- قابلیت تولید همزمان انرژی الکتریکی و گرما به صورت بخارآب و یا آب گرم.
از لحاظ نوع عملکرد می‌توان منابع تولید پراکنده را به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول که انرژی الکتریکی تولید می‌کنند و برای این منظور از منابع انرژی مختلف استفاده می‌نمایند. میکرو توربین ها، موتورهای احتراق داخلی[۳۷]، پیل های سوختی[۳۸]، توربین های بادی و سلول های خورشیدی از این دسته اند. سیستم های ذخیره سازی انرژی از جمله باتری ها، ذخیره سازی خازنی و فلای ویل[۳۹] ها را می توان به عنوان دسته دوم منابع تولید پراکنده در نظر گرفت.
از دیدگاه کاربرد منابع تولید پراکنده می‌توان آنها را به پنج دسته تقسیم کرد که عبارتند از [۸]:
- تولید پشتیبان که در حالت عادی در مدار نیستند اما آماده برای شروع کار هستند.
- تولید صنعتی که علاوه بر تولید انرژی الکتریکی، آب گرم و یا بخار آب نیز تولید می‌کنند که برای مصارف داخلی خود کارخانه صنعتی یا بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- تولیدات پراکنده ای که به منظور کنترل بار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دسته با تامین قسمتی از بار درخواست توان را کاهش داده و باعث اصلاح پیک[۴۰] بار می‌شوند.
- منابع تولید پراکنده ای که به منظور درآمد زایی برای صاحبان آنها ساخته و بهره برداری می‌شوند. این منابع غالبا از سطوح توان بالایی برخوردر هستند.
- و منابع تولید پراکنده اصلی که از قابلیت اطمینان بالایی برخوردارند و مسئولیت تامین بارهای حساس شبکه قدرت را بر عهده دارند.
از دیدگاه نحوه تزریق توان به شبکه، منابع تولید پراکنده به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند. دسته اول آن منابعی هستند که از طریق یک رابط جریان متغیر که عموما یک ژنراتور است به طور مستقیم به شبکه متصل می‌شوند. توربین های باد سرعت ثابت، ژنراتورهای دیزلی و حرارتی و نیروگاه های آبی کوچک[۴۱] در این دسته قرار می‌گیرند. دسته دوم از منابع تولید پراکنده توسط مبدل های الکتریکی به شبکه متصل می‌شوند. توربین های بادی سرعت متغیر، پیل های سوختی، سلولهای خورشیدی و میکروتوربین ها از جمله منابع تولید پراکنده ای هستند که توسط مبدل به شبکه متصل می‌شوند. عموما این واحد ها عملکرد بسیار سریعی نسبت به تغییرات بار داشته و می‌توانند خیلی موثر در کنترل فرکانس، ولتاژ و توان اکتیو و راکتیو شرکت کنند. قیمت به نسبت بالای این منابع و محدودیت شرکت آنها در تامین جریان خطا از مشکلات این سیستم ها می‌باشد.
علی‌رغم تمامی مزایایی که سیستم های تولید پراکنده برای شبکه، مصرف کننده و محیط زیست دارند، استفاده زیاد از آنها می‌تواند مشکلاتی را برای شبکه به وجود آورد که قبل از آن وجود نداشته است. بعضی از این مشکلات عبارتند از [۹-۱۰]:
- تاثیر بر روی پایداری ولتاژ و زاویه ای در شبکه به دلیل حضور منابع تولید پراکنده ای که در زمان طراحی شبکه در نظر گرفته نشده اند.
- احتمال کاهش کیفیت توان و قابلیت اطمینان به دلیل مدیریت نامناسب تولیدات پراکنده.
- نیاز به تنظیم و بررسی مجدد رله های شبکه به دلیل تغییر در سیستم تولید توان.
- نیاز به یک مدیریت جامع به منظور کنترل مناسب میزان تولید و نحوه عملکرد منابع تولید پراکنده.
ریزشبکه ها
ریزشبکه ها عموما سیستم های تامین توان الکتریکی با سطح توان پایین یا متوسطی هستند که به منظور برق رسانی به اجتماعات کوچکی مثل: خانه های مسکونی، مناطق حومه شهر، مراکز آکادمیک و عمومی همچون دانشگاهها و یا مدارس، مناطق تجاری، سایت های صنعتی و … طراحی و ساخته شده اند. از آنجا که ریزشبکه ها مجموعه ای از سیستم های تولید توان الکتریکی و بار های مختلف در سطح ولتاژ توزیع هستند، آنها را می‌توان به عنوان شبکه های توزیع فعال[۴۲] در نظر گرفت.
ژنراتورها و منابع تولید توان الکتریکی در ریزشبکه ها معمولا منابع تجدید پذیر هستند که به منظور اتصال به شبکه از واسطه های الکترونیک قدرت استفاده می‌کنند. این ادوات الکترونیک قدرت باعث ایجاد انعطاف پذیری بسیار زیادی برای تامین کیفیت توان و قابلیت اطمینان مناسب در ریزشبکه می‌شوند. به علاوه این قابلیت انعطاف کنترل و تولید در منابع تولید به ریزشبکه این اجازه را می‌دهد که از نقطه نظر سیستم قدرت اصلی به عنوان یک واحد در نظر گرفته شودکه نیاز های مربوط به انرژی و قابلیت اطمینان را با مدیریت محلی برطرف می‌کند.
تفاوت های اصلی بین ریزشبکه ها و شبکه های قدرت مرسوم عبارتند از:
- منابع تولید توان در ریزشبکه ها نسبت به منابع تولید توان در شبکه های بزرگ بسیار از سطح توان پایینتری بر خوردار هستند.
- توان تولیدی در سطح ولتاژ توزیع می‌تواند مستقیما به شبکه توزیع تزریق شود.
- از آنجایی که معمولا منابع تولید انرژی در ریزشبکه ها در نزدیکی مصرف کننده ها قرار دارند، تحویل توان به بارها با بازده بالا در سطح ولتاژ و فرکانس مناسب، با تلفات بسیار کم خط صورت می‌پذیرد.
استفاده از ریزشبکه ها به عنوان بخشی از شبکه قدرت اصلی مزایایی را به همراه دارد که عبارتند از:
- به دلیل کاهش مسافت های فیزیکی میان تولید و مصرف، تامین توان راکتیو در کل سیستم بهتر صورت می‌گیرد که باعث بهبود پروفیل ولتاژ و عملکرد سیستم می‌شود.
- کاهش و یا به تعویق افتادن هزینه های سرمایه گذاری به دلیل عدم نیاز به توسعه و ساخت خطوط انتقال جدید.
- به دلیل نزدیک بودن منابع تولید به مصرف کنندگان، می‌توان از گرمای خروجی سیستم تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد که این موضوع می‌تواند باعث افزایش بازده خروجی منابع تولید از حداکثر ۴۰% در سیستم های مرسوم قدرت به ۸۰% در ریزشبکه ها شود.
- کنترل دقیقتر مراحل احتراق در ریزشبکه ها نسبت به سیستم های تولید توان در شبکه های بزرگ می‌تواند منجر به کاهش تولید گازهای گلخانه ای شود.
- نزدیک بودن و مجاورت منابع تولید به مصرف کنند ها می‌تواند به افزایش آگاهی عمومی در رابطه با مصرف بهینه انرژی بیانجامد.
- تطبیق بهتر تولید و مصرف.
- کوتاه تر شدن مدت زمان لازم برای بازگرداندن سیستم به شرایط کارکرد بعد از ایجاد خطا و بروز خاموشی در سیستم.
از دیدگاه نحوه اتصال ریزشبکه ها به سیستم قدرت اصلی و نحوه عملکرد ریزشبکه ها می‌توان دسته بندی زیر را انجام داد [۱۱]:
- ریزشبکه در حالت متصل به شبکه اصلی[۴۳]
- ریز شبکه در حالت جدا از شبکه[۴۴]
- در حالت گذار بین جدا از شبکه و متصل به شبکه[۴۵]
در حالت متصل به شبکه، مازاد توان ریزشبکه می‌تواند به شبکه اصلی انتقال یابد و یا کمبود توان ریزشبکه توسط شبکه اصلی تامین شود. در حالت جدا از شبکه، تمامی توان اکتیو و راکتیو ریزشبکه باید توسط منابع محلی تولید شود.
در حال حاضر استفاده از ریزشبکه ها می‌تواند مشکلاتی را به همراه داشته باشد. این مشکلات مربوط به حفاظت، مدیریت توان، قوانین و مقررات لازم و سیستم های ارتباطی بین منابع تولید، مصرف و مرکز کنترل است. هرچند با توجه روافزایش به ریزشبکه ها و تولیدات پراکنده این مشکلات با سرعت قابل توجهی رو به برطرف شدن هستند.
طرح مساله و مروری بر تحقیقات انجام شده
مروری بر تحقیقات انجام شده
در ادامه مروری بر روی تحقیقات صورت گرفته در زمینه های پایداری سیستم های قدرت، استفاده از روش های احتمالاتی به منظور بررسی موضوعات مختلف در شبکه های قدرت و نقش انرژی باد در این شبکه ها انجام خواهد شد.
