش به توضیح برخی تکنولوژی­های رشد یافته که میکروشبکه­ ها را شکل خواهند داد می ­پردازد.
امروزه کلیه واحدهای تولید انرژی که به صورت غیرمتمرکز وپراکنده در شبکه توزیع نصب شده و دارای توان نسبتا پایین می­باشند را در زمره تولیدات پراکنده قرار می­دهند. با پیشرفت تکنولوژی ساخت این تولیدات، تنوع منابع تولید پراکنده بسیار گسترده­تر شده است. در کل می­توان این تولیدات را با توجه به تکنولوژی تولید به دو دسته تولیدات سنتی و غیر سنتی تقسیم ­بندی نمود. البته روش­های دیگری نیز در دسته بندی تولیدات پراکنده وجود دارد.
بدین صورت که می­توان این تولیدات را با توجه به انرژی اولیه مصرفی به سه دسته تقسیم نمود:

 

 

تکنولوژی­هایی که براساس سوخت­های فسیلی کار می­ کنند (موتوراحتراقی، میکروتوربین و دیزل ژنراتورها)

تکنولوژی­هایی که براساس استفاده از انرژی­های نو استوارند (توربین­های بادی، سلول­های خورشیدی وزیست توده)

تکنولوژی­هایی که براساس ذخیره­سازی انرژی استوارند (باتری­ها و چرخ­های طیار)

میکروتوربین­ها

تکنولوژی بکار رفته در میکروتوربین­ها[۵۰] از سیستم­های تغذیه داخلی فضاپیما، توربو شارژرهای موتور دیزل و طرح­های اتومبیل گرفته شده است. در حال حاضر تعدادی از کمپانی­های تولیدی مشغول امتحان و آزمایش مدل­های آزمایشگاهی این واحدها در شبکه­ های بسیار کوچک توزیع در حد ۳۰ تا ۵۰۰ کیلو واتی هستند یک میکروتوربین ساده شامل یک کمپرسور، محفظه احتراق توربین و ژنراتور است. اغلب طرح­های موجود در این زمینه از نوع تک محور هستند که از یک ژنراتور آهنربای دائم با دور زیاد جهت تولید برق متناوب با فرکانس متغیر استفاده می­ کند. از یک اینورتر برای تولید فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز استفاده می­ شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل ۶ میکروتوربین‌

پیل سوختی[۵۱]

پیل سوختی وسیله­ای است که برای تولید توان الکتریکی و تأمین انرژی حرارتی از طریق جریان­های الکتروشیمیایی استفاده می­ شود. پیل سوختی را می توان به عنوان یک باطری تأمین کننده انرژی الکتریکی تصور کرد که تا زمانی­که سوخت آن تأمین شود می تواند انرژی الکتریکی تولید نماید.
بر خلاف باطری­ها، FC ها تا زمانیکه مواد سوختی آن­ها به طور پیوسته تأمین شود نیازی به شارژ شدن در طول فرایند الکتروشیمیایی ندارند. ظرفیت پیل­های سوختی از کیلو­­وات تا مگا­­وات برای دستگاه­های قابل حمل و ثابت تغییر می­ کند.
پیل سوختی با سوخت­های گازی و مایع قادر به تولید توان پاک و گرما برای کاربردهای متعدد می­باشد. عملکرد یک پیل سوختی که دارای دو الکترود اکسید کننده که به وسیله یک الکترولیت از هم جدا شده ­اند می­باشد، نشان داده می­ شود.
اکسیژن به عنوان یک اکسید­کننده از طریق یک الکترود (کاتد) عبور می­ کند. هیدروژن به عنوان سوخت از طریق الکترود دیگر (آند) عبور می­ کند. تکنولوژی FC مبتنی بر یک پروسه الکتروشیمیایی است که در آن اکسیژن و هیدروژن بدون احتراق باهم ترکیب شده و برق تولید می­ کنند. البته برق تولیدی توسط پیل­های سوختی نیز مانند فتوولتائیک dc می­باشد و برای اتصال به شبکه باید به برق ac تبدیل شود.
از معایب سلول­های سوختی می توان به زمان استارت بالای آن­ها اشاره کرد.یکی از علل عمده استفاده از این نوع به دلیل تولید هیدروژن در فرایند می­باشد که این عمل برای جلوگیری از آلودگی بسیار موثر است.

شکل ۷ پیل سوختی

 

منابع تجدید­شدنی[۵۲]

منابع تجدید­شدنی می­توانند در ریزشبکه­ ها استفاده شوند مثل سیستم های PV یا توربین­های بادی. میکروتوربین­های سوخت­زیستی نیز یک احتمال بشمار می­آیند، از نظر محیطی، سلول­های سوختی و بیشتر منابع قابل تجدید یک پیشرفت اساسی نسبت به موتورهای احتراق معمولی دارند.

 

فتوولتائیک(PV[53])

انرژی نور خورشید الکترون­های سلول­های فتوولتائیک [۵۴]را وادار به حرکت می­ کند. هر سلول، ۲ تا ۴ آمپر را با توجه به اندازه سلول [۵۵]با ولتاژ خروجی ۰٫۵ ولت تامین می­ کند. البته محدودیت­های فتوولتائیک بیشتر از سایر مولدهاست.
توان خروجی نسبتاً پایین، قیمت بالای سلول­های فتوولتائیک، مشخصات جغرافیایی و آب­و­هوایی خاص برای تولید توان از جمله­ این محدودیت­ها می­باشند. با این حال با توجه به پاکی انرژی تولیدی، تولید برق توسط فتوولتائیک مورد توجه است.در فناوری فتوولتائیک، از سلول­های نیمه­­هادی که هر کدام از یک دیودP-N بزرگ تشکیل شده ­اند،استفاده می­ شود.
به این صورت که با تابش نوربر روی هر سلول،ولتاژ و جریان DG تولید می­ شود.چندین سلول با هم ترکیب شده و یک ماژول را برای تولید جریان و ولتاژ مورد­نظر ایجاد می­ کند.جریان خروجی تابعی از تابش،دما،سرعت بادوضرایب مخصوص برای فناوری سلول­ها‌است.امروزه اینگونه سلول­ها عموما از ماده سیلسیم تهیه می­شوند و سلسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می­ شود.این سیستم­ها به طور کلی به سه بخش تقسیم می­شوند.

 

 

پنل­های خورشیدی

تولید توان مطلوب یا بخش کنترل

مصرف کننده یا بار الکتریکی