سمینار برق برنامه ریزی ورود و خروج واحدها به شبکه با در نظر گرفتن نیروگاه های CAES و تولیدات بادی

سمینار برق برنامه ریزی ورود و خروج واحدها به شبکه با در نظر گرفتن نیروگاه های CAES و تولیدات بادی

چکیده 

امروزه به دلیل تغییرات آب و هوایی و افزایش گازهای گلخانه ای، کشورهای جهان رو به تولید انرژی الکتریکی از منابع انرژی پاک و تجدید پذیر آورده اند که در میان این منابع انرژی تجدید پذیر، انرژی باد رشدی سریعتر از سایر انرژی ها داشته است. استفاده از انرژی باد در شبکه علاوه بر مزایای آن، چالش هایی ر ا از نظر بهره برداری، کنترل و برنامه ریزی کوتاه مدت و بلند مدت در سیستم قدرت به

همراه دارد. با توجه به اینکه انرژی باد یک منبع غیرقابل پیش بینی است، بنابراین نمی توان میزان انرژی تولیدی آن را همانند نیروگاه های حرارتی مشخص نمود. امروزه استفاده از تکنولوژی های ذخیره کننده انرژی در ترکیب با انرژی های تجدیدپذیر به عنوان یکی از راه حل های کاهش اثرات منفی استفاده از این منابع در سیستم قدرت ارائه شده است. در این سمینار هدف مطالعه تاثیر نیروگاه های بادی و سیستم های ذخیره کننده هوای فشرده در برنامه ریزی ورود و خروج واحدهای حرارتی به شبکه و تاثیر آن بر عملکرد سیستم و آلودگی محیط زیست می باشد که در ادامه به صورت مشخص و کامل مورد بررسی قرار می گیرد. 

مقدمه: 

مسائل مربوط به تولید، بهره برداری و کنترل در یک شبکه قدرت، که امروز به عنوان یکی از بزرگترین سیستم های موجود دنیا مطرح است، بدون شک بسیار گسترده، پیچیده و در عین حال جالب است. یکی از مسائل حائز اهمیت در بهره برداری اقتصادی از شبکه های قدرت، مسئله در مدار قرار گرفتن واحدهای تولیدی است. هماهنگی و تطابق بین بار مصرفی و تولید، یکی از خصوصیات مهم شبکه های

قدرت پیشرفته است. برای اقتصادی بودن عملکرد سیستم و کنترل موثر بر آن، لازم است که در یک طیف زمانی، میزان تولید با میزان مصرف هماهنگی داشته باشد. 

در صنعت برق طراحی و بهره برداری بهینه و موثر اقتصادی همواره مورد نظر بوده است. تا سال 1973 میلادی و قبل از تحریم نفتی که منجر به افزایش سرسام آور قیمت نفت گردید، شرکت های تولید برق در ایالات متحده امریکا حدود 20 درصد از کل درآمد خود را صرف هزینه سوخت می کردند. تا سال 1980 میلادی این رقم به حدود 40 درصد رسید. در دوره پنج ساله متعاقب 1973 میلادی هزینه سوخت، نرخ رشد سالیانه ای معادل 25 درصد داشته است. ارقام فوق نمایشگر اهمیت استفاده مؤثر از مواد سوختی است که غالبا به صورت غیر قابل تجدید مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش پیوسته قیمت مواد سوختی و نیز تورم سالانه باعث شده است که همواره بهره برداری اقتصادی از سیستم های تولید انرژی الکتریکی مورد توجه و مطالعه قرار گرفته باشد. 

معمولا مصرف کل یک سیستم قدرت در حال کار از ظرفیت نصب شده و قابل بهره برداری آن کمتر است. این تفاوت حتی در سیستم های قدرتی که با کمبود تولید برق در ساعات اوج مصرف مواجه اند، در قسمت عمده ای از ساعات شبانه روز به چشم می خورد. لذا امکان انتخاب بهینه واحدهای تولید کننده برای تامین مصرف برق در هر فاصله زمانی چند دقیقه ای که میزان مصرف تقریبا ثابت می ماند، به عنوان یک مساله توزیع بهینه بار مطرح می شود. 

در مطالعه و بررسی مسائل مربوط به بهره برداری از سیستم های قدرت، پارامترهای زیادی مورد توجه قرار دارند. در بهره برداری اقتصادی یکی از مهم ترین این پارامترها مجموعه مشخصات ورودی و خروجی واحدهای تولید انرژی است. به عنوان مثال هر واحد حرارتی شامل یک دیگ بخار، توربین و ژنراتور می باشد. خروجی الکتریکی این مجموعه در عین اتصال به سیستم قدرت، شبکه برق محلی نیروگاه را نیز تغذیه می نماید. در تعریف مشخصات یک واحد، از واژه ورودی ناخالص در مقابل خروجی خالص صحبت می کنیم. ورودی ناخالص، ورودی کلی به واحد، بر حسب دلار بر ساعت، مقدار سوخت بر ساعت یا هر مشخصه دیگر است و خروجی خالص واحد، شامل انرژی الکتریکی حاصله از ژنراتور می باشد. 

در توزیع بهینه بار می توان به ملاک های مختلفی توجه نمود. معمولا کمینه شدن هزینه سوخت به عنوان عمده ترین هزینه قابل کنترل تولید، یکی از اهداف اصلی موردنظر است. همچنین تامین انرژی الکتریکی مورد تقاضا با قابلیت اعتماد بالا و مطمئن که با شاخص های گوناگونی مانند ظرفیت ذخیره گردان و غیره سنجیده می شود ، می تواند به صورت یک تابع هدف دیگر و یا به شکل قیود دیگری به مسئله اضافه گردد. بنابراین به طور اختصار مساله توزیع بهینه بار را می توان به صورت یک مساله کمینه سازی هزینه تولید که تحت شرایط برقراری قیود مختلف، در نظر گرفت. در این نوع مسئله فرض بر این است که بار مصرفی کل سیستم معلوم است و هدف تعیین سهم بهینه تولید واحدهای روشن برای تامین این بار می باشد. با توجه به اینکه واحدهای حرارتی بسته به نوع سوخت و ساختمان فیزیکی آنها زمان قابل توجهی برای راه اندازی و اتصال به شبکه نیاز دارند و این زمان برای بعضی از نیروگاهها به یک ساعت و یا بیشتر می رسد، لازم است از یک تا چند شبانه روز قبل برنامه ریزی و پیش بینی لازم برای روشن بودن واحدهای مناسب و راه اندازی آنها قبل از زمان تولید موردنظر صورت پذیرد. به این برنامه ریزی کوتاه مدت اصطلاحا تعیین واحد می گوییم.