بطور کلی منابع تولیدکننده توان راکتیو را میتوان به دو دسته تجهیزات تولید و تجهیزات شبکه انتقال دستهبندی کرد]۲۸[. منابع تولید شامل ژنراتورهای سنکرون و کندانسورهای سنکرون میباشند. منابع شبکه انتقال شامل بانکهای خازنی، راکتورها، جبرانسازهای استاتیک VAR (SVCs)، و غیره میباشد.
تجهیزات تولیدکننده توان راکتیو در سیستمهای قدرت دارای ویژگیهای مختلف از نظر پویایی و سرعت پاسخگویی، توانایی تغییر ولتاژ، هزینه های سرمایه گذاری، هزینه های عملیاتی و هزینه های فرصت از دست رفته هستند. به عنوان مثال، در ژنراتور سنکرون پشتیبانی توان راکتیو بسیار سریع است، اما هزینه های عملیاتی و فرصت بالایی دارد. بانکهای خازنی کند هستند و دارای عملکرد ضعیفی میباشند اما هزینه نصب و راه اندازی پایینی دارند. هزینه جبرانکننده استاتیک VAR بین ژنراتور و خازن میباشد]۲۸[.
در ادامه تجزیه و تحلیل هزینه های توان راکتیو از منابع مختلف ارائه شده است.
-
-
-
-
-
-
-
- هزینه پشتیبانی توان راکتیو توسط ژنراتور سنکرون
-
-
-
-
-
-
قابلیت ژنراتور سنکرون برای تأمین و یا جذب توان راکتیو توسط محدودیتهای ظرفیت ژنراتور تعیین می شود، که عبارتند از: حدود گرمایی آرمیچر، حدود گرمایی میدان و محدوده زیر تحریک.
حدود گرمایی آرمیچر، دایرهای با شعاع و به مرکز مبدأ است و بصورت معادله (۲-۲) نشان داده می شود]۲۸[.
(۲-۲)
حدود گرمایی میدان دایرهای به مرکز و شعاع میباشد که بصورت معادله (۲-۳) نشان داده شده است]۲۸[.
(۲-۳)
محدوده زیرتحریک مرتبط با پایداری حالت ماندگار ژنراتور سنکرون نیز بصورت رابطه (۲-۴) نشان داده می شود[۲۹].
(۲-۴)
در رابطه های (۲-۲) تا (۲-۴)، ولتاژ ترمینال ژنراتور، جریان حالت ماندگار آرمیچر، راکتانس سنکرون و ولتاژ تحریک میباشد. همچنین و بترتیب خروجی توان اکتیو و راکتیو ماشین سنکرون میباشند و زاویه بین ولتاژ ترمینال و محور متعامد ژنراتور سنکرون است.
مقدار نامی ماشین، نقطه تقاطع دو دایره ( در شکل (۲-۱)) است. هنگامی که است، محدوده توان راکتیو توسط معادله (۲-۳) یعنی محدوده گرمایی میدان تحمیل می شود. هنگامی که است، حد گرمایی آرمیچر، محدودیتهایی را روی میزان تولید توان راکتیو تحمیل مینمایند]۳۰[. منحنی قابلیت توان راکتیو یک ژنراتور در شکل (۲-۱) نشان داده شده است[۳].
محدوده جریان میدان
محدوده جریان آرمیچر
A
B
۰
محدوده زیرتحریک
شکل (۲-۱) منحنی قابلیت ژنراتور سنکرون
با توجه به منحنی قابلیت توان راکتیو، هزینه یک ژنراتور برای ارائه توان راکتیو را میتوان به سه بخش تقسیم کرد]۳۰[: هزینه در دسترس بودن، هزینه های بهره برداری و هزینه فرصت. ظرفیت یک ژنراتور هم برای تولید توان اکتیو و هم توان راکتیو استفاده می شود. بنابراین، هزینه سرمایه گذاری یک ژنراتور باید علاوه بر تجزیه و تحلیل هزینه توان حقیقی، در تجزیه و تحلیل هزینه توان راکتیو نیز در نظر گرفته شود. در اینجا، مولفه هزینه در دسترس بودن توان راکتیو نشاندهنده هزینه سرمایه گذاری ژنراتور از ظرفیت مورد استفاده برای تولید توان راکتیو میباشد. هنگامی که یک ژنراتور، توان راکتیو تولید و یا جذب می کند، تلفات توان حقیقی در سیم پیچهای میدان افزایش خواهد یافت. هزینه تلفات توان حقیقی افزایش یافته بعنوان جزء هزینه های عملیاتی تأمین توان راکتیو درنظر گرفته می شود. برخلاف هزینه های سوخت که نشاندهنده هزینه تولید توان اکتیو میباشد، هزینه های بهره برداری برای پشتیبانی توان راکتیو کوچک است. همانطور که در شکل (۲-۱) مشاهده میکنید، اگر ژنراتور بر روی منحنی محدود کننده عمل کند، هرگونه افزایش در Q موجب کاهش P جهت برآوردن محدودیت های گرمایشی سیمپیچ میگردد. این بدان معنی است که واحد باید توان خروجی واقعی خود را زمانی که خروجی توان راکتیو بالاتر مورد نیاز است، کاهش دهد. از دست دادن درآمد به دلیل کاهش قدرت واقعی به عنوان هزینه فرصت برای ارائه توان راکتیو نامیده می شود. هزینه فرصت یک مسئله مهم در تجزیه و تحلیل هزینه توان راکتیو میباشد که در بخشهای بعد بطور مفصلتر توضیح داده خواهد شد.