انرژی‌های تجدیدپذیر و چالش‌ها در کنترل توان اکتیو و راکتیو

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: هر چند مشکل بالا رفتن سهم انرژی‌های نو در کشور‌هایی مثل اتریش، آلمان و ایتالیا از سال‌ها پیش منجر به وضع مقرراتی شده بود که فرکانس ۵۰ ٫ ۲ هرتز نامیده می‌شد، اما مشکلات ناشی شده از پیش بینی ناپذیری و نقص سیستم کنترل انرژی‌های نو باعث شد تا شبکه آلمان در ۸ می ۲۰۱۶ با وضعیت خطرناکی مواجه شوند. در این روز آفتابی و بادی در آلمان، تولید انرژی‌های تجدید پذیر در آلمان به بیشترین مقدار خود رسید و تمامی نیروگاه‌های بزرگ به استثنای ۶ نیروگاه هسته‌ای که به دلایل مسائل ایمنی توان آن‌ها از حد معینی قابل کاهش نبود، از مدار خارج شدند. در این روز سهم انرژی‌های تجدید پذیر از کل تولید به بیش از ۹۰% رسید و قیمت‌های برق برای اولین بار در تاریخ جهان منفی شد.

به عبارت دیگر به مشترکین به ازای مصرف انرژی پول هم پرداخت شد. ناتوانی شبکه در کنترل فرکانس و احتمال تریپ رله‌های فرکانسی نیروگاه‌های اتمی تا ساعاتی موجب وحشت در آلمان شده بود، به نحوی که تمامی رسانه‌ها مردم را دعوت به مصرف برق بیشتر می‌کردند.
یکی از مباحث مهم در تدوین استراتژی توسعه انرژی‌های نو توجه به انتخاب سیستم کنترل مناسب برای آنهاست. سیستم کنترل مبدل تمامی مولد‌های تجدید پذیر بر مبنای حداکثر نمودن توان خروجی طراحی شده است تا بیشترین سود را برای تولیدکنندگان برق به همراه داشته باشد.

برای مثال، مبدل نیروگاه‌های فتوولتاییک بر اساس آلگوریتم MPPT کار می‌کنند که یک کنترل جریانی برای تولید بیشترین توان خروجی است و تولید توان رآکتیو در این مولد‌ها صفر است. استفاده از چنین سیستمی در شرایطی مناسب است که سهم تولیدی انرژی‌های نو همیشه کمتر از ۳۰ درصد کل تولید نیروگاه‌های کنترل پذیر یا قابل Dispatch باشد تا در صورت نیاز، این نیروگاه‌ها نسبت به کنترل فرکانس و ولتاژ در مقادیر مجاز اقدام کنند. بعلاوه این نوع کنترل اثری در تنظیم پروفیل ولتاز شبکه ندارد.

لیکن با افزایش سهم مولد‌های انرژی نو، باید سیستم‌های کنترل آن‌ها قابلیت Grid Support پیدا کند و مجهز به کنترل Droop قابل تنظیم توسط کنترل ثانویه یا همان اپراتور شبکه توزیع شود. به طور کلی کنترل مبدل‌های مولد‌های انرژی نو به ۴ دسته زیر تقسیم شده است که کنترل Grid Feeding خالص از نوع جریانی و Grid Forming خالص از نوع ولتاژی است.
۱- Grid Feeding
۲- Grid Support Grid Feeding
۳-Grid Forming
۴-Grid Support Grid Forming
طراحی و برنامه ریزی کنترل‌های Grid Support برای نیروگاه‌های بزرگ مقیاس می‌تواند کنترل پذیری شبکه را بهبود داده و از بروز مشکلات بعدی در کنترل ولتاژ و فرکانس جلوگیری نماید. به خصوص تدوین آیین نامه‌های الزام آور برای ساختمان‌ها در زمینه نصب سیستم‌های خورشیدی، باید در راستای یک استراتژی مناسب و پیش بینی شده باشد. درست است که استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر منافع زیادی دارد، ولی استفاده گسترده از آن‌ها نباید ساده انگارانه و بدون انجام مطالعات مورد نیاز بر روی ولتاژ و فرکانس شبکه باشد.

منبع:وبلاگ فرهاد یزدی