موضوع مقاله : راهکارهای ComAp  در  نیروگاه های هیبریدی

 

 

 

مقدمه  :

استفاده از سایر انرژيهاي موجود در طبیعت و به خصوص انرژي هاي خورشید، باد و امواج، زمین گرمایی که به انرژي هاي تجدید پذیر موسومند مورد مطالعه قرار داده و در حال حاضر نیروگاه های متعددی از نوع خورشیدی ، بادی و انرژی تجدید پذیر در مقیاس کوچک و بزرگ در اقصی نقاط دنیا مشغول به

کار می باشند اما سازگار کردن این منابع انرژي به میزان فعلی مصرف انرژي جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم بالایی از تحقیقات علمی جهان را در دهه هاي اخیر به خود اختصاص داده است.

در این راستا شرکت ComAp  با ارائه سیستم های مدیریت و کنترل نیروگاه های هیبریدی متشکل از انرژي هاي تجدید پذیر و دیزل ژنراتور ، گام های بلندی برداشته  است.

انرژی های تجدید پذیر

 انرژی های  تجدید پذیرکه انرژی های  برگشت پذیر نیز نامیده می‌شود و به انواعی از انرژی می‌گویند که بر خلاف انرژی‌های تجدیدناپذیر قابلیت بازگشت مجدد را به طبیعت دارند. در سال‌های اخیر با توجه به این که منابع انرژی تجدیدناپذیر رو به اتمام هستند این منابع مورد توجه قرار گرفته‌اند. در سال  2006 حدود 18% از انرژی مصرفی جهانی از راه انرژی‌های تجدید پذیر به دست آمده است. مهمترین منابع انرژي هاي تجدیدپذیر عبارتند از:

• انرژي خورشیدي
• انرژي باد
• انرژی امواج
• انرژي زمین گرمایی
• فن آوري هیدروژن، پیل سوختی
• انرژی زیست توده
• انرژی آب

نیروگاههای هیبریدی

نیروگاه های هيبريدی یا ترکیبی ، با بکارگیری  چند منبع  انرژي های تجدید پذیر بصورت مکمل و یا ترکیب منابع تجدید پذیر و  فسیلی  و بهره گیری از مزایای هریک جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می روند .  در این نوع از نیروگاه ها به دلیل چندگانه بودن منابع انرژی و بکارگیری مزایای هر یک ضریب اطمینان بالا می رود . مهمترین فاکتورهایی که در طراحی نیروگاههای هیبریدی مد نظر قرار می گیرند عبارتند از :

• پاک بودن انرژی
• هزینه انرژی تولیدی
• قابلیت اطمینان
• پایداری

انرژی تولیدی بسیاری از منابع تجدید پذیر از قیمت بالایی برخوردار است . علاوه بر این بسیاری از آنها از قابلیت اطمینان کافی در تامین انرژی مورد نیاز در زمان مورد نیاز را ندارند و پایداری لازم را در پاسخ به نوسانات بار  از خود نشان نمی دهند. از این رو ترکیب آنها با منابع فسیلی مانند نیروگاههای کوچک گازی و دیزلی در جهت کاهش قیمت انرژی ، افزایش قابلیت اطمینان و پایداری آنها بسیار راه گشاست.  به عنوان مثال در صورتی که نیروگاه هیبریدی متشکل از توربین  باد و دیزل ژنراتور باشد در صورت نبود و یا کاهش میزان باد ، دیزل ژنراتور ها وارد مدار شده و بار را تغذیه می کنند . حتی در زمان افزایش میزان بار ژنراتور ها می توانند وارد مدار شده و عملیات برش بار را انجام دهند .

معمولا  نیروگاه های هیبریدی  مستقل از شبکه برق سراسری هستند و در مناطق دور افتاده مورد استفاده قرار می گیرند و کاربردهای زیر را می توان برای آنها  نام برد :

• معادن و صنایع دور افتاده
• کاربردهای نظامی
• روستا ها و جزایر
• هتل ها و اماکن تفریحی
• سیستمهای مخابراتی
• مزارع کشاورزی که برق شهر دسترسی ندارند

مزایا نیروگاه های هیبریدی مرکب از توربین بادی  ، صفحات خورشیدی و دیزل ژنراتور  عبارتند از :

• هزینه تعمیرات و نگهداری پایین تر
• کاهش مصرف سوخت های فسیلی
• بالا رفتن ضریب اطمینان
• افزایش راندمان تولید انرژی
• کاهش آلایندگی محیط
• پشتیبانی از بار های متغییر و افزایش پایداری

راهکارهای ComAp برای نیروگاههای هیبریدی

   شرکت   ComAp به عنوان یکی از معتبرترین سازندگان تجهیزات و سیستم های کنترل و حفاظت دیزل ژنراتور،   اقدام به ارائه راه کار برای کنترل و مدیریت نیروگاه های هیبریدی که از دیزل ژنراتور به عنوان یکی از منابع تولید انرژی استفاده می کنند نموده است.

سیستم کنترلی ارائه شده توسط شرکت  ComAp  بصورت مداوم اطلاعات مربوط به تمامی منابع تولید انرژی تجدید پذیر شامل خورشیدی ، باد و دیزل ژنراتور را مورد پردازش قرار می دهد و در صورتیکه میزان تولید انرژی الکتریکی از منابع تجدید پذیر از مقدار معینی کمتر شود بصورت اتوماتیک فرمان روشن شدن دیزل ژنراتور ها را صادر می کند. دیزل ژنراتور ها  پس از پارالل شدن  به  تغذیه بار  پرداخته و سیستم کنترل مبادرت به اعمال مدیریت تولید متناسب با کاهش و افزایش میزان مصرف نموده و زمانیکه امکان تولید انرژی الکتریکی توسط منابع تجدید پذیر فراهم شود ، دیزل ژنراتور ها بصورت اتوماتیک خاموش شده و بار به منابع تجدید پذیر منتقل می گردد . در ضمن مدیریت و پارالل کردن حداکثر 32 عدد دیزل ژنراتور با توان های مختلف و امکان بهره برداری اقتصادی از دیزل ژنراتور ها متناسب با میزان بار و توان ژنراتور ها ، از جمله مزایایی این سیستم  می باشد ومنجر به بالا رفتن ضریب اطمینان ، راندمان و کاهش میزان مصرف سوخت های فسیلی می گردد.

کنترلرهای  ComAp  بسته به اینکه بعنوان کنترلر Master یا Slave  در سیتم قرار گیرند در دو سناریو ارائه     شده اند. در سناریوی Master ، کنترلر بعنوان یک Dispatcher میزان ظرفیت رزرو آماده به کار                  (Dynamic Spinning Reserve) دیزل ژنراتورها را بر اساس توان تولیدی منابع تجدید پذیر بصورت پیوسته محاسبه کرده و به کنترلر ها ارسال می نماید. در سناریوی Slave مقدار DSR توسط کنترلر Master به کنترلر ارسال شده و بعنوان ظرفیت رزرو کنترلر لحاظ می شود .

Dynamic Spinning Reserve

 

مزایا و ویژگی های کنترلر های  ComAp  مرتبط با نیروگاه های هیبریدی :

• مدیریت بار : روشن و خاموش شدن دیزل ژنراتور ها متناسب با میزان بار.
• کنترل دیزل ژنراتور ها : کنترل و حفاظت کامل دیزل ژنراتور بصورت اتوماتیک و پشتیبانی از موتورهای الکترونیک.
• تقسیم بار : تقسیم بار اکتیو ، راکتیو و تنظیم ولتاژ و فرکانس بصورت یکپارچه با منابع تجدید پذیر
• PLC داخلی : امکان پیاده سازی و اجرای توابع منطقی داخلی جهت انجام کاربرد های خاص و پیچیده
• کنترلر پشتیبان : پشتیبانی از کنترلر پشتیبان جهت حفظ و بالابردن سطح ایمنی سیستم
• حالت کاری Efficiency : بهره برداری اقتصادی از دیزل ژنراتور ها متناسب با میزان بار و توان ژنراتور ها جهت افزایش راندمان و کاهش میزان مصرف سوخت
• مدیریت ذخیره رزرو آماده به کار : سیستم کنترل با دریافت رفرنس تنظیم  اقدام به تغییر تعداد دیزل ژنراتور های روشن  و مانیتور مقدار تولیدی می نماید تا تغییرات تولید در منابع تجدید پذیر را پوشش دهد و  باعث بالا رفتن ضریب اطمینان و جلوگیری از قطع برق در زمان کاهش و یا نبود منابع تجدیدپذیر می گردد.
• مدیریت تقاضا (بار) : به منظور تضمین پایداری تامین نیرو ، در صورت کمبود توان کنترلر ComAp بر اساس اولویتهای داده شده اقدام به قطع نمودن بارهای غیر ضروری مینماید تا امنیت لازم در تامین بارهای حیاتی را ایجاد نماید
• پشتیبانی از پروتکل Modbus : قابلیت ارتباط و تبادل اطلاعات از طریق شبکه مدباس مابین کنترلر ها و سیستم های کنترل منابع تجدیدپذیر
• مانیتورینگ از راه دور : سرویس های Websupervisor , AirGate  مبتنی بر وب و اینترنت برای مانیتورینگ از راه  دور

سخت افزار و نرم افزار ComAp  برای پشتیبانی از کاربردهای هیبریدی

به کمک نرم افزار ویژه کاربردهای هیبریدی IGS-NT-HYBRID 1.0.0 که در سخت افزار های زیر دانلود می شود امکان پشتیبانی از اکثر کاربردهای هیبریدی و جود دارد:

InteliGenNT/C BaseBox, InteliSysNT/C BaseBox InteliMainsNT/C BaseBox

 

InteliSys-NTC-BaseBox

کاربرد نمونه :

تامین انرژی الکتریکی آنتن های مخابراتیBTS بوسیله منابع هیبریدی در مناطق دور افتاده

تجهیزات و آنتن های مخابراتی که عموما در مناطق و محل های دور افتاده قرار دارند به برق شبکه سراسری دسترسی نداشته و از منابع تولید انرژی الکتریکی مانند دیزل ژنراتور به عنوان منبع اصلی تامین انرژی استفاده        می کنند که با توجه به آلایندگی محیطی ، قیمت سوخت و هزینه های تعمیرات و نگهداری استفاده از منابع هیبریدی مطرح می شود. در این مدل از نیروگاه های هیبریدی از صفحات خورشیدی و یا توربین باد به همراه دیزل ژنراتور  با ولتاژ خروجی DC ،  به عنوان منابع تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود و ضمنا مجموعه ای از باطری ها برای ذخیره انرژی الکتریکی توسط منابع تجدید پذیر  مورد استفاده قرار می گیرند. تجهیزات ارایه شده توسط ComAp  در این بخش بصورت پیوسته میزان توان تولیدی توسط منابع تجدید پذیر و ولتاژ باطری ها مانیتور کرده و در صورت نبود منابع و یا عدم شارژ باطری ها ، فرمان روشن شدن دیزل ژنراتور را صادر می کند و عمل شارژ     باطری ها توسط ژنراتور DC بدون استفاده از شارژر خارجی  تا بازگشت و در دسترس بودن منابع تجدید پذیر برای تولید انرژی الکتریکی و شارژ باطری ادامه خواهد داشت.

از مزایای این  سیستم  می توان به موارد ذیل اشاره نمود :

• روشن بودن دیزل ژنراتور در مدت های زمانی محدود و در صورت نیاز
• خاموش بودن دیزل ژنراتور در زمان تولید توسط منابع تجدید پذیر
• کاهش مصرف سوخت و هزینه های تعمیرات نگهداری

  در عمل دیزل ژنراتور در مدت های زمانی مشخص و تنها در صورت نبود منابع و پایین بودن ولتاژ  باطری ها روشن  شده و در میزان مصرف سوخت صرفه جویی قابل ملاحظه ای خواهد گردید.