فصل دوم
تولید پراکنده و محدودکننده جریان خطا
تولید پراکنده (^[۱۳]DG):
هدف تولیدپراکنده :
اساساً از DG به منظور تأمین توان اکتیو مورد نیاز تعدادی از مشترکین و یا به صورت آماده به کار استفاده می­ کنند.
محل اتصال تولیدپراکنده :
DGها در دو محل برای تولید توان الکتریکی قابل نصب می­باشند:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

الف) به طور مستقیم به شبکه­ توزیع (ولتاژ-متوسط) متصل شوند.
ب) در سمت مصرف کننده به شبکه ولتاژ ضعیف متصل شوند.
ناحیه­ تحت پوشش هر تولیدپراکنده :
معمولاً DG انرژی را برای شبکه­ توزیع فراهم می­ کند. در شرایطی که انرژی تولیدی توسط DG از مصرف شبکه توزیع بالاتر باشد این انرژی اضافه می ­تواند به شبکه انتقال وارد شود.
محدودیت­های کاربردی تولیدپراکنده :
به منظور مطالعه بر روی تأثیر DG در شبکه­ توزیع باید در مورد محدودیت­های کاربردی آن نیز بحث شود. محدودیت­های کاربردی DG با توجه به انواع آن متفاوت است که در زیر به آنها اشاره می­نماییم.
۱) توان خروجی در DG ها دارای حداقل و حداکثر می­باشد.
۲) میزان شیب منحنی تولید DG : این شیب متناسب است با تأخیر طبیعی DG در افزایش توان خروجی در یک بازه­ی زمانی مشخص.
۳) DGهای با انرژی تجدیدپذیر غیر قابل دیسپچ شدن می­باشند و خروجی آنها نیز متأثر از شرایط محیطی است. در بعضی از این DGها، توان تولیدی با فرکانس باسی که DG به آن اتصال دارد متناسب است.
۴) ادوات ذخیره قابلیت دیسپچ دارند ولی هرکدام از آنها دارای مشخصه­ی مخصوص به خود می­باشند.
مزایای تولیدپراکنده:
مزایای تولیدپراکنده از دید اقتصادی:
DGها توانایی تولید انرژی را در محل بار دارند. بنابراین آنها نیاز به ساخت و گسترش خطوط جدید را کم کرده و باعث کاهش ظرفیت خطوط در هنگام طراحی می­شوند.
معمولاً مکان نصب DG محدودیت زیادی ندارد و بر اساس بهینه سازی هزینه­ های اقتصادی شبکه جایابی می­گردد.
ظرفیت DG قابلیت گسترش جهت تأمین بارهای جدید را دارد.
DGهای مناطق دورافتاده و نزدیک به بار محلی می­توانند تلفات انتقال را کاهش دهند.
DGها باعث کاهش در هزینه­ عمده فروشی توان توسط تزریق توان به شبکه می­گردند.
DGها باعث کاهش نیاز به گسترش نیروگاه­های بزرگ می­شوند.
با توجه به تکنولوژی DGها سوختشان متفاوت است بنابراین نیازی به نوع مشخصی از سوخت نیست.
مزایای تولیدپراکنده ازدید کاربردی:
DG می ­تواند به صورت منفرد مورد بهره­بردای قرار گیرد.
DG می ­تواند در برنامه ­های مدیریت و اصلاح پیک بار مؤثر باشد.
DG باعث بهبود قابلیت اعتماد سیستم می­ شود. بدین­گونه که بجای یک واحد مرکزی تولید چندین واحد کوچک وجود دارند.
DG می ­تواند در حالت آماده به کار مورد استفاده قرار گرفته و در مواقع اضطراری و خروج برخی از واحدها، تولید توان نماید. (افزایش قابلیت اعتماد محلی).
DGها با تأمین رزرو مورد نیاز، باعث ایجاد پایداری بهتر سیستم می­شوند.
ظرفیت DGها از میکرو تا ابعاد بزرگ تغییر می­ کند. بنابراین می­توان آنها را در شبکه­ توزیع با ولتاژکم و یا متوسط نصب کرد. این امر باعث انعطاف­پذیری بالا در شبکه برای انتخاب ظرفیت DG می­ شود.
DGهای با انرژی تجدیدپذیر باعث کاهش آلودگی محیط زیست می­شوند.
انواع تولیدپراکنده:
تولید پراکنده شامل انواع سلول سوختی، میکرو توربین، منابع ذخیره کننده، توربین بادی، سیستم فوتوولتائیک، واحدهای آبی و سیستم تولید ترکیبی گرما و توان می­باشد.
سلول سوختی (FC)^[14]
در سلول سوختی[۱۵, ۱۶] بر مبنای واکنش الکتروشیمیایی بین هیدروژن و اکسیژن، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می­ شود. محصولات جانبی این تبدیل آب و گرما هستند. سلول سوختی را می­توان باتری­ای در نظر گرفت که تا زمانی که سوخت وجود داشته باشد انرژی الکتریکی را تأمین می­ کند. برخلاف باتری­ها، FC نیازی به شارژ شدن ندارد و تا زمانی­که سوخت آن در طی پروسه­ی الکتروشیمیایی در حال مصرف شدن است می ­تواند انرژی را تأمین نماید. سلول­های سوختی تکنولوژی­های شناخته شده­ای می­باشند که از سال ۱۹۶۰ در صنایع مورد استفاده قرار گرفتند. توان اغلب واحدهای تولید پراکنده مبتنی بر سلول سوختی بین kw 5 و kw250 و بازده آنها بدون بازیافت گرمای تولیدی حدود ۵۵% می­باشد. ساختار پایه تمامی سلول­های سوختی شامل یک جفت الکترود و یک الکترولیت است.
میکروتوربین­ها (MT^[15])
میکروتوربین­ها توربین­های احتراقی با ظرفیت­های کوچک هستند که می­توانند با گاز طبیعی، پروپان و سوخت­های نفتی کار کنند. تجهیزات تشکیل دهنده آن­ها شامل کمپرسور، محفظه­ی احتراق، بازیابنده، توربین­های کوچک و ژنراتور می­باشند که فقط یک شفت متحرک دارند. ابعاد میکروتوربین­ها کوچک و ظرفیت آنها در حدود ۲۰ تا ۵۰۰ کیلووات می­باشد. بازده آنها بیشتر از ۸۰ درصد بوده و تلفات کمی دارند. توربین­های احتراقی مرسوم در فشار و دمای پایین و سرعت بالا کار می­ کنند. این نوع DG دارای هزینه کم، قابلیت اعتماد بالا و سرعت زیاد است.
منابع ذخیره کننده
منابع ذخیره انرژی به منظور اطمینان از تأمین توان مورد نیاز بار، مخصوصاً در عملکرد جزیره­ای سیستم­های تولید پراکنده و ریز شبکه­ ها به کار می­روند. برخی از منابع تولید پراکنده مانند سلول سوختی و میکروتوربین دارای پاسخ دینامیکی کندی هستند و بنابراین قادر به تأمین تغییرات بار نمی­باشند. همچنین تغییرات ناگهانی بار می ­تواند باعث کمبود سوخت در سلول سوختی و آسیب رسیدن به آن گردد. علاوه بر این، توان تولیدی منابع تجدیدپذیر تابع شرایط آب و هوایی است. در این راستا ساختارهای ترکیبی گوناگونی که در آنها از منابع ذخیره کننده در کنار مولدهای پراکنده استفاده شده است، پیشنهاد شده ­اند: باتری ذخیره­ای، ابرخازن^[۱۶]، چرخ طیار و ذخیره ساز ابررسانای انرژی مغناطیسی^[۱۷] (SMES) که از مهمترین انواع منبع ذخیره انرژی هستند. در این میان، استفاده از باتری­ها گسترش بیشتری داشته است. این واحدها در مواقع پیک بار و همچنین در زمان جزیره­ای شدن ریزشبکه برای جبران کمبود توان استفاده می­شوند[۱۷].
توربین بادی (WT^[18])
در میان انرژ­ی­های تجدیدپذیر استفاده از انرژی باد به منظور تولید انرژی الکتریکی دارای سریع­ترین رشد می­باشد. در حال حاضر انرژی باد حدود %۳ از تقاضای انرژی الکتریکی در اروپا و %۲ از تقاضای انرژی در آمریکا را تأمین می­ کند. اما افزایش تولید و استفاده­ی گسترده از توربین­های بادی در آینده­ی نه چندان دور در سیستم­های قدرت قابل پیش ­بینی است[۱۸]. شکل (۲-۱) نمودار رشد استفاده از انرژی باد را در برخی کشور­ها نمایش می­دهد.