منابع‌ تولید پراکنده‌ در شبکه‌های‌ الکتریکی‌

به گزارش "برق نيوز"ظرفیت‌ تولید این‌ منابع‌ در مقایسه‌ با سایر منابع‌متداول‌ تولید انرژی‌ الكتریكی‌، بسیار كوچكتر و فن‌آوری‌ بكار رفته‌ در تولید توان‌ در آنهانیز متفاوت‌ و بسیار متنوع‌ است‌. تولیدات‌ پراكنده‌ در سالهای‌ اخیر، گسترش‌ روزافزونی‌در سراسر جهان‌ یافته‌اند. در این‌ نوشتار، تعاریف‌، فن‌آوری‌ها، كاربردها و مزایای‌ منابع‌تولید پراكنده‌ به‌ طور مختصر بررسی‌ می‌شود. پس‌ از آن‌ اثر این‌ منابع‌ تولیدی‌ بر روی‌طراحی‌، بهره‌برداری‌ و حفاظت‌ شبكه‌های‌ الكتریكی‌ بیان‌ و در پایان‌، برخی‌ ازاستانداردهایی‌ كه‌ برای‌ اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌ الكتریكی‌ تدوین‌ شده‌معرفی‌ می‌شوند.

در سالهای‌ اخیر اقدامات‌ مختلفی‌ برای‌بهینه‌سازی‌ و تغییر سیستم‌های‌ قدرت‌ ازساختار سنتی‌ به‌ ساختاری‌ جدید بامالكیت‌های‌ خصوصی‌، صورت‌ گرفته‌ است‌.در نتیجه‌ این‌ تغییر و نیز تحول‌ چشمگیر درزمینه‌ فن‌آوری‌های‌ تولیدات‌ پراكنده‌، انتظارمی‌رود كه‌ تولیدات‌ كوچك‌، همچون‌توربوژنراتورهای‌ بادی‌، آبی‌ و گازی‌ كوچك‌،فتوولتائیك‌ها، میكروتوربین‌ها، پیلهای‌سوختی‌ و واحدهای‌ تولید همزمان‌ برق‌ ـگرماـ سرما نقش‌ مهم‌ و اساسی‌ را درصنعت‌برق‌ ایفا كنند.

تحقیقات‌ انجام‌ گرفته‌ به‌ وسیله‌ موسسه‌EPRI نشان‌ می‌دهد كه‌ تا سال‌ ۲۰۱۰نزدیك‌ به‌ ۲۵ درصد از تولیدات‌ را منابع‌ تولیدپراكنده‌ تشكیل‌ خواهند داد، این‌ رقم‌ طبق‌تحقیقات‌ Natural Gas Foundation(NGF) تا ۳۰ درصد نیز پیش‌بینی‌ شده‌است‌. بنابراین‌ باید دید چه‌ عواملی‌ سبب‌ شده‌تا منابع‌ تولید پراكنده‌ این‌چنین‌ توسعه‌ یابند؟

شاید مهمترین‌ مزیت‌، نزدیكی‌ به‌مصرف‌كننده‌ و در نتیجه‌ كاهش‌ و یا حذف‌هزینه‌های‌ مربوط به‌ انتقال‌ و توزیع‌ باشد. دركنار آن‌ می‌توان‌ به‌ حذف‌ محدودیت‌ مكانی‌ وجغرافیایی‌ تولیدات‌ كوچك‌ نسبت‌ به‌نیروگاههای‌ بزرگ‌، زمان‌ نصب‌ كمتر،محیطزیست‌ پاكتر، كیفیت‌ و قابلیت‌ اطمینان‌بیشتر، امكان‌ سرمایه‌گذاری‌ بخش‌ خصوصی‌با سرمایه‌ كمتر، پیشرفت‌ فن‌آوری‌ در زمینه‌ساخت‌ ژنراتورهای‌ كوچك‌ با توان‌ تولیدی‌بالا و استفاده‌ از انرژی‌های‌ تجدیدپذیر مانندباد و خورشید اشاره‌ كرد.

به گزارش "برق نيوز" قرار گرفتن‌ شبكه‌های‌ توزیع‌ بین‌ تولید وانتقال‌ از یك‌ سو و مراكز بار از سوی‌ دیگر، آن‌را به‌ طور نسبی‌ به‌ یك‌ شبكه‌ غیرفعال‌ تبدیل‌كرده‌ است‌، ولی‌ استفاده‌ از واحدهای‌ تولیدی‌كوچك‌ در سالهای‌ اخیر باعث‌ تغییر وضعیت‌این‌ شبكه‌ها از یك‌ شبكه‌ غیرفعال‌ به‌ یك‌شبكه‌ فعال‌ شده‌ است‌. لذا انتظار می‌رود كه‌اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌توزیع‌ الكتریكی‌، آثار قابل‌ توجهی‌ را بر روی‌این‌ قبیل‌ شبكه‌ها به‌ دنبال‌ داشته‌ باشد. این‌مساله‌ به‌ ویژه‌ در هنگام‌ اتصال‌ ظرفیتهای‌بالایی‌ از این‌ منابع‌ تولیدی‌ به‌ شبكه‌،محتمل‌تر است‌. نصب‌ و بهره‌برداری‌ موازی‌ ازمنابع‌ تولید پراكنده‌ در شبكه‌های‌ الكتریكی‌،آثاری‌ را به‌ دنبال‌ خواهد داشت‌ و دست‌ یافتن‌به‌ نتایج‌ مثبت‌ این‌ قبیل‌ آثار، عمدتٹ مستلزم‌رعایت‌ اصول‌ و ضوابط خاص‌ و انجام‌تحلیل‌های‌ دقیق‌ و مناسب‌ است‌. بر این‌اساس‌ از دیدگاه‌ اصول‌ و ضوابط حاكم‌ براتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌، استفاده‌ ازاستانداردهایی‌ كه‌ برای‌ این‌ منظور تدوین‌می‌شوند اجتناب‌ناپذیر خواهد بود.

در این‌ نوشتار، ابتدا منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ طور اجمال‌ معرفی‌ می‌شود. پس‌ از آن‌، آثارعمده‌ ناشی‌ از اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌شبكه‌های‌ الكتریكی‌ ارایه‌ و در پایان‌، چندنمونه‌ از استانداردها و گزارشهای‌ فنی‌ كه‌ برای‌اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های ‌الكتریكی‌، تدوین‌ شده‌اند به‌ اجمال‌ موردبررسی‌ قرار می‌گیرد.

منابع‌ تولید پراكنده‌: تعریف‌،فن‌آوری‌ها، كاربردها و مزایا:

۱) تعریف‌ منابع‌ تولید پراكنده‌

منابع‌ تولید پراكنده‌ در مراجع‌، گزارشها،نشریات‌ و مقالات‌ مختلف‌ با اصطلاح‌های‌گوناگونی‌ معرفی‌ شده‌ است‌، كه‌ از جمله‌ آن‌می‌توان‌ به‌ این‌ موارد اشاره‌ كرد:

-Distributed Generation, EmbeddedGeneration, Dispersed Generation,Power Distribution, DistributedUtility and Distributed Resources.

ولی‌ تاكنون‌ تعریف‌ جامع‌ و كاملی‌ برای‌تولیدات‌ پراكنده‌ ارایه‌ نشده‌ است‌ و اگر هدف‌،یافتن‌ تعریف‌ جامعی‌ از این‌ تولیدات‌ باشد،باید عوامل‌ و معیارهایی‌ همچون‌ هدف‌ ومكان‌ استفاده‌، مقادیر نامی‌، ناحیه‌ تحویل‌توان‌، فن‌آوری‌، اثرات‌ محیطی‌، روش‌بهره‌برداری‌، مالكیت‌ و... منابع‌ تولید پراكنده‌،مشخص‌ شود. با این‌ حال‌، به‌ طور كلی‌ منابع‌تولید پراكنده‌ را می‌توان‌ به‌ عنوان‌ منابع‌ تولیدتوان‌ الكتریكی‌ با ظرفیتهای‌ نامی‌ محدود(نوعٹ كوچكتر از ۱۰ تا ۳۰ مگاوات‌)، كه‌ درمجاورت‌ مصرف‌كننده‌ها نصب‌ می‌شوند و به‌صورت‌ مجزا یا موازی‌ با شبكه‌های‌ الكتریكی‌مورد استفاده‌ قرار می‌گیرند، تعریف‌ كرد.

۲) فن‌آوری‌های‌ مورد استفاده‌ در منابع‌تولید پراكنده‌
فن‌آوری‌های‌ مورد استفاده‌ در منابع‌ تولیدپراكنده‌، گستره‌ وسیعی‌ را به‌ خود اختصاص‌داده‌اند. فن‌آوری‌های‌ تجاری‌ همچون‌موتورهای‌ دیزل‌، توربینهای‌ گازی‌، آبی‌ وبادی‌ كوچك‌ از دیرباز تاكنون‌ به‌ طرق‌مختلفی‌ مورد استفاده‌ قرار گرفته‌اند. علاوه‌ براین‌ فن‌آوری‌ها طیف‌ وسیع‌ دیگری‌ ازفن‌آوری‌های‌ جدید با پیشرفت‌ علوم‌ و دانش‌بشری‌ به‌ صورت‌ تجاری‌ وارد عرصه‌صنعت‌برق‌ شده‌اند. فن‌آوری‌هایی‌ همچون‌موتورهای‌ گازی‌، پیلهای‌ سوختی‌،میكروتوربین‌ها و فتوولتاییك‌ها نمونه‌هایی‌از این‌ قبیل‌ فن‌آوری‌های‌ جدید است‌ كه‌امروزه‌ به‌ طور وسیعی‌ در ساخت‌ منابع‌ تولیدپراكنده‌ استفاده‌ می‌شوند.

۳) كاربردهای‌ منابع‌ تولید پراكنده‌

منابع‌ تولید پراكنده‌ برای‌ كاربردهای‌مختلفی‌ قابل‌ استفاده‌ هستند كه‌ برخی‌ ازمهمترین‌ این‌ كاربردها عبارتند از:

ـ منبع‌ توان‌ آماده‌ باش‌ (standby Power) این‌ كاربرد برای‌ مصرف‌كنندگانی‌ كه‌ بنابه‌ دلایل‌ خاصی‌ توقف‌ سرویس‌دهی‌الكتریكی‌ برای‌ آنها بسیار زیان‌بار است‌ مورداستفاده‌ قرار می‌گیرد. از آنجا كه‌ اغلب‌قطعی‌ها در سیستم‌ انتقال‌ و توزیع‌ به‌ وقوع‌می‌پیوندد، ژنراتورهای‌ آماده‌ باش‌ در مجاورت‌مصرف‌كنندگان‌ (همچون‌ بیمارستانها) نصب‌می‌شوند.

ـ تولید همزمان‌ برق‌ و گرما (CHP)
فن‌آوری‌های‌ تولید توان‌ الكتریكی‌ درطی‌ فرایند تولید انرژی‌ الكتریكی‌، میزان‌زیادی‌ حرارت‌ تولید می‌كنند. در صورتی‌ كه‌این‌ منابع‌ در مجاورت‌ مصرف‌كنندگان‌ نصب‌شده‌ باشند، گرمای‌ تولید شده‌ به‌ دلیل‌ فرایندتولید انرژی‌ الكتریكی‌ می‌تواند به‌ وسیله‌مصرف‌كنندگان‌، استفاده‌ شود. به‌ این‌ كاربرد ازمنابع‌ تولید پراكنده‌ عنوان‌ تولید همزمان‌ برق‌و گرما اطلاق‌ می‌شود. تولید همزمان‌ برق‌ وحرارت‌ در مكانهایی‌ با نیاز متوسط یا مبرم‌ به‌انرژی‌ حرارتی‌ (همچون‌ فرایندهای‌ صنعتی‌،ساختمانهای‌ بزرگ‌ اداری‌ و بیمارستانها) به‌طور قابل‌ توجهی‌ بازده‌ سیستم‌ را افزایش‌می‌دهد.

با افزودن‌ یك‌ چیلر جذبی‌ به‌ واحدهای‌CHP می‌توان‌ از آن‌ برای‌ سرمایش‌ نیزاستفاده‌ كرد. به‌ این‌ ترتیب‌ یك‌ واحد CHPبرای‌ تولید برق‌ همراه‌ با تهویه‌ مطبوع‌ در تمام‌سال‌، قابل‌ استفاده‌ خواهد بود.

ـ اصلاح‌ قله‌ مصرف‌
هزینه‌های‌ تولید توان‌ الكتریكی‌ ساعت‌به‌ ساعت‌، بسته‌ به‌ میزان‌ تقاضا و ظرفیت‌ دردسترس‌ در حال‌ تغییر است‌. شركتهای‌ برق‌معمولا قادر به‌ مشاهده‌ این‌ تغییرات‌ هستنداما برای‌ مصرف‌كنندگان‌، چنین‌ امكانی‌فراهم‌ نیست‌. برخی‌ از مصرف‌كنندگان‌ بزرگ‌بر اساس‌ زمانهای‌ استفاده‌ از انرژی‌الكتریكی‌، ممكن‌ است‌ هزینه‌های‌ مختلفی‌را به‌ همین‌ دلیل‌ پرداخت‌ كنند.مصرف‌كنندگانی‌ كه‌ در ساعات‌ نسبتٹ پرهزینه‌اوج‌ بار اقدام‌ به‌ تولید انرژی‌ الكتریكی‌می‌كنند، اصطلاحٹ >اصلاح‌كننده‌ پیك‌<نامیده‌ می‌شوند. مصرف‌كنندگانی‌ كه‌ در مواقع‌اوج‌ بار شبكه‌ از این‌ روش‌ استفاده‌ می‌كنند به‌طور قابل‌ ملاحظه‌ای‌ هزینه‌های‌ صرف‌ شده‌برای‌ خرید انرژی‌ الكتریكی‌ را كاهش‌می‌دهند. در ضمن‌ این‌ قبیل‌ مصرف‌كنندگان‌قادر خواهند بود در صورت‌ نیاز شبكه‌، ظرفیت‌مازاد تولیدی‌ خود را در اختیار شبكه‌ قرار دهندو درآمد حاصل‌ از فروش‌ انرژی‌ الكتریكی‌ رابرای‌ كاهش‌ هزینه‌های‌ خود ذخیره‌ كنند.

ـ پشتیبانی‌ شبكه‌

شبكه‌ الكتریكی‌ از قسمتهای‌ مختلفی‌همچون‌ واحدهای‌ تولیدی‌، خطوط انتقال‌فشار قوی‌، پستهای‌ فشار قوی‌ و پستهای‌توزیع‌ محلی‌، تشكیل‌ شده‌ است‌. جایابی‌بهینه‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ در داخل‌ این‌ شبكه‌می‌تواند مزایای‌ مختلفی‌ را برای‌ شبكه‌ به‌دنبال‌ داشته‌ باشد. از جمله‌ مزایای‌ تولیدات‌پراكنده‌ در پشتیبانی‌ شبكه‌ می‌توان‌ به‌ این‌موارد اشاره‌ كرد:

- پشتیبانی‌ ولتاژ و فركانس‌ به‌ منظور افزایش‌قابلیت‌ اطمینان‌ شبكه‌

-ممانعت‌ یا به‌ تعویق‌ انداختن‌ احداث‌ یاتوسعه‌های‌ پرهزینه‌ سیستم‌ انتقال‌ و توزیع‌

- كاهش‌ تلفات‌ خطوط

- آزادسازی‌ ظرفیت‌ خطوط

- كاهش‌ نیازمندیهای‌ ذخیره‌ (رزرو) مراكزتولید انرژی‌ الكتریكی‌ مركزی‌

- كاهش‌ مصرف‌ سوخت‌ در مواقعی‌ كه‌ منابع‌تولید پراكنده‌ تجدیدپذیر یا پربازده‌ درایستگاههای‌ تولید انرژی‌ الكتریكی‌ استفاده‌شده‌ باشند.

ـ برق‌رسانی‌ مجزا از شبكه‌
در برخی‌ از موارد، استفاده‌ مجزا از منابع‌تولید پراكنده‌ ممكن‌ است‌ از ادغام‌ آنها باشبكه‌های‌ الكتریكی‌، اقتصادی‌تر باشد. این‌مساله‌ به‌ خصوص‌ در هنگام‌ استفاده‌ از منابع‌تولید پراكنده‌ در مناطق‌ دور از دسترس‌، بارزتراست‌. برخی‌ از مصرف‌كنندگان‌ نیز كه‌ نیازمندكنترل‌ دقیقی‌ بر روی‌ كیفیت‌ انرژی‌ الكتریكی‌خود هستند، ممكن‌ است‌ از منابع‌ تولیدپراكنده‌ به‌ صورت‌ مجزا از شبكه‌ استفاده‌ كنند.

۴) مزایای‌ استفاده‌ از منابع‌ تولیدپراكنده‌

استفاده‌ از منابع‌ تولید پراكنده‌، منافع‌فراوانی‌ را به‌ دنبال‌ دارد كه‌ برخی‌ از این‌ منافع‌به‌ عوامل‌ مختلفی‌ همچون‌ نوع‌ فن‌آوری‌ بكار رفته‌ در منابع‌ تولید پراكنده‌، كاربرد ومحل‌ استفاده‌ از منابع‌ تولید پراكنده‌، وابسته‌است‌. به‌ طور كلی‌ مزایای‌ استفاده‌ از منابع‌تولید پراكنده‌ از سه‌ دیدگاه‌ قابل‌ توجه‌ است‌:

الف‌ ـ مزایای‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ برای‌مصرف‌كنندگان‌
از جمله‌ مزایای‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ برای‌مصرف‌كنندگان‌ می‌توان‌ به‌ این‌ موارد اشاره‌كرد:
- افزایش‌ قابلیت‌ اطمینان‌ انرژی‌ الكتریكی‌تولید شده‌
- تهیه‌ منبع‌ انرژی‌ مناسب‌ در مكان‌ مناسب‌
- تهیه‌ انرژی‌ الكتریكی‌ با كیفیت‌ مطلوب‌مورد نیاز
- افزایش‌ بازدهی‌ سیستم‌ برای‌ كاربردهای‌محلی‌، با استفاده‌ همزمان‌ از برق‌ و گرما
- امكان‌ كاهش‌ هزینه‌های‌ پرداختی‌ برای‌انرژی‌ الكتریكی‌ با استفاده‌ از واحدهای‌اختصاصی‌
- فراهم‌ كردن‌ امكان‌ استفاده‌ از انرژی‌الكتریكی‌ برای‌ مناطق‌ دور از دسترسی‌ كه‌احداث‌ شبكه‌های‌ الكتریكی‌، غیرممكن‌ یاپرهزینه‌ است‌.

ب‌) مزایای‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ برای‌شركتهای‌ برق‌ از جمله‌ مزایای‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ برای‌شركتهای‌ برق‌ عبارتست‌ از:
- محدود شدن‌ میزان‌ ریسك‌ و تهدیدات‌ به‌دلیل‌ اندازه‌، انعطاف‌پذیری‌، مدت‌ زمان‌ نصب‌و راه‌اندازی‌ سریع‌، سازگاری‌ با محیطزیست‌ وسیستم‌های‌ سوختی‌ انعطاف‌پذیر این‌ منابع‌تولیدی‌

- پرهیز از هزینه‌های‌ گزاف‌ احداث‌ و توسعه‌سیستم‌های‌ انتقال‌ و توزیع‌ با نصب‌ واحدهای‌تولید پراكنده‌ در مجاورت‌ مصرف‌كنندگان‌

- پرهیز از صرف‌ هزینه‌های‌ ناشی‌ ازعدم‌ قطعیت‌ در پیش‌بینی‌ میزان‌ بار و ظرفیت‌در دسترس‌، با افزایش‌ ظرفیت‌ نصب‌شده‌مطابق‌ با رشد بار

- فراهم‌ كردن‌ معبرهای‌ نسبتٹ كم‌هزینه‌ای‌برای‌ بازارهای‌ رقابتی‌ برق‌

- فراهم‌ كردن‌ بازارهایی‌ در مناطق‌ دوردست‌فاقد سیستم‌های‌ انتقال‌ و توزیع‌ و مناطق‌فاقد انرژی‌ الكتریكی‌ به‌ دلیل‌ ملاحظات‌جغرافیایی‌.

ج‌ ـ مزایای‌ ملی‌ منابع‌ تولید پراكنده‌

از جمله‌ مزایای‌ ملی‌ منابع‌ تولید پراكنده‌می‌توان‌ به‌ این‌ موارد اشاره‌ كرد:

- كاهش‌ گازهای‌ گلخانه‌ای‌ به‌ دلیل‌ استفاده‌از منابع‌ تولید پراكنده‌ مبتنی‌ بر منابع‌انرژی‌های‌ تجدیدپذیر همچون‌ فتوولتاییك‌،توربینهای‌ بادی‌ و آبی‌ كوچك‌

- فراهم‌ كردن‌ هزاران‌ شغل‌ مختلف‌ مستقیم‌و غیرمستقیم‌

- ایجاد بازارهای‌ رقابتی‌ و افزایش‌داد و ستدهای‌ مستقیم‌ و غیرمستقیم‌

- افزایش‌ بازدهی‌ سرمایه‌گذاری‌های‌مختلف‌ به‌ دلیل‌ بهبود قابلیت‌ اطمینان‌ وكیفیت‌ برق‌ تحویل‌ داده‌ شده‌ به‌مصرف‌كنندگان‌.

●آثار منابع‌ تولید پراكنده‌ بر روی‌شبكه‌های‌ الكتریكی‌

ساختار سنتی‌ صنعت‌برق‌ همواره‌ بر مبنای‌ عدم‌ وجود منابع‌ فعال‌ تولید انرژی‌الكتریكی‌ درشبكه‌های‌ توزیع‌، استوار بوده‌است‌. با افزایش‌ میزان‌ ظرفیت‌ نصب‌ شده‌این‌ منابع‌ تولیدی‌ و به‌ دلیل‌ وجودفن‌آوری‌های‌ مختلف‌ در ساخت‌ و استعمال‌این‌ منابع‌ تولیدی‌، بررسی‌ آثار این‌ قبیل‌ منابع‌در هنگام‌ اتصال‌ و كاركرد موازی‌ آنها باشبكه‌های‌ الكتریكی‌ برای‌ جلوگیری‌ از تنزل‌كیفیت‌ برق‌، قابلیت‌ اطمینان‌ و قابلیت‌ كنترل‌شبكه‌ الكتریكی‌ بسیار حائز اهمیت‌ است‌.

به گزارش "برق نيوز" عمده‌ آثار مشاهده‌ شده‌ در هنگام‌ نصب‌ وبهره‌برداری‌ موازی‌ از منابع‌ تولید پراكنده‌ درشبكه‌های‌ الكتریكی‌ بویژه‌ در مواردی‌ كه‌ظرفیت‌ این‌ منابع‌ در مقایسه‌ با ظرفیت‌شبكه‌ای‌ كه‌ این‌ منابع‌ به‌ آن‌ متصل‌ هستندقابل‌ توجه‌ است‌، عبارتند از:

- پروفیل‌ ولتاژ در امتداد شبكه‌، بسته‌ به‌ توان‌تولیدی‌ واحدها و سطوح‌ بار مصرفی‌ در شبكه‌دستخوش‌ یك‌ سری‌ تغییرات‌ می‌شود. این‌مساله‌ بویژه‌ در مسیر فیدرهای‌ شعاعی‌،بیشتر به‌ چشم‌ می‌خورد.

- تلفات‌ شبكه‌ به‌ صورت‌ تابعی‌ از تولید و بارمصرفی‌ دچار تغییر می‌شود.

- سطوح‌ اتصال‌ كوتاه‌ در شبكه‌ افزایش‌می‌یابد.

- در هنگام‌ اتصال‌ یا جداسازی‌ منابع‌ تولیدپراكنده‌ از شبكه‌، ولتاژها و جریانهای‌ گذرایی‌در شبكه‌ ظاهر می‌شود.

- كیفیت‌ توان‌ و قابلیت‌ اطمینان‌ سیستم‌دستخوش‌ تغییر می‌شود.

- هماهنگی‌ و ساختار سیستم‌ حفاظتی‌شبكه‌، دستخوش‌ تغییر می‌شود.

- پایداری‌ گذرا و دینامیك‌ شبكه‌ ممكن‌است‌ دچار تغییر شود.

بسته‌ به‌ مشخصه‌های‌ شبكه‌ و نوع‌ منابع‌تولید پراكنده‌، آثار فوق‌ می‌تواند نتایج‌ مثبت‌ ویا منفی‌ را به‌ دنبال‌ داشته‌ باشد. از جمله‌ نتایج‌مثبت‌ ناشی‌ از اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌شبكه‌های‌ الكتریكی‌ به‌ ویژه‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌ شعاعی‌، می‌توان‌ به‌ بهبود كیفیت‌انرژی‌ الكتریكی‌، كاهش‌ تلفات‌ شبكه‌، آزادشدن‌ ظرفیت‌ انتقال‌ و توزیع‌ انرژی‌الكتریكی‌، به‌ تاخیر افتادن‌ طرحهای‌پرهزینه‌ احداث‌ خطوط و نیروگاههای‌ جدید وبهبود قابلیت‌ اطمینان‌ سیستم‌، اشاره‌ كرد.

دست‌ یافتن‌ به‌ تمام‌ نتایج‌ مثبت‌ فوق‌ ازلحاظ فنی‌، بسیار مشكل‌ و پیچیده‌ است‌. چراكه‌ این‌ امر مستلزم‌ داشتن‌ منابع‌ تولیدپراكنده‌ای‌ با قابلیت‌ اطمینان‌ بالا،كنترل‌پذیری‌ و دارا بودن‌ ظرفیت‌ و محل‌نصب‌ مناسب‌ در شبكه‌ است‌. علاوه‌ بر این‌باید معیارهای‌ بهره‌برداری‌ مختلف‌ دیگری‌نیز در رابطه‌ با آنها در نظر گرفته‌ شود، عواملی‌همچون‌ میزان‌ هارمونیك‌ مجاز ولتاژ و جریان‌تزریق‌ شده‌ به‌ شبكه‌، میزان‌ فلیكر ولتاژمجاز، محدودیت‌های‌ ظرفیت‌، مسائل‌ایمنی‌، امنیت‌ شبكه‌، عملكرد حالت‌ جزیره‌ای‌ناشی‌ از قطع‌ تغذیه‌ از سوی‌ شبكه‌ توسطكلیدها و رله‌های‌ حفاظتی‌ و ادامه‌ كارواحدهای‌ تولید پراكنده‌ در یك‌ منطقه‌.

وجود این‌ مسائل‌، رعایت‌ اصول‌، ضوابط ومطالعات‌ خاصی‌ را قبل‌ از اتصال‌ ظرفیت‌قابل‌ توجهی‌ از منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌شبكه‌های‌ الكتریكی‌، ضروری‌ می‌كند. دراین‌ مطالعات‌ مشخصات‌ ویژه‌ شبكه‌ والگوهای‌ مصرف‌ بار آن‌ باید در نظر گرفته‌شوند.

●راهكارهای‌ بررسی‌ آثار تولیدات‌پراكنده‌ بر روی‌ شبكه‌های‌ الكتریكی‌

مطالعات‌ تحلیلی‌ بررسی‌ آثار تولیدات‌پراكنده‌ بر روی‌ شبكه‌های‌ الكتریكی‌ باید به‌منظور مقایسه‌ رفتار سیستم‌، قبل‌ و بعد ازاتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌ صورت‌گیرد.

این‌ مطالعات‌ از چندین‌ دیدگاه‌ قابل‌ارزیابی‌ است‌ از جمله‌:

- رفتار حالت‌ مانا

- رفتار دینامیكی‌

- كیفیت‌ سرویس‌ دهی‌ (كیفیت‌ انرژی‌الكتریكی‌ و قابلیت‌ اطمینان‌)
- مسائل‌ ایمنی‌.

از دیدگاه‌ رفتار حالت‌ مانای‌ شبكه‌،وضعیت‌ شبكه‌ تحت‌ سناریوهای‌ مختلفی‌مورد بررسی‌ قرار می‌گیرد، از جمله‌:

- چرخه‌ها و سطوح‌ تولید و مصرف‌ روزانه‌،هفتگی‌ و فصلی‌

- میزان‌ تولید انرژی‌ در طی‌ فصول‌ مختلف‌سال‌ و در دوره‌های‌ بار سبك‌ و سنگین‌ (بویژه‌برای‌ آن‌ دسته‌ از منابع‌ تولید پراكنده‌ای‌ كه‌توان‌ اولیه‌ آنها به‌ منابع‌ انرژی‌ همچون‌ باد،آب‌، خورشید و... وابسته‌ است‌)

- ضریب‌ توان‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ با توجه‌ به‌سطح‌ بار.
تحلیل‌های‌ حالت‌ مانا با استفاده‌ ازپخش‌ بار، امكان‌ ارزیابی‌ تغییرات‌ بوجود آمده‌در پروفیل‌ ولتاژ، تلفات‌ (اكتیو و راكتیو) شبكه‌،وضعیت‌ تپ‌ چنجرها و بانك‌های‌ خازنی‌ درشبكه‌ و سطوح‌ تجمع‌ بار در شاخه‌های‌مختلف‌ سیستم‌ را فراهم‌ می‌كند.تحلیل‌های‌ اتصال‌ كوتاه‌ شبكه‌ نیز به‌منظور كنترل‌ كفایت‌ قدرت‌ اتصال‌ كوتاه‌ نامی‌تجهیزات‌ سویچگیر شبكه‌ باید صورت‌ گیرد،چرا كه‌ اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ موجب‌افزایش‌ قدرت‌ اتصال‌ كوتاه‌ شبكه‌ می‌شود.علاوه‌ بر این‌، تاثیر انواع‌ فن‌آوری‌های‌ منابع‌تولید پراكنده‌ بر روی‌ میزان‌ قدرت‌ اتصال‌كوتاه‌ شبكه‌ نیز متفاوت‌ است‌، به‌ عنوان‌ مثال‌ژنراتورهای‌ القایی‌ تنها در حین‌ دوره‌هایی‌زیرگذرا دارای‌ جریان‌ اتصال‌ كوتاه‌ قابل‌ توجه‌بوده‌ و پس‌ از چند سیكل‌ اولیه‌، جریان‌اتصال‌ كوتاه‌ آنها فروكش‌ می‌كند.

برخی‌ از منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ ویژه‌آنهایی‌ كه‌ مجهز به‌ مبدلهای‌ الكترونیك‌ قدرت‌ هستند زمینه‌ لازم‌ برای‌ تولید و تزریق‌هارمونیك‌ به‌ شبكه‌ را دارند. در این‌ موردمطالعه‌ میزان‌ هارمونیك‌ بوجود آمده‌ در شبكه‌به‌ دلیل‌ اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ و بررسی‌امكان‌ وقوع‌ پدیده‌ فرورزونانس‌ در شبكه‌حایز اهمیت‌ است‌.

تحلیل‌هایی‌ از رفتار دینامیكی‌ شبكه‌ و منابع‌ تولید پراكنده‌ در حین‌ اتصال‌ وجداسازی‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ از شبكه‌،جریانهای‌ اتصال‌ كوتاه‌ و همچنین‌ تولیدمتغیر (مانند ژنراتورهای‌ بادی‌) این‌ منابع‌ بایدصورت‌ گیرد تا امكان‌ ارزیابی‌ رفتار ولتاژهای‌شبكه‌ (بویژه‌ در نقاط مصرف‌) و قدرتهای‌الكتریكی‌ و مكانیكی‌ منابع‌ تولید پراكنده‌،فراهم‌ شود. میزان‌ تغییرات‌ فركانس‌، در موردمنابع‌ مجزا از شبكه‌های‌ سراسری‌ یا تحت‌شرایط كاركرد حالت‌ جزیره‌ای‌ نیز باید موردبررسی‌ قرار گیرد.

مطالعاتی‌ هم‌ باید به‌ منظور بررسی‌مسائل‌ ایمنی‌ افراد در حالتهای‌ مختلف‌بهره‌برداری‌ از شبكه‌ در حضور منابع‌ تولیدپراكنده‌ انجام‌ شود و راهكارهای‌ مناسبی‌برای‌ جلوگیری‌ از آسیب‌ دیدن‌ آنها در هنگام‌انجام‌ تعمیرات‌ و بازرسی‌ شبكه‌ اتخاذ شود.

●قواعد و استانداردهای‌ تدوین‌ یافته‌برای‌ اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌

الف‌) كلیات‌
به‌ منظور دستیابی‌ به‌ مزایای‌ استفاده‌ از منابع‌تولید پراكنده‌ و برای‌ جلوگیری‌ از بروز یاكاهش‌ بروز آثار منفی‌ ناشی‌ از بكار بردن‌ این‌قبیل‌ منابع‌ تولیدی‌ به‌ صورت‌ موازی‌ باشبكه‌های‌ الكتریكی‌، رعایت‌ دستورالعمل‌هاو ضوابط اتصال‌ این‌ منابع‌ به‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌ حائز اهمیت‌ است‌. بر این‌ اساس‌رجوع‌ به‌ استانداردهای‌ جامع‌ و مناسب‌ كه‌ برپایه‌ مطالعات‌ تحلیلی‌ و تجارب‌ عملی‌ حاصل‌از بهره‌برداری‌ از شبكه‌های‌ الكتریكی‌،تدوین‌ شده‌اند، به‌ منظور جلوگیری‌ از اعمال‌سلیقه‌ و دستیابی‌ به‌ حداقل‌ نیازمندیهای‌استاندارد بهره‌برداری‌ از شبكه‌های‌الكتریكی‌، بسیار حایز اهمیت‌ است‌. در ادامه‌به‌ برخی‌ از این‌ استانداردها و گزارشهای‌ فنی‌كه‌ از سوی‌ مراجع‌ مختلف‌، تدوین‌شده‌انداشاره‌ می‌شود.

ب‌) شرایط اتصال‌ از دیدگاه‌ منابع‌ ومراجع‌ ایالات‌ متحده‌ آمریكا
در ایالات‌ متحده‌ آمریكا چندین‌ ایالت‌ وموسسه‌، اقدام‌ به‌ تهیه‌ نیازمندیهای‌ فنی‌ لازم‌برای‌ اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌ كرده‌اند. در این‌ میان‌ گزارشهایی‌كه‌ توسط ایالتهای‌ كالیفرنیا، نیویورك‌،تگزاس‌ و ورمونت‌ در حال‌ تدوین‌ است‌،پیشرفت‌ قابل‌ توجهی‌ داشته‌اند. در سطح‌فدرال‌ نیز موسسه‌ مهندسین‌ برق‌ و الكترونیك‌ IEEE اقدام‌ به‌ تهیه‌استانداردهایی‌ در این‌ زمینه‌ كرده‌ است‌.

استاندارد ۱۵۴۷ IEEE از جمله‌استاندارهایی‌ است‌ كه‌ به‌ طور ویژه‌ دربر گیرنده‌ نیازمندیها و مشخصات‌ فنی‌ موردنیاز برای‌ برقراری‌ اتصال‌ با شبكه‌ ونیازمندیها و مشخصات‌ آزمونهای‌ مربوطه‌،است‌.

اغلب‌ نیازمندیهای‌ ارایه‌ شده‌ دراستانداردها و گزارشهای‌ تهیه‌ شده‌ در ایالات‌متحده‌ آمریكا بر یك‌ یا چند اصل‌ اساسی‌تاكید دارند كه‌ این‌ اصول‌ عبارتند از:

- منابع‌ تولید پراكنده‌ نصب‌ شده‌ در شبكه‌نباید مسائل‌ ایمنی‌ مصرف‌كنندگان‌، شبكه‌ یاكاركنان‌ فنی‌ شبكه‌ را با مشكل‌ مواجه‌ كنند وبرای‌ جلوگیری‌ از تغذیه‌ بخشهای‌بی‌برق‌ شده‌ شبكه‌ (برای‌ امور تعمیرات‌ وبازرسی‌ و...) از طریق‌ منابع‌ تولید پراكنده‌متصل‌ شده‌ به‌ شبكه‌، باید تدابیر حفاظتی‌مناسبی‌ اتخاذ شود.

- منابع‌ تولید پراكنده‌ نباید قابلیت‌ اطمینان‌یا حدود ظرفیت‌ بهره‌برداری‌ از شبكه‌ را دچارمشكل‌ كنند.

- سیستم‌های‌ مورد استفاده‌ برای‌ اتصال‌منابع‌ تولید پراكنده‌ باید به‌ تجهیزات‌ حفاظتی‌مناسبی‌ مجهز باشند تا جز در مواقع‌ قرارگیری‌ولتاژها، فازها و فركانس‌ منابع‌ تولید پراكنده‌در محدوده‌ نرمال‌ از كاركرد موازی‌ منابع‌ تولیدپراكنده‌ با شبكه‌ ممانعت‌ به‌ عمل‌ آید.

بهره‌برداران‌ شبكه‌ به‌ منظور دستیابی‌ به‌اهداف‌ بهره‌برداری‌، باید در صورت‌ نیاز،سیستم‌های‌ مخابراتی‌ را در محل‌ استقرارمنابع‌ تولید پراكنده‌، نصب‌ كنند.

- كلیدهای‌ قدرت‌ نصب‌ شده‌ در نقطه‌ اتصال‌منابع‌ تولید پراكنده‌ با شبكه‌ باید ظرفیت‌ لازم‌برای‌ حداكثر جریان‌ خطای‌ پیش‌بینی‌ شده‌ دروضعیت‌ جدید را داشته‌ باشد.

- اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌ نبایدكیفیت‌ توان‌ شبكه‌ را دستخوش‌ تغییرات‌نامناسب‌ كند. مسائل‌ كلیدی‌ مرتبط با این‌موضوع‌، عبارتند از: اندازه‌ ولتاژ، بازه‌ فركانس‌و هارمونیكهای‌ ولتاژ و جریان‌، كه‌ میزان‌ حدودمجاز این‌ عوامل‌ در مراجع‌ فوق‌الذكر، ارایه‌شده‌ است‌.

ج‌) شرایط اتصال‌ از دیدگاه‌ منابع‌ ومراجع‌ اروپایی‌
در اروپا نیز چندین‌ كشور و موسسه‌ اقدام‌به‌ تهیه‌ نیازمندیهای‌ فنی‌ برای‌ اتصال‌ منابع‌تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌ الكتریكی‌كرده‌اند. گزارشهای‌ فنی‌ تهیه‌ شده‌ توسطموسسه‌ (Electricity Association) EA ازجمله‌ این‌ دستورالعمل‌ها است‌. برای‌ اتصال‌منابع‌ تولید پراكنده‌ متداول‌ با ظرفیت‌های‌كوچك‌ از گزارش‌ پیشنهادات‌ مهندسی‌G۵۹/۱ كه‌ دربر گیرنده‌ نیازمندیهای‌ لازم‌برای‌ اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌توزیع‌ با ولتاژهای‌ كوچكتر از ۲۰ كیلوولت‌ وتوان‌ خروجی‌ كمتر از پنج‌ مگاوات‌ است‌،استفاده‌ می‌شود. برای‌ اتصال‌ منابع‌ تولیدپراكنده‌ای‌ كه‌ ظرفیت‌ آنها نسبتٹ بزرگ‌ است‌ ازگزارش‌ پیشنهادات‌ مهندسی‌ G۷۵ و منابع‌مندرج‌ در آن‌، كه‌ توسط همین‌ موسسه‌ تدوین‌شده‌ است‌، استفاده‌ می‌شود.

در مراجع‌ فوق‌، مسائلی‌ همچون‌ محدوده‌مجاز تغییرات‌ فركانس‌، ولتاژ و ضریب‌ توان‌واحدهای‌ تولید پراكنده‌، اثر تولیدات‌ پراكنده‌بر روی‌ سطوح‌ اتصال‌ كوتاه‌ شبكه‌ و لزوم‌بررسی‌ سیستم‌ حفاظتی‌ شبكه‌ و قدرت‌تجهیزات‌ سوپچگیر شبكه‌، وضعیت‌ پروفیل‌ولتاژ در شبكه‌، امنیت‌ بارهای‌ تغذیه‌ شده‌پس‌ از اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌،نیازمندیهای‌ حفاظتی‌ برای‌ اتصال‌ واحدهای‌تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌، حالت‌ كاركردجزیره‌ای‌ و وضعیت‌ پایداری‌ حالت‌ مانا،دینامیك‌ و گذرای‌ شبكه‌ برای‌ اتصال‌واحدهای‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌، مورد بررسی‌ قرار گرفته‌ است‌.

●●نتیجه‌گیری‌
افزایش‌ هزینه‌ احداث‌ و توسعه‌شبكه‌های‌ توزیع‌، امكان‌ حضور بخش‌خصوصی‌ در تولید و عرضه‌ انرژی‌ الكتریكی‌،به‌ بازار آمدن‌ فن‌آوری‌های‌ پربازده‌ و سازگار بامحیطزیست‌ تولیدات‌ پراكنده‌ سبب‌ شده‌است‌ كه‌ برخی‌ از مصرف‌كنندگان‌ صنعتی‌ وتجاری‌ به‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ توجه‌ بیشتری‌كنند. برای‌ استفاده‌ از مزایای‌ عمده‌ این‌ منابع‌تولیدی‌ در اكثر موارد، لازم‌ است‌ كه‌ این‌ منابع‌به‌ صورت‌ موازی‌ با شبكه‌ كار كنند. كاركردموازی‌ این‌ قبیل‌ واحدهای‌ تولیدی‌ باشبكه‌های‌ الكتریكی‌، آثاری‌ را به‌ دنبال‌خواهد شد.

در این‌ نوشتار كاربردها و منافع‌استفاده‌ از این‌ منابع‌ تولیدی‌، به‌ اجمال‌ موردبررسی‌ قرار گرفت‌. پس‌ از آن‌ به‌ طرح‌ مساله‌آثار ناشی‌ از اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌شبكه‌های‌ الكتریكی‌ و راهكارهای‌ تحلیل‌ وبررسی‌ این‌ آثار پرداخته‌ شد و در پایان‌ برخی‌از منابع‌ و استانداردهای‌ بین‌المللی‌ كه‌ برای‌اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌ تدوین‌ شده‌اند، معرفی‌ شد.

اتصال‌ منابع‌ تولید پراكنده‌ به‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌، مستلزم‌ بررسی‌های‌ ویژه‌ای‌ است‌،چرا كه‌ در صورت‌ عدم‌ رعایت‌ اصول‌ و ضوابطمربوط، در هنگام‌ اتصال‌ و كاركرد موازی‌ این‌قبیل‌ منابع‌ تولیدی‌ با شبكه‌های‌ الكتریكی‌،نه‌ تنها از مزایای‌ این‌ منابع‌ نمی‌توان‌ به‌ خوبی‌استفاده‌ كرد، بلكه‌ مشكلاتی‌ هم‌ به‌ هنگام‌اتصال‌ و بهره‌برداری‌ از این‌ منابع‌ ممكن‌ است‌به‌ وقوع‌ بپیوندد كه‌ می‌تواند برای‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌ و مصرف‌كنندگان‌ آن‌ و حتی‌ خودمنابع‌ تولید پراكنده‌، مضر باشد.

مهندس‌ شهرام‌ كاظمی‌ ـ دكتر مصطفی‌ پرنیانی‌ ـ دكتر حسین‌ مختاری‌