دانشگاه علوم و فنون مازندران
دانشكده مهندسي برق و کامپيوتر
پايان‌نامه دوره‌ي كارشناسي ارشد مهندسي برق- قدرت
تعيين بهينه اندازه منابع انرژي در ريز شبکه‌ها با در نظر‌گرفتن عدم قطعيت‌ها
دانشجو:
بهزاد نعيم
استاد راهنما:
بهنام محمدي ايواتلو
استاد مشاور:
عبدالرضا شيخ الاسلامي
پاييز 1392

چكيده
ريزشبکه‌ها شبکه‌هايي با مقياس هاي کوچک در سطح ولتاژ فشار ضعيف هستند که براي تامين بارهاي گرمايي و الکتريکي مکان هاي کوچک و مکان هايي که قابليت دسترسي به شبکه اصلي برق را ندارند، به کار مي‌روند. ريزشبکه‌ها براي تامين انرژي انواع مصرف‌کننده‌ها همچون خانگي، صنعتي و کشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرند و برآورد هزينه آنها بر اساس سياست‌هاي قيمت گذاري در بازار برق صورت مي‌گيرد. مناطق دور افتاده، معمولاً با مشکل عدم ارتباط با شبکه اصلي برق مواجه هستند. ريز شبکه‌ها مي‌تواند يک راهکار مناسب براي توليد انرژي با در نظر گرفتن مسائل زيست‌محيطي و اقتصادي براي اين مناطق باشند. در اين پايان‌نامه تعيين سايز بهينه يک سيستم ترکيبي مستقل از شبکه، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. سيستم ترکيبي مورد مطالعه متشکل از توربين‌هاي بادي، آرايه‌هاي خورشيدي، سلول‌هاي سوختي با ذخيره ساز هيدروژني و ديزل ژنراتور مي‌باشد. اهداف اين پايان‌نامه کمينه‌سازي هزينه سيستم و کاهش آلودگي زيست‌محيطي در دوره مورد مطالعه مي‌باشد. هزينه‌هاي سيستم شامل هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري اوليه، هزينه جايگزيني و هزينه تعمير و نگهداري ساليانه اجزاي سيستم و هزينه مصرف سوخت ديزل‌ژنراتور مي‌باشد. در اين پايان‌نامه از نرم‌افزار GAMS که يکي از قوي‌ترين نرم‌افزارهاي تجاري بهينه‌سازي است، استفاده شده‌است.

فهرست عناوينصفحه1.فصل اول: پيش‌گفتار1
1‌.1‌پيشگفتار2
1‌.2‌تعريف مسئله4
2.فصل دوم: معرفي اجزاي ريزشبکه و پيشينه تحقيق6
2‌.1‌معرفي ريز شبکه ها7
2‌.2‌مروري بر کارهاي پيشين9
2‌.3‌معرفي انواع تکنولوژي توليد پراکنده درريزشبکه‌ها12
2‌.3‌.1‌مولدهاي پراکنده تجديد ناپذير14
2‌.3‌.1‌.1‌موتورهاي پيستوني (رفت و برگشتي)14
2‌.3‌.1‌.2‌پيلهاي سوختي17
2‌.3‌.1‌.3‌توربين‌هاي گازي20
2‌.3‌.1‌.4‌ميکروتوربين‌ها21
2‌.3‌.2‌مولدهاي پراکنده تجديدپذير22
2‌.3‌.2‌.1‌انرژي خورشيدي22
2‌.3‌.2‌.2‌سيستم فتوولتائيک24
2‌.3‌.2‌.3‌نيروگاه‌هاي بادي26
2‌.3‌.2‌.4‌نيروگاه‌هاي برق آبي28
2‌.4‌سيستم ذخيره ساز در ريزشبکه‌ها29
2‌.4‌.1‌سيستم ذخيره انرژي تلمبه ذخيره‌اي30
2‌.4‌.2‌سيستم ذخيره انرژي مغناطيس ابررسانا31
2‌.4‌.3‌سيستم ذخيره انرژي هواي فشرده32
2‌.4‌.4‌سيستم ذخيره انرژي ابرخازن33
2‌.4‌.5‌سيستم ذخيره انرژي بر پايه هيدروژن33
2‌.4‌.6‌ذخيره انرژي حرارتي34
2‌.5‌تاثيرات ريزشبکه‌ها در سيستم35
2‌.5‌.1‌ريزشبکه‌ها و تاثيرات آن در کيفيت توان35
2‌.5‌.2‌ريزشبکه‌ها و تاثيرات آن در هزينه توان توليدي36
2‌.5‌.3‌تاثيرات ريزشبکه‌ها بر محيط زيست37
3.فصل سوم:تعريف تابع هدف براساس مدل اقتصادي40
3‌.1‌مقدمه41
3‌.2‌مدل اقتصادي سيستم مورد مطالعه42
3‌.2‌.1‌هزينه سرمايه گذاري اوليه(ACC)43
3‌.2‌.2‌هزينه جايگزيني ساليانه (ARC)44
3‌.2‌.3‌هزينه سوخت ساليانه(AFC)44
3‌.2‌.4‌هزينه تعمير و نگهداري(AOC)44
3‌.3‌تابع هدف و قيود مسئله45
3‌.3‌.1‌قيود مسئله46
3‌.3‌.2‌الگوريتم مبتني بر سناريو براي عدم قطعيت توان توليدي از توربين بادي و آرايه خورشيدي47
4.فصل چهارم: نتايج شبيه سازي49
4‌.1‌نتايج شبيه سازي50
4‌.2‌مشخصات اجزاي ريزشبکه50
4‌.3‌بار ناحيه مورد مطالعه51
4‌.4‌توليدات منابع انرژي تجديد پذير52
4‌.5‌سناريو هاي احتمالي53
4‌.5‌.1‌تعيين سايز بهينه شده واحدها در ريزشبکه با عدم قطعيت در توليد واحدهاي تجديدپذير55
4‌.5‌.2‌بررسي هزينه در حالت توليد قطعي56
5.فصل پنجم: جمع‌بندي و نتيجه‌گيري57
5‌.1‌نتيجه گيري58
5‌.2‌پيشنهادهايي براي ادامه کار59
منابع و مراجع60
Abstract65
فهرست اشكالصفحهشكل ‏2‌.‌‌1 اجزاي تشکيل دهنده يک ريزشبکه.[3]8
شكل ‏2‌.‌‌2 ساختمان يک ديزل ژنراتور.[2]16
شكل ‏2‌.‌‌3 توليد الکتريسيته در يک سلول سوختي.[37]19
شكل ‏2‌.‌‌4 توليد الکتريسيته به وسيله سيستم گرمايي خورشيدي.[3]23
شكل ‏2‌.‌‌5 توليد الکتريسيته به وسيله سلول‌هاي خورشيدي.[30]24
شكل ‏2‌.‌‌6 قسمت‌هاي مختلف يك سيستم فتوولتائيک.[42]25
شكل ‏2‌.‌‌7 قسمت‌هاي مختلف يك توربين بادي[44].28
شكل ‏2‌.‌‌8 قسمت‌هاي مختلف يك ذخيره ساز ابررسانا[21].31
شكل ‏2‌.‌‌9 سيستم ذخيره انرژي هواي فشرده.[47]32
شكل ‏3‌.‌‌1 بلوک دياگرام ريزشبکه مورد نظر42
شكل ‏3‌.‌‌2 درخت سناريو[55].48
شكل ‏4‌.‌‌1 پروفيل بار ساليانه سيستم51
شكل ‏4‌.‌‌2 پروفيل بار روزانه سيستم52
شكل ‏4‌.‌‌3 ميزان تابش خورشيدي (kWh/m2/day)53
شكل ‏4‌.‌‌4 سناريوهاي سيستم مورد مطالعه54
شكل ‏4‌.‌‌5 مقايسه هزينه‌ سناريو بيس با سيستم فقط ديزلي56
فهرست جداولصفحهجدول ‏4‌.‌1 مشخصات اجزاي ريزشبکه‌ها50
جدول ‏4‌.‌2 سرعت باد ماهيانه52
جدول ‏4‌.‌3 نتايج بهينه ريزشبکه مبتني بر سناريو مد55
جدول ‏4‌.‌4 نتايج توليد براي ديزل ژنراتور در الگوريتم مبتني بر سناريو55
فهرست علائملاتين
هزينه ساليانه سيستمهزينه سرمايه گذاري اوليههزينههاي جايگزينيهزينه سوخت ديزل ژنراتورهزينههاي تعمير و نگهداريهزينه سرمايه‌گذاري اوليه تجهيزاتضريب بازيابي اوليهطول عمر پروژه (سال)بهره واقعيبهره نامينرخ تورم ساليانههزينه جايگزيني واحدهاطول عمر واحدهاضريب وجوه استهلاکيکل سوخت مصرفي ژنراتور در طول عمر پروژههزينه نگهداري سيستم براي دوره يکساله سيستمظرفيت نامي سلول سوختيظرفيت نامي الکترولايزرتوان توليدي ديزل‌ژنراتور در ساعتkمقدار ثابت براي سلول سوختيمقدار ثابت براي الکترولايزرمقدار ثابت براي ديزل ژنراتورقيمت سوخت ديزلانرژي ديزل ژنراتور در يک‌سالجريمه پرداختي براي انتشار کربن به‌ازاي هر واحد انرژي توليديظرفيت تانک هيدروژنسرعت ميانگين باد ماهيانهتابش ميانگين ماهيانهيوناني
فرآيند تصادفي متغيرشاخص سناريوتعداد سناريو احتمالي
1 .فصل اول: پيش‌گفتار
1‌.1‌ پيشگفتار
با پيشرفت جوامع بشري نياز به انرژي افزايش چشم‌گيري يافته است. اين نياز جوامع بشري را به سمت منابعي جديد و پر بازده‌تر سوق مي‌دهد. در ضمن صنعتي شدن و افزايش مصرف خانگي منجر به افزايش غير قابل پيش‌بيني تقاضا براي انرژي برق شده است. همه اين موارد باعث توليد روز افزون گازهاي آلوده کننده محيط زيست مي‌شوند[1].
منابع انرژي تجديدپذير1 در دهه‌هاي اخير با افزايش هزينه سوخت هاي فسيلي و با هدف توليد انرژي پاک، بسيار مورد توجه کشورهاي صنعتي قرار گرفته است. اين امر موجب پيشرفت هاي بسياري در بهره برداري از اين منابع گرديده است؛ ولي منابع انرژي تجديد پذير داراي رفتاري متغير مي‌باشند و در نتيجه نمي‌توان توليد را به درستي پيش بيني کرد. به منظور افزايش قابليت اطمينان سيستم، بكار‌گيري از ديزل ژنراتورها2 براي پاسخ گويي به تقاضاي بار در سيستم هاي مستقل از شبكه به طور گسترده اي رايج مي باشد[2]. اما خطر كمبود و پايان پذيري منابع انرژيهاي فسيلي، رشد روز افزون قيمت سوخت هاي فسيلي و حاد شدن مسايل زيست محيطي به دليل افزايش غير طبيعي انواع مختلف تركيبات زيان‌آور از جمله گازهاي گلخانه‌اي نيز از دلائل بالا رفتن انگيزه كشورها در استفاده از منابع انرژي تجديدپذير مي‌باشد. ‌
استفاده از منابع تجديد پذير با در نظر گرفتن همه مزايا و معايب، شاخه اي در صنعت برق به وجود آورده است؛ که به بررسي محدوديت هاي بهره برداري سيستم هاي ترکيبي3 ، بهينه‌سازي بهره برداري4 سيستم، کاهش آلودگي‌هاي زيست‌محيطي، بهبود هزينه تمام شده سيستم و به طور کلي بهره‌برداري بهينه از ريز‌شبکه‌ها5 و شبکه‌هاي هوشمند6 مي‌پردازد.
ريزشبکه‌ها، شبکه‌هايي با مقياس هاي کوچک هستند؛ در سطح ولتاژ فشار ضعيف که با استفاده از تکنولوژي CHP7 ، براي تامين بارهاي گرمايي و الکتريکي مکان هاي کوچک و مکان هايي که قابليت دسترسي به شبکه اصلي برق را ندارند، به کار مي‌روند. به عبارت ديگر ريزشبکه ها در اصل يک شبکه توزيع فعال مي باشند که از سيستم هاي DG8 با بارهاي متفاوت در سطوح ولتاژ توزيع تشکيل شده است[3].
ريزشبکه‌ها براي تامين انرژي انواع مصرف‌کننده‌ها همچون خانگي، صنعتي و کشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرند و برآورد هزينه آنها بر اساس سياست هاي قيمت‌گذاري در بازار برق صورت مي‌گيرد. استفاده از ريز شبکه ها موجب ارائه توان با کيفيت بالاتر[4]، افزايش قابليت اطمينان9 سيستم و کاهش هزينه‌ها، تلفات و آلودگي در شبکه توزيع مي‌شود. با توجه به استفاده از فنآوريهاي جديد مانند توربين‌هاي بادي10 و سلول‌هاي خورشيدي11 در ريزشبکه‌ها و نيز ماهيت تصادفي منابع تجديدپذيري مانند باد و خورشيد، مديريت و بهره برداري بهينه و ايمن از اين شبکه ها به يکي از اولويت هاي تحقيقاتي پژوهشگران در اين زمينه تبديل شده است[5].
1‌.2‌ تعريف مسئله
ريزشبکه‌ها براي تامين انرژي انواع مصرف کنندهها همچون خانگي، صنعتي و کشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرند و برآورد هزينه آنها بر اساس سياستهاي قيمت گذاري در بازار برق صورت مي‌گيرد. مناطق دور افتاده، معمولاً با مشکل عدم ارتباط با شبکه اصلي برق مواجه هستند. ريز شبکه‌ها مي‌تواند يک راهکار مناسب براي توليد انرژي با در نظر گرفتن مسائل زيست محيطي و اقتصادي براي اين مناطق باشند. در اين پايان نامه تعيين سايز بهينه يک سيستم ترکيبي مستقل از شبکه، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. سيستم ترکيبي مورد مطالعه متشکل از توربين‌هاي بادي،آرايه خورشيدي، سلول‌هاي سوختي با ذخيره ساز هيدروژني و ديزل ژنراتور ميباشد. اهداف اين مقاله کمينه سازي هزينه سيستم و کاهش آلودگي زيست محيطي در دوره مورد مطالعه مي‌باشد. هزينه‌هاي سيستم شامل هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري اوليه، هزينه جايگزيني و هزينه تعمير و نگهداري ساليانه اجزاي سيستم و هزينه مصرف سوخت ديزل‌ژنراتور مي‌باشد. در اين پايان‌نامه از نرم‌افزار GAMS که يکي از قوي‌ترين نرم‌افزارهاي تجاري بهينه‌سازي است، استفاده شده‌است.
ريزشبکه در نظر گرفته شده انرژي مورد نظر خود را از توربين بادي، آرايه هاي خورشيدي، سلول سوختي و ديزل ژنراتور بدست مي‌آورد. ذخيره ساز هيدروژني شامل الکترولايزر ميباشد که اضافه توان توليدي را به عنوان منبع تامين کننده در هنگام نقصان توليد توان، ذخيره مي‌کند. ديزل ژنراتور به عنوان يک منبع پشتيبان عمل ميکند. درساعاتي از روز كه توربين‌هاي بادي و آرايه هاي خورشيدي به تنهايي قادر به تامين بار نمي باشند، سيستم ذخيره ساز با توليد برق در تامين بار مصرفي سهيم مي‌گردند. همچنين بسياري از سيستم‌هاي مختلط براي پاسخ گويي به پيك بار در زمان‌هاي كوتاهي‌كه انرژي توليد شده از منابع انرژي موجود، قادر به تامين تقاضا نمي‌باشند به ديزل ژنراتور مجهز شده اند.
در فصل دوم پايان نامه به بررسي اجزاي تشکيل دهنده ريز شبکه ها و مروري بر تحقيقات انجام شده خواهيم پرداخت.
در فصل سوم پايان نامه الگوريتم شبيه سازي به همراه قيود و توابع هدف در پايان نامه مورد بررسي قرار خواهند گرفت. در فصل چهارم نتايج شبيه‌سازي آورده شده است و مورد بحث قرار مي‌گيرد. در فصل پنجم نتيجه‌گيري و پيشنهادات ادامه کار آورده شده است.
2 .فصل دوم: معرفي اجزاي ريزشبکه و پيشينه تحقيق
2‌.1‌ معرفي ريز شبکه ها
ريزشبکه‌ها به صورت مجموعه‌اي از منابع كوچك توليد انرژي مي‌باشند كه به شبكه اصلي متصل مي‌گردند. ريزشبکه‌ها به صورت سيستم‌هاي توليد همزمان گرما و الكتريسيته (CHP) در مقياس‌هاي كوچك و ولتاژهاي كم 12(LV) طراحي شده‌اند كه بارهاي گرمايي و الكتريكي تعداد محدودي از مشتركين را فراهم مي‌نمايند. با اتصال چند ريزشبکه‌ها به يكديگر مي‌توان نيازهاي گرمايي و الكتريكي مشتركين بيشتري را فراهم نمود. بهره‌برداري مؤثر از گرماي تلف شده در سيستم‌هاي CHP يكي از مهم‌ترين مزاياي ريزشبکه‌ها به شمار مي‌رود. منابع توليد پراكنده مورد استفاده در ريزشبکه‌ها مي‌توانند شامل انواع مختلف تكنولوژي‌هاي توليد با انتشار ناچيز كربن در هوا باشند. به طور معمول ريزشبکه‌ها در دو حالت بهره‌برداري مي‌شوند: متصل به شبكه و جزيره‌اي13 در هر دو حالت بهره‌برداري، ريزشبکه‌ها تأثيراتي را بر مشتركين و همچنين شبكه اصلي خواهند داشت. در اين فصل منابع انرژي توليد پراکنده مورد استفاده در ريزشبکه‌ها، سيستم ذخيره ساز انرژي و تأثيرات فني، اقتصادي و زيست محيطي ريزشبکه‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
در شکل 1.2 يک ريزشبکه متشکل از از منابع انرژي تجديدپذير و تجديدناپذير به همراه ذخيره‌ساز باطري و متصل به شبکه برق آمده‌است.
شكل ‏2‌.‌‌1 اجزاي تشکيل دهنده يک ريزشبکه.[3]
ريزشبکه‌ها تأثيرات قابل توجهي را بر بازارهاي گاز و برق در آينده خواهند داشت. براي استفاده از مزاياي ريزشبکه‌ها مي‌بايست مشاركت آنها را در بازارهاي گاز و برق توسعه داد. براي دستيابي به اين امر مي‌بايست اصلاحات مناسب در بازار انجام شود و همچنين انگيزه‌هاي مالي براي سرمايه‌گذاري افراد در زمينه ريزشبکه‌ها فراهم گردد[6].
اخيراً تغييرات عمده‌اي در بازار برق برخي كشورها در حال انجام است. مشاركت ريزشبکه‌ها در بازار سبب افزايش كيفيت توان سرويس در شبكه اصلي خواهد شد. ريزشبکه‌ها مي‌توانند سرويس‌هاي جانبي مهمي نظير تنظيم ولتاژ از طريق تأمين توان راكتيو يا ذخيره توان را براي شبكه اصلي فراهم نمايند.
با افزايش نگراني‌هاي مربوط به گرم شدن كره زمين و آلودگي‌هاي زيست محيطي، بسياري از كشورها بر اساس معاهده كيوتو سعي در كاهش انتشار كربن نموده‌اند. طبق اين معاهده مي‌بايست انتشار كربن به ميزان 50 درصد تا سال 2050 كاهش يابد. از اين رو توجه بسياري از كشورها به استفاده از منابع سازگار با طبيعت شامل ژنراتورهاي با انتشار كم كربن معطوف شده است. استفاده از اين گونه منابع در ريزشبکه‌ها تأثيرات بسزايي را در كاهش آلودگي‌هاي زيست محيطي خواهند داشت. عملكرد اين منابع به نحوي است كه پس از ارزيابي سطح آلودگي منتشر شده در محيط، اطلاعات لازم را براي منابع توليد پراكنده ارسال كنند. احتمالاً در آينده قوانين و مقرراتي مبني بر كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي و همچنين ذرات معلق موجود در هوا وضع گردد[7].
در ادامه منابع انرژي توليد پراکنده تجديدپذير و تجديدناپذير بکاررفته در ريزشبکه‌ها را مورد بررسي قرار داده و با سيستم ذخيره‌ساز هيدروژني آشنا خواهيم شد.
2‌.2‌ مروري بر کارهاي پيشين
تا کنون تحقيقات فراواني در مورد تعيين سايز بهينه منابع انرژي در ريزشبکه ها و منابع توليد پراکنده صورت گرفته است. هدف اکثر اين تحقيقات حصول کمترين هزينه توليد، توليد کمترين ميزان آلودگي، افزايش قابليت اطمينان سيستم، حداکثر سازي ميزان توليد و يا ترکيبي از اهداف ذکر شده با حق تقدم قائل شدن براي هرکدام مي‌باشد. الگوريتم‌هاي متنوعي براي تعيين ساز منابع انرژي موجود در سيستم مي باشد و نرم افزار هاي متنوعي براي نيل به هدف به وجود آمده است؛ ولي در هر بهينه‌سازي قيدهايي موجود مي‌باشد که بايستي توجه گردد.
يکي از مهمترين تکنيک‌هاي بهينه‌سازي در تعيين سايز ريزشبکه‌ها الگوريتم ژنتيک14 مي‌باشد که در مراجع [8]-[11] بررسي شده‌است.
از الگوريتم بهينه سازي اجتماع ذرات15 در مراجع [5], [12], [13] به کرات به منظور بهينه‌سازي منابع انرژي در ريزشبکه‌ها و شبکه‌هاي هوشمند استفاده شده‌است.
از جمله تکنيک‌هاي ديگري که در بهينه‌سازي در ريزشبکه ها استفاده مي‌شود، مي‌توان به برنامه ريزي خطي 16[14]، شبکه عصبي17 [15], [16] ، الگوريتم ترکيبي18 [17]، روش احتمالي تکرار شونده 19[18]-[20] را نام برد.
نرم‌افزارهاي محدودي از جمله HOMER، GAMS، HYBRID2، HOGA و….که به بررسي فني و اقتصادي سيستم ترکيبي مي‌پردازند؛ براي بهينه‌سازي سيستم‌هاي مختلط ساخته شده است که در مراجع [21]-[24] از آنها استفاده شده‌است.
در ريز شبکه ها مسئله بهره‌برداري واحدها هم چنان به قوت خود باقيست. در بهره برداري سيستم برنامه‌ريزي بهينه براي توليد پراکنده منابع کوچک و حالت ترکيبي با شبکه به کار مي رود. با توجه به تغيير پيوسته توليد توان از باد و خورشيد يک الگوريتم سريع براي تعريف در دسترس بودن انرژي و توليد منابع به کار مي رود[25].
در مرجع [26] چند سناريو و روش بهينه سازي چندهدفه براي يک واحد توليد پراکنده موازي با شبکه ارائه شده‌است. اهداف شامل ساخت ريزشبکه، هزينه عمليات و هزينه‌هاي قابليت اطمينان مي‌باشد. نمونه مورد مطالعه شامل آرايه‌هاي خورشيدي، توربين بادي، ديزل ژنراتور، مبدل و باتري ذخيره‌ساز انرژي مي‌باشد.
ريز شبکه‌ها با استفاده از مزايايي همچون تمرکز زدايي توليد، سازگاري بهتر توليد و تقاضا و کاهش تاثير انتقال مقياس بالا و قطعي توليد موجب بهبود کيفيت توان و قابليت اطمينان مي‌گردد. بعضي اوقات بخاطر مسايل فني و اقتصادي، توسعه شبکه‌هاي توليد و انتقال مشکل بوده و حل مساله تامين رشد بار نيازمند هزينه‌اي زيادي مي‌گردد. لذا در اين گونه موارد ريزشبکه مي‌تواند جهت تامين تقاضاي رشد بار بکار گرفته شود. منابع توليد پراکنده با مبدل هاي الکترونيک قدرت موجود در آن مي‌توانند جهت کنترل توان اکتيو و راکتيو و بهبود کيفيت توان در شبکه توزيع بکار گرفته شوند[27].
در مرجع [28] روش موثري از شبکه عصبي براي حل مسئله توزيع اقتصادي با در نظر گرفتن کاهش آلودگي‌هاي زيستي ژنراتور فسيلي ارائه شد. اين روش روي يک سيستم سه ژنراتور پياده شده و نتايج آن نشان از کيفيت خوب پاسخ‌دهي الگوريتم خبر مي‌داد.
در توليد پراکنده با وجود ريز شبکه ها، که توليد و مصرف در نزديکي هم مي باشند ، بايستي به مقوله تغييرات ولتاژ و فرکانس و به طور کلي کيفيت توان و هزينه تمام شده انرژي توجه ويژه داشت. هنگامي که توليد بيشتر از نياز باشد، انرژي اضافه به گرما تبديل مي شود؛ اين توان را مي توان براي زمان هاي اوج نياز بار ذخيره نيز کرد که در مرجع [29] به تفضيل بحث شده‌است.
ريز شبکه ها تاثيرات آلايندگي کمتري نسبت به نيروگاه هاي حرارتي بزرگ مرسوم را دارد. کاهش فاصله الکتريکي و فيزيکي بار و منبع موجب بهبود تامين توان راکتيو کل سيستم و بنابراين اصلاح پروفيل ولتاژ، کاهش تلفات، کاهش سرمايه گذاري غيرضروري در توسعه سيستم هاي انتقال و توزيع با مديريت مناسب منابع مي شود[30].
در مرجع [31] يک ريزشبکه هيبريدي متشکل از منابع تجديدپذير و توليد کننده همزمان گرما و توان همراه با سيستم ذخيره ساز انرژي ارائه شده است. سيستم مديريت انرژي (CEMS)20 بهينه سازي ريزشبکه را در هر دو حالت متصل و مستقل از شبکه به عهده دارد. شبيه‌سازي قابليت اطمينان سيستم را بهبود داده و براي مسئله توزيع اقتصادي به جواب مطلوبي دست يافته است.
در برنامه‌ريزي ريزشبکه ها معمولا يکي از شاخصه هاي مهم، مصالحه ما بين حداقل هزينه توليد و حداقل آلودگي محيطي مي باشد که معمولا در تضاد با هم قرار دارند. با توجه به اين که منابع توليد پراکنده در ريز شبکه‌ها شامل منابع توليد انرژي تجديدپذير مانند توربين بادي، سلول هاي خورشيدي و غيره مي باشند و به علت متغير بودن و وابستگي به شرايط آب و هوايي توليد‌کننده هاي انرژي تجديد پذير، انجام برنامه‌ريزي با توجه به شاخص در دسترس بودن توليد صورت مي‌گيرد[32].
در فصل دوم اين پايان‌نامه به بررسي مولدهاي تجديد پذير و تجديد ناپذير در ريزشبکه‌ها پرداخته شده‌است. در ادامه سيستم ذخيره‌ساز انرژي الکتريکي همانند باطري و سيستم ذخيره‌ساز هيدروژن و …. بررسي شده است. در آخر فصل دوم به بررسي تاثيرات ريزشبکه در سيستم اعم از تاثيرات در کيفيت توان، هزينه توليد برق، تاثيرات در محيط زيست بررسي گرديده‌است.
2‌.3‌ معرفي انواع تکنولوژي توليد پراکنده درريزشبکه‌ها
اولين نيروگاه‌هاي احداث شده در دنيا از لحاظ نوع منبع به سه گروه عمده تقسيم مي شوند:
* آبي (استفاده از انرژي آب جاري رودخانه ها يا آب ذخيره شده در مخازن سدها)
* حرارتي (استفاده از انرژي سوخت نظير نفت، گاز يا زغال سنگ)
* هسته اي (استفاده از انرژي اتمي)
نيروگاه‌هاي عظيم با توان بالا از هر يک از انواع فوق نياز به اختصاص مکان مناسبي براي ساخت دارند که يافتن اين مکان هم مشکلاتي به همراه دارد از قبيل اينکه نيروگاه‌هاي آبي بايد در محدوده جغرافيايي مشخص بر سر راه رودخانه‌اي با دبي آب بالا ساخته شوند و يا اينکه نيروگاه‌هاي اتمي در محلي حفاظت شده و دور از مراکز تجمع، با امنيت بالا احداث شوند.
رساندن سوخت به نيروگاه هاي حرارتي نيز هزينه‌هاي را به روند کلي توليد برق تحميل مي‌کند که نزديکي آنها به محل تامين سوخت، اين هزينه را کاهش مي دهد. از طرف ديگر براي رساندن انرژي الکتريکي به مصرف کنندگان طراحي و احداث شبکه هاي حجيم انتقال و توزيع برق ضروري است که در مناطقي پراکنده و غير متمرکز سرمايه گذاري قابل توجهي را مي‌طلبد[33] و برق تامين شده در محل مصرف را برقي پر‌هزينه و گران تبديل مي کند. در بسياري از کشورها صنعت برق نيز همچون ساير صنايع از سرمايه بخش خصوصي بهره مي‌گيرد. در ايران هم سمت و سوي برنامه‌ريزي ها در جهت خصوصي‌سازي و کاهش حجم دولت است.
با توجه به اين واقعيت، ضرورت توجه به تکنولوژي هاي ديگر توليد برق که به سرمايه گذاري کمتري احتياج داشته بازگشت سرمايه کوچکتري دارند- که هر دو از اولويت هاي مشارکت بخش خصوصي در تامين مالي صنايع هستند – کاملا محسوس مي باشد‌. بنابراين کاستن از حجم نيروگاه و بزرگي سطح تحت پوشش شبکه هاي برق رساني مي تواند به جذب سرمايه هاي خصوصي و دستيابي به اهداف برنامه هاي توسعه ياري رساند.
از جمله تکنولوژي هايي که مي توانند ما را براي رسيدن به اين اهداف ياري کنند ، تکنولوژي هايي مانند باد، فتوولتائيک، ميکروتوربين و …. مي باشد. به طور کلي مولدهاي پراکنده را مي توان به دو گروه تجديدپذير و تجديدناپذير تقسيم کرد که هر يک از اين گروه‌ها به ترتيب در برگيرنده اين سيستم ها هستند.
* آبي (استفاده از انرژي آب جاري رودخانه ها يا آب ذخيره شده در مخازن سدها)
* خورشيدي (فتوولتائيک و حرارتي )، باد، زمين گرمايي، اقيانوس
* موتورهاي احتراق داخلي، سيکل ترکيبي،توربين احتراقي، ميکروتوربين و پيل سوختي
توليد پراکنده نبايد با توليد انرژي از منابع تجديدپذير همسان فرض شود چرا که مي تواند از منابع پايان پذير نظير سوخت هاي فسيلي براي توليد انرژي استفاده کند و حتي آلودگي محيطي نيز به همراه داشته باشد[34].
توليد پراکنده مي تواند از دو گونه منبع انرژي معمول و تجديد ناپذير انجام شود که البته لزوم توجه به مسائل زيست محيطي و تلاش براي کاهش توليد گازهاي گلخانه اي، انرژي هاي تجديد پذير را در مرتبه بالاتري از اهميت و توجه قرار داده است.
2‌.3‌.1‌ مولدهاي پراکنده تجديد ناپذير
ظرفيت توليدات پراکنده فسيلي در سال هاي اخير حدود GW20بوده که تقريبا 10 درصد کل ظرفيت نيروگاههاي جهان مي باشد که اين مقدار با ظرفيت نيروگاه‌هاي هسته اي قابل مقايسه است. بيش از نيمي از اين ظرفيت در حالت پشتيبان و رزرو قرار دارد و نحوه استفاده آنها در ساعات اوج بار يا دائم کاري باشد. با توجه به منابع سوخت ارزان در ايران استفاده از نيروگاه هاي توليد پراکنده با سوخت فسيلي از نظر اقتصادي به صرفه مي باشد[35]. مثلا موتور احتراق دروني داراي هزينه کلي کمتر نسبت به ديگر نيروگاههاي توليد پراکنده اعم از تجديد پذير و يا تجديدناپذير مي باشد.
2‌.3‌.1‌.1‌ موتورهاي پيستوني (رفت و برگشتي)
ژنراتورهاي کوچک توليد برق که با سوخت فسيلي کار مي کنند غالبا به وسيله موتورهاي پيستوني که از سوختهاي گازوئيل، بيوگاز يا گاز طبيعي استفاده مي کنند، برق توليد مي کنند.
در موتورهاي پيستوني يک قطعه متحرک به نام پيستون وجود دارد که در يک محفظه بسته به نام سيلندر حرکت رفت و برگشتي دارد. عامل اين حرکت يک گاز است که در داخل خود سيلندر گرم مي شد و يا خارج از محفظه سيلندر گرم مي شود و پس از گرم شدن به داخل سيلندر فرستاده مي شود. اين نوع گاز باعث حرکت پيستون مي شود. انرژي اين حرکت بوسيله مولکولهاي پر انرژي گاز داغ تامين مي شود.
ساختار کلي موتورهاي پيستوني مشابه يکديگر است. ليکن بنا بر نحوه سوزاندن ماده سوختني و يا نوع آن يکسري متعلقات آنها با يکديگر فرق دارد. ساختمان کلي اين موتورها متشکل است از يک سيستم براي تغذيه و کار بوراسيون سوخت، يک سيستم به منظور خنک کاري موتور، سيستم روغن کاري موتوري، سيستم تنظيم ورود و خروج گازها يا سيستم سوپاپها، سيستم مشتعل کننده و … مي‌باشد. انواع موتورهاي پيستوني به اختصار در ذيل آورده شده است.
* موتور احتراق خارجي
* موتور احتراق داخلي
* موتورهاي اشتعال جرقه اي
* ديزل ژنراتور
در ديزل ژنراتورها براي محترق ساختن سوخت از حرارت ايجاد شده به واسطه تراکم هوا استفاده مي شود. ديزل کاربردي وسيعي در کليه زمينهاي صنعت وجود دارند و از قديمي ترين محرک‌هاي مکانيکي به شمار مي‌روند[36]. از اين رو تا قدرت معيني بي‌رقيب مي باشند. اصولا ديزل ژنراتور تا قدرت 2 الي 3 مگاوات و به خصوص به عنوان ديزل ژنراتورهاي اضطراري بيمارستان ها، هتل ها و مناطقي که داراي مصرف محدود مي باشند کاربرد گسترده اي دارند.
اين ساده ترين نوع نيروگاه است که به راحتي نصب و راه اندازي مي شود. اگر وقت صرف شده جهت نصب و راه اندازي يک واحد نيروگاه ديزلي رايک فرض کنيم، نيروگاه گازي 10، نيروگاه بخاري 20 ، نيروگاه آبي 90 واحد زمان لازم خواهد داشت. در ايران نخستين نيروگاه، يک واحد 400 کيلوولتي ديزل بود که در سال 1285 شمسي در خيابان چراغ برق تهران (امير کبير ) راه اندازي شد.
ديزل ها نيز اصولاً از نظر طراحي به دو دسته تقسيم مي شوند.
1- دسته اول ديزل هاي تيپ V يا خور جيني هستند که در آنها آرايش سيلندرها به صورت حرف V هستند . اين نوع ديزل به سبب نياز به دقت بالا در تنظيم، تعمير و بالانس مکانيکي با استقبال خوبي در ايران مواجه نشده اند.
2- دسته دوم موتور احتراق داخلي ديزل هاي نوع I يا خطي هستند که محور کليه سيلندرهاي آن يکي است و با استقبال خوبي درايران مواجه شده اند و متخصصان ايراني در زمينه بهره برداري، نگه داري و تعميرات آنها از تجارب بالايي برخوردار هستند.
شكل ‏2‌.‌‌2 ساختمان يک ديزل ژنراتور.[2]
کليه ديزل ها از ديدگاه سرعت به سه دسته تقسيم مي شوند .
1- دسته اول ديزل هاي آبي دوربالا هستند که دور دقيقه آنها معمولا از 750 تا 1500 متغير است. نسبت وزن به قدرت اين نوع ديزل ها در قياس با ساير گروههايي که معرفي مي‌شوند کوچک است. و قيمت آنها نيز نسبت به ساير انواع کمتر است. سرعت راه اندازي و بارگيري اين نوع ديزل ها از سايرانواع به مراتب بيشتر است.
2- گروه دوم ديزل هاي دور متوسط هستند که سرعت آنها حدوداً 450دور در دقيقه است. گروه سوم نيز ديزل هاي کم دوري مي باشند که دور آنها معمولا از 400 دور در دقيقه کم تر است. قانون کلي حاکم بر ديزل ها اين گونه است که هر چه دور ديزل کمتر باشد نسبت واحد وزن آن بيشتر است، قيمت آن بالاتر، مدت زمان رسيدن به بارکامل بيشتر و قدرت آن افزايش مي‌يابد امروزه حتي اگر نيروگاه‌هاي ديزلي را بخواهيم به طور کامل کنار بگذاريم، باز هم استفاده از ديزل ژنراتور در نيروگاه ضروري است زماني که شبکه سراسري Black out مي شود، برق اوليه به وسيله ديزل ژنراتور تامين مي‌گردد که به نوبه خود توربين گازي را با برق 380 ولت AC به عنوان محرک اوليه راه مي اندازد توربين گازي به نوبه خود بار لازم را براي راه اندازي توربين بخار تامين مي‌کند.
2‌.3‌.1‌.2‌ پيلهاي سوختي
پيل هاي سوختي يکي از فناوري‌هاي تبديل انرژي شيميايي سوختهاي فسيلي به برق مي‌باشند که به عنوان محصولات جانبي آب و گرما توليد مي کنند. يک نيروگاه پيل سوختي در حقيقت يک سلول الکتروشيميايي است که به طور مداوم انرژي شيميايي يک سوخت ( و يک اکسيدکننده) را به انرژي الکتريکي تبديل مي‌کند. تفاوت اصلي يک پيل سوختي با يک باطري اين است که باطريها پس از تامين انرژي، نياز به شارژ مجدد دارند، ولي پيل سوختي با تامين مواد اوليه آن، مي تواند به طور متداوم انرژي توليد نمايد[37].
پيل هاي سوختي به دو دسته کلي تقسيم مي‌شوند.
* دما بالا
* دما پايين
پيلهاي دما بالا گرماي اضافي با درجه حرارت بالا توليد مي کنند که مي تواند در فرايند توليد همزمان استفاده شوند. پيل هاي بالا داراي عملکرد ساده و راندمان بالا هستند و ميزان انرژي توليد آنها با افزايش دما افزايش مي يابد. دماي بالاي مورد نياز براي عملکرد اين پيلها باعث مي شود که راه اندازي سريع اين پيلها ممکن نباشد پيل‌هاي دما بالا که بيشترين کاربرد را دارا مي‌باشند عبارتند از پيل سوختي کربن مذاب و پيل سوختي اکسيد جامد پيلهاي دما پايين عموما در دماي کمتر از 250 درجه سانتيگراد کار مي‌کنند . دماي پايين اين پيل‌ها امکان پردازش داخلي سوخت را نمي‌کنند. بنابراين لازم است که سوخت از يک منبع خارجي تامين گردد. با توجه به پايين بودن دماي عملکرد اين پيلها، امکان راه اندازي سريع براي اين پيل‌ها وجود دارد[38].
بارزترين انواع پيلهاي دما پايين عبارتند از: پيل سوختي قليايي 21AFC، پيل سوختي اسيد فسفريکيPAFC22 و پيل سوختي غشاء پليمري23 PEM. به خاطر دماي عملکرد پايين( 100-80 ) درجه سانتيگراد و نيز راه اندازي سريع، پيلهاي سوختي PEM بهترين گزينه براي مصارف خانگي است.
پيل سوختي از دو الکترود و يک الکتروليت مابين آنها تشکيل شده است. اکسيژن بر روي کاتد و هيدروژن بر روي آند حرکت نموده و پس از واکنش الکتروشيميايي توليد الکتريسته مي نمايند. به عنوان مثال در پيل هاي سوختي نوع پلميري PEM با استفاده از يک کاتاليست اتم هاي هيدروژن به يونهاي هيدروژن و الکترون شکسته مي شوند . يونهاي هيدروژن به سطح غشاء نفوذ کرده و به سمت کاتد مي روند ، اما الکترون هاي جدا شده قادر به عبور از اين غشاء نبوده مجبور به طي يک مدار خارجي مي باشند اين امر سبب توليد جريان برق مي گردد. در کاتد الکترون ها، يونهاي هيدروژن و اکسيژن موجود در هوا با هم ترکيب شده و مولکول آب تشکيل مي‌گردد.
شكل ‏2‌.‌‌3 توليد الکتريسيته در يک سلول سوختي.[37]
نيروگاه‌هاي قدرت پيل سوختي با بوجود آمدن بحث تجديد ساختار در صنعت برق و رقابتي شدن بازار برق در آينده سهم بزرگي را در توليد توان خواهد داشت. پيلهاي سوختي، منابع ولتاژ dc هستند که از طريق مبدل ها به شبکه منتقل مي شوند . منابع توليد پراکنده از طريق اينورتورهاي سه فاز به شبکه توزيع متصل مي شوند از طريق کنترل اينورتر مي توان اکتيو و هم توان را کتيو را کنترل کرد. يکي از دلايل اصلي جهت به کارگيري توليد پراکنده پيل سوختي در سيستم توزيع، تامين توان بار مي باشد. معمولا از ابر خازني و يا باتري ها جهت جبران سازي تغييرات سريع توان بار در حالتهاي گذار به همراه منابع پيل سوختي استفاده مي‌شود.
بر اساس برنامه‌ريزي موجود در سيستم دقيق‌تر مي توان بخشي از توان بارهاي مصرفي در حالت ريزشبکه را از طريق واحد توليد پراکنده توليد کرد و يا در حالت منفصل از شبکه، تمامي توان بار را تامين کند. در حالتهاي متصل به شبکه بايستي بر اساس توان مصرفي از طرف بار، ميزان تواني که بايستي توسط واحد توليد پراکنده توليد شود را به طور صحيحي تعيين کرد. در بازارهاي برق تجديد ساختار يافته معمولا واحدهاي برنامه ريزي در سيستم هاي قدرت مهم توان مربوط به شبکه را تعيين مي کنند و براساس ميزان توان توليد شده از طرف شبکه، ميزان توليد توان واحد توليد پراکنده بايستي تعيين گردد؛ از اينرو بايستي استراتژي کنترل مناسبي جهت سيستم توليد پراکنده پيل سوختي طراحي گردد تا بتواند جهت تامين توان در خواستي از طرف بار بين شبکه اصلي و سيستم توليد پراکنده هماهنگي‌هاي لازم را بر آورده نمايد.
2‌.3‌.1‌.3‌ توربين‌هاي گازي
سهولت درنصب و راه اندازي توربين گازي و وفور منابع گاز طبيعي و ارزاني نسبي آن، افزايش تقاضا را در اين زمينه موجب شده است ولي بازده توربين گازي به تنهايي به مراتب کمتر از نيروگاه هاي بخاري نفت سوز يا زغال سنگ مي باشد. دليل اصلي اين امر خروج گازهاي حاصل از احتراق در دماي بالا از اگزوز توربين مي باشد. به همين دليل تغييرات گوناگوني در طراحي توربين گاز ايجاد شده و بدون اينکه از جذابيت سيستم کاسته شود، افزايش بازده سيستم را در پي داشته است. با وجود اين بازده واقعي دستگاه به شدت تابع دماي هواي ورودي به کمپرسور ( بخصوص در نواحي مرطوب و گرمسيري و داغ بدون آب ) مي باشد. بالا بودن دماي محيط باعث محدوديت جرم هواي ورودي به کمپرسور شده در نتيجه کاهش توان خروجي توربين را به دنبال خواهد داشت.
اجزاي نيروگاه شامل توربين، کمپرسور، محفظه احتراق و ژنراتور مي باشد. توربينهاي گاز در دو مدل يک يا دو محوري طراحي مي‌شوند. در مدل دو محوري دو توربين (توربين فشار پايين و توربين فشار بالا ) در سرعت متفاوتي در حال چرخش است.
2‌.3‌.1‌.4‌ ميکروتوربين‌ها
ميکروتوربين ها، توربين هاي گازي کوچکي هستند که سوخت مايع يا گاز را مي سوزانند تا يک جريان گاز پر انرژي را جهت چرخاندن شفت ژنراتور الکتريکي در سرعت بالا ( در دور چندين ده هزار دور در دقيقه) توليد نمايند.
ميکروتوربين ها معمولا داراي يک بخش بهبود ساز مي باشند. بهبود سازي باعث افزايش راندمان ميکروتوربين مي‌گردد. در ميکروتوربين‌هاي معمولي هواي ورودي در يک کمپرسور شعاعي (گريز از مرکز ) فشرده مي شود.
سپس اين هواي فشرده در بخش بهبود ساز و با استفاده از گرماي گاز خروجي توربين کمي گرم مي شود. هواي گرم شده در بخش بهبود ساز به محفظه احتراق مي رود و در آنجا با سوخت مخلوط شده و اين مخلوط سوزانده مي شود. در واقع در محفظه احتراق هوا با گاز مخلوط مي شود و احتراق اين مخلوط باعث ايجاد گاز گرمي مي‌گردد که اين گاز از دهانه توربين مي گذرد و انرژي حرارتي گاز گرم را به انرژي مکانيکي چرخشي توربين تبديل مي کند. توربين، کمپرسور و ژنراتور را مي چرخاند و انرژي مکانيکي در ژنراتور به انرژي الکتريکي تبديل مي شود. ميکروتوربين ها سيستم هاي نسبتا ساده اي هستند،که معمولا تنها داراي يک جزء متحرک مي‌باشند[39].
اين جزء متحرک محور سرعت بالاست، که کمپرسور، چرخ توربين و ژنراتور را تحمل مي کند. اين محور به جاي سوار شدن بر روي ياتاقان روغن کاري شده که در اکثر توربين هاي احتراقي مورد استفاده قرار مي گيرد، بر روي ياتاقان هوايي سوار شده است. اين امر باعث کاهش هزينه تعميرات و پيچيدگي فني مي گردد. البته ميکروتوربين ها به طور کلي داراي دو نوع تک شافتي و دو شافتي مي باشند. لازم به ذکر است که اکثر ميکرو توربين ها از نوع تک شافتي هستند و در آنها از ژنراتور فرکانس بالا که تکنولوژي هاي جديدي هستند، استفاده مي‌گردد.
ظرفيت اين نوع موتورها معمولا از 30 تا 100 کيلووات مي باشد . براي دستيابي به توانهاي بالاتر گاهي با سري کردن تعدادي از ميکروتوربين ها به ظرفيت بالاتري نيز مي توان دست يافت.
از مزاياي ميکروتوربين‌ها[40] ميتوان به صورت ذيل نام برد:
* گرماي خروجي قابل توجه اگزوز آنها که مي تواند براي توليد گرما در محل ، به صورت همزمان با انرژي الکتريکي مورد استفاده قرار گيرد .
* نويز و سر و صدا پايين
* قابل استفاده از چندين سوخت
* پايين بودن تعداد بخشهاي متحرک
* سيستم خنک کننده هوايي که نياز به آب و پمپهاي آب جهت خنک کاري را حذف مي کند.
* نداشتن چرخ دنده و تسمه در سيستم ميکروتوربين ها
* سيستم کنترل احتراقي مناسب که باعث کنترل آلودگي مي شود.
2‌.3‌.2‌ مولدهاي پراکنده تجديدپذير
در ادامه منابع انرژي تجديدپذير را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. اين منابع از حيث اينکه آلودگي بسيار کمتري نسبت به سوخت‌هاي فسيلي دارند مورد توجه قرار گرفته‌اند.
2‌.3‌.2‌.1‌ انرژي خورشيدي
خورشيد سرچشمه عظيم و بيکران انرژي است که حيات زمين بدان بستگي دارد و همه ديگر انواع انرژي نيز به گونه اي از آن نشات گرفته اند. اين انرژي نتيجه فرايند پيوسته همجوش هسته‌اي در خورشيد است. در هر ثانيه 2.4 ميليون تن از جرم خورشيد با حرارتي معادل 10 تا 14 ميليون درجه سانتيگراد به انرژي تبديل شده و با حرارتي نزديک به 5600 درجه به صورت امواج الکترومغناطيس در فضا منتشر مي شود. اگر فقط يک درصد از صحراهاي جهان با نيروگاه حرارتي خورشيدي به کار گرفته شوند ، برق مورد نياز جهان تامين خواهد شد. هم اکنون شش شيوه توليد برق از نور خورشيد، شناخته شده است که عبارتند از : آيينه سهمي گون ، دريافت کننده مرکزي ، آيينه هاي شلجمي (بشقابي ، استرلينگ ) ، دودکش خورشيدي، استخر خورشيدي و سلولهاي نوري (فتوولتائي).
شكل ‏2‌.‌‌4 توليد الکتريسيته به وسيله سيستم گرمايي خورشيدي.[3]
توليد برق توسط سيکلهاي ترکيبي – پيوندي (استفاده از سوخت فسيلي و انرژي خورشيدي ) نيز مراحل مطالعات امکان سنجي را پشت سر مي گذارد. تقريبا 80 درصد از الکتريسيته خورشيدي توسط نيروگاه حرارتي – خورشيدي و 20 درصد بقيه به وسيله نيروگاه برق نوري (فتوولتائيک ) توليد مي شود.
توليد الکتريسته از چند وات تا به اندازه يک نيروگاه معمولي توسط فن آوري‌هاي برق خورشيدي امکان پذير است. پيشرفت فن آوري هاي برق خوشيدي در نتيجه فعاليت هاي تحقيقاتي، امکان رقابت برق خورشيدي را با ساير روشهاي توليد برق پديد خواهد آورد.
با استفاده از تكنولوژي هاي خاص، انرژي حاصل از نور خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند. اين تكنولوژي ها را به دو دسته مي توان تقسيم كرد.
1- سيستم هاي گرمايي خورشيدي: كه از نور متمركز شده خورشيد براي گرم كردن مايعي كه بخار آن يك توربين را به حركت در مي آورد، استفاده مي كند.
2- سيستم فتوولتائي (PV ):كه عموماً تجهيزاتي جامد و بي حركت هستند ( جز در مورد انواع مجهز به سيستم رديابي خورشيد)
شكل ‏2‌.‌‌5 توليد الکتريسيته به وسيله سلول‌هاي خورشيدي.[30]
2‌.3‌.2‌.2‌ سيستم فتوولتائيک
به پديده اي که در اثر آن و بدون استفاده از مکانيزم هاي مکانيکي انرژي تابشي به انرژي الکتريکي تبديل شود‌، پديده فتوولتائيک مي گويند. در واقع اين پديده از فرضيه ذره اي بودن انرژي تابشي بنا نهاده شده است. هر سيستمي نيز که از اين خاصيت استفاده نمايد را سيستم فتوولتائيک گويند[41]. سيستم فتوولتائيک انرژي موجود در نور خورشيد را توسط سلولهاي خورشيدي مستقيماً به برق از نوع DC



قیمت: تومان


پاسخ دهید