الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 48000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۲۸
کد مقاله
ELC128
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کاربرد سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازنی در خصوص ارتقای کیفیت توان یک نیروگاه غیر متمرکز برق
نام انگلیسی
Application of Super Capacitor Based Energy Storage System for Power Quality Improvement of a Decentralized Power Plant
تعداد صفحه به فارسی
۳۴
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۰
کلمات کلیدی به فارسی
کنترل فرکانس بار, سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازن
کلمات کلیدی به انگلیسی
Load Frequency Control, Super
Capacitor Energy Storage System,
MATLAB / SIMULINK
مرجع به فارسی
ژورنال بین المللی مهندسی برق
مرجع به انگلیسی
(International Electrical Engineering Journal (IEEJ
کشور
کاربرد سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازنی در خصوص ارتقای کیفیت توان یک نیروگاه غیر متمرکز برق
چکیده
با توجه به تهی شدگی منابع متعارف انرژی، همانند دسترس پذیری به منابع آبی و حرارتی متعارف، به نظر روی آوردن بسمت گزینه های جدید و انرژی های نو نظیر منابع انرژی تجدیدپذیر خورشیدی، باد و انرژی الکتریکی، با استفاده از زیست توده، بعنوان یک گزینه محتمل در این عرصه مد نظر می باشد. نه تنها در هندوستان، بلکه در کل پهنه گیتی، منابع تجدیدپذیر انرژی به میزان زیادی مورد بهره برداری قرار گرفته اند. تولید نیروی الکتریسیته یا برق از آنها را می توان به عنوان یک ویژگی محتمل در موقعیت های غیر متمرکز بر مبنای دسترس پذیری بدانها بحساب آورد. با این حال، عیب اصلی این نوع از انرژی های تجدید پذیر عدم پیوستگی تولید آن می باشد. بعلاوه باید این حقیقت را در نظر گرفت که تولید انرژی از این طریق را نمی توان با استفاده از اپراتورهای سیستمی کنترل نمود بنابراین امر گسترده سازی این نیروگاه ها و یکپارچه سازی آنها با دیگر ادوات تولیدی مشکل می باشد. بنابراین جهت مرتفع نمودن این عیوب و حصول دستاوردهای فزاینده از این نوع از منابع جایگزین، فرآیند ذخیره سازی انرژی را باید بعنوان یک عامل مهم بشمار آورد؛ فرآیندی که قابلیت حل مشکلات توصیف شده فوق ذکر را خواهد داشت. در این مقاله یک سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازنی برای حفظ فرکانس ثابت و همچنین تعدیل افت ولتاژ در نیروگاه های غیر متمرکز برق به کار گرفته شده و علاوه بر این یک مدل MATLAB/SIMULINK از یک سیستم ژنراتور الکتریکی و یک سیستم ذخیره سازی ساده انرژی با استفاده از ابر خازن با یک بار پالس عرضه می گردد.
کلمات کلیدی:کنترل فرکانس بار، سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازن، MATLAB/SIMULINK
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
۱- مقدمه
سیستم های قدرت الکتریکی شاهد تغییرات شدیدی در زمینه نیاز های عملیاتی خود در نتیجه فرآیند آزادسازی یا حذف مقررات دست و پاگیر دولتی بوده اند. رشد پیوسته بار الکتریکی و نیاز بیشتر به فرآیند انتقال نیروی برق بصورت منطقه ای با استفاده از شبکه های به هم متصل شده بزرگ منجر به ایجاد عملیات سیستمی پیچیده، و در عین حال با امنیت کمتری در ارتباط با ویژگیهای مربوط به سیستم های قدرت، شده است. رشد بارهای الکترونیک سبب شده است تا مسئله کیفیت تامین برق بعنوان یک مبحث حیاتی تلقی شود. تاسیسات تولید برق و انتقال نیرو، در نتیجه محدودیت های اقتصادی، محیطی، فنی و مقررات دست و پاگیر دولتی، قابلیت برآورده سازی این نیازهای جدید را ندارند.
این محدودیت ها سبب شده است تا نیروگاه های غیر متمرکز تولید برق به عنوان یک گزینه مطلوب بشمار آیند[۱]. بدین اساس، با توجه به استفاده از نیروگاه های کوچک تولید برق، روش های متعددی را باید برای مواقعی بکار گرفت که امکان تحت پوشش قرار دادن آنها بوسیله شبکه اصلی برق وجود ندارد. نوعا، ساده ترین وکم هزینه ترین روش از نقطه نظر کاربران نهایی گسترش شبکه برق به سمت مناظق مورد نظر می باشد. هزینه چنین گسترشی با توجه به فاصله ناحیه از شبکه برحسب هر میلیون روپیه در کیلومتر تعیین می شود. بنابراین گسترش شبکه غالبا از نقطه نظر اقتصادی فراتر از ۳ الی ۵ کیلومتر از شبکه میسر نمی باشد. با توجه به آنکه این نوع گسترش را نمی توان به عنوان گزینه مطلوب بشمار آورد، می توان اقدام به نصب سیستم های تولید نیروی مستقل در مناطق ضروری نمود [۱]. امروزه تولید نیروی برق از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر انرژی باد، سلول های خورشیدی، زیست توده و غیره به واسطه هزینه های مدیریتی کمتر، هزینه های اجرایی کمتر و زمان پیاده سازی کمتر در مقایسه با تاسیسات بزرگ برق، اهمیت فزاینده ای یافته اند [۲]. در این مقاله ما یک نیروگاه تولید برق گازی زیست توده ۱۰۰ کیلو واتی را مد نظر قرار می دهیم.
در هندوستان، تولید انواع زیست توده ها در حدود ۱۰۰۰ ملیون تن در هر سال می باشد. بخش های کشاورزی و جنگل به عنوان دو منبع مهم تولید زیست توده بشمار می آیند. مقادیر زیاد باقیمانده محصولات کشاورزی پس از برداشت در مزارع سوزانده می شوند، که سبب بروز مشکلات محیط زیستی گردیده و علاوه بر این منجر به از دست رفتن مواد آلی خاک خواهد شد. تکنیک تبدیل به گاز نمودن زیست توده ارائه دهنده نوعی پتانسیل گسترده جهت تبدیل ضایعات و باقیمانده محصولات کشاورزی به سوخت، یعنی تولید گاز برای نیروگاه های برق، می باشد. فرآیند تبدیل به گاز نمودن زیست توده قابلیت تولید نیروی الکتریسیته در یک مود غیر متمرکز با بهایی اندک در مقایسه با نیروگاه های حرارتی بزرگ را خواهد داشت [۳] اما مشکل اصلی این نیروگاه ها داشتن سرعتی ثابت است. فرکانس به عنوان یک معیار مهم در سیستم های تولید برق محسوب می شود. مصرف کنندگان خواستار حصول انرژی پیوسته، ثابت، با کیفیت و مطمئن می باشند که یک یک سیستم قدرت مناسب می بایست قابلیت فراهم آوردن آن را داشته باشد. در عملیات هایی نظیر تولید نیروی برق بر مبنای فرآیند تبدیل به گاز زیست توده، کنترل فرکانس باد برای تامین نیروی برقی کارآمد و دارای کیفیت مطلوب ضروری می باشد. گوناگونی ها در بارهای متصل غالبا به عنوان بزرگترین مشکلات مهندسین سیستم قدرت بشمار می آیند. بنابراین، لازم است تا قابلیت استفاده از ابزارهای کمکی جهت کنترل نوسانات فرکانس را داشته باشیم. نوسانات فرکانس به واسطه آشفتگی بالای بار را می توان به صورت موثری از طریق ابزارهای ذخیره سازی انرژی با عملکرد سریع مرتفع نمود، چرا که ظرفیت بیشتر ذخیره سازی انرژی به عنوان یک مورد تکمیلی برای ذخیره انرژی سینتیک در جرم در حال حرکت روتور ژنراتور مدنظر می باشد. ابزارهای ذخیره سازی انرژی قابلیت به اشتراک گذاری تغییرات ناگهانی در ارتباط با نیازهای قدرت با توجه به بار را خواهند داشت [۴]. یک سیستم ذخیره انرژی ابر خازنی (SCESS) متشکل از ابر خازن چند بخشی (آرایه ای از واحد ابرخازن)، می باشد که این آرایه قابلیت ذخیره سازی انرژی در قالب انرژی میدانی را خواهد داشت. به هنگامی که انرژی مورد نیاز باشد، سیستم ذخیره سازی قابلیت تحویل انرژی از طریق واحد کنترل را خواهد داشت. در نتیجه توان فعال و توان راکتیو سیستم قدرت به موقع و به صورت دقیق جبران گردیده و انرژی به صورت بالانس و باثبات دریافت می شود.
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
۲- مدل سازی و طراحی بانک ابر خازن
ابر خازن همچنین تحت عنوان فوق خازن و خازن لایه مضاعف الکتریکی نیز خوانده می شود. ابر خازن ها به عنوان مولفه های الکترونیکی غیر فعالی بشمار می آیند که بر خلاف باطری ها، به وسیله جدا نمودن فیزیکی بارهای مثبت و منفی قابلیت ذخیره انرژی را خواهند داشت. آنها چگالی های بالای قدرت را ارائه داده و فراهم آورنده ظرفیت های معنی دار ذخیره انرژی می باشند. ابر خازن ها قابلیت ذخیره سازی انرژی در لایه مضاعف تشکیل شده نزدیک سطح الکترود کربن را خواهند داشت.
۱-۲٫ اندازه گیری بانک ابر خازن
حد اکثر انرژی ذخیره شده در بانک ابر خازن به شرح ذیل است [۶]
۲-۲٫ ظرفیت معادل بانک ابر خازن
ظر فیت معادل بانک ابر خازن بر مبنای فرمول ذیل تشریح می شود:
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
۳- طراحی و تحلیل سیستم ذخیره سازی انرژی بر مبنای ابر خازن
نقص اصلی مجموعه ژنراتور الکتریکی (EGS) با توجه به سرعت متغیر بهینه یک دینامیک مولد- موتور در حالت گذار ناگهانی از بار کم به سمت بار زیاد می باشد. در صورتی که خروجی ناگهانی توان افزایش یابد، موتور قابلیت ارائه یک گشتاور مورد نیاز را نداشته و نتیجه آن کاهش متعاقب سرعت و گشتاور موتور و نهایتا توقف نامطلوب می باشد. در صورتی که موتور از گشتاور مکفی برخوردار نباشد EGS نیز قابلیت عرضه انرژی به بار را نخواهد داشت. مشکلات رفتار EGS را می توان با سرعت بالاتر از حد بهینه آن حل نمود یا می توان آنرا با توجه به مفهوم دیگر یعنی EGS و کاربرد یک ابزار ذخیره سازی انرژی مرتبط کرد[۷].
ذخیره انرژی را می توان از طریق ابر خازن ها حاصل نمود. ابر خازن معرف یکی از نوآوری های جدید در رشته ذخیره سازی انرژی الکتریکی می باشد. سیستم ذخیره سازی ابر خازن پیشنهادی به گونه ای طراحی شده است تا در صورت نیاز به نیروی بیشتر قابلیت ذخیره سازی ۶ کیلو وات انرژی در خازن، ۴۰۰ ولت متصل به سیستم مولد برقی (EGS)، جهت تامین بار را داشته باشد. ابر خازن های استفاده شده ساخت شرکت Maxwell Technologies ایالات متحده، با ویژگی محصول (BMOD0094 P075 Power) می باشند[۸]. ظرفیت اسمی ۹۴F ، ولتاژ اسمی ۷۵ ولت، ESR 13 mW، با دمای عملیاتی از -۴۰°C با +۶۵°C، توان خاص ۳/۴ kWh/kg انرژی خاص ۹/۲ Wh/kg، چرخه های ۰۰۰/۰۰۰/۱، طیف، طول عمر ۱۷ سال (در دمای ۲۵ درجه سلسیوس)، جریان حداکثری پیوسته ۷۸A ، جریان حداکتری پیک (۱ ثانیه) ۱۶۰۰ A، جریان نشتی، ۵۰ mA. بنابراین SCESS طراحی شده برحسب جدول ۱ خواهد بود.
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
۴- ایجاد یک مدل پیشنهادی بر مبنای سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازنی
مدل شبیه سازی MATLAB/SIMULINK برای سیستم ذخیره سازی انرژی ابر خازنی ایجاد شده است، که قابلیت اتصال موازی با مجموعه مولد الکتریکی را خواهد داشت. این سیستم پیشنهادی متشکل از مجموعه ژنراتور ۱۲۵KVA، ۱۱KV و ۰/۸ pf، ۲- با سیم پیچ Y/Y، ترانسفورماتور کاهنده ۱۱KV/400V و انواع مختلف بار متصل به طرف ثانویه ترانسفورماتور می باشد.
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
۵- تحلیل شبیه سازی و نتایج
۱-۵٫ نتایج شبیه سازی
تحت شرایط طبیعی یک مجموعه مولد الکتریکی ۱۲۵ KVA متصل به بار ۷۵ کیلو وات میگردد. ۲۷% (۲۰ کیلو وات) بار اضافه بر روی شبکه توزیع برای یک دوره ۴/۰ الی ۶/۰ ثانیه ای تحمیل میگردد. یک افت در ولتاژ و فرکانس به واسطه این بار اضافه در طی این مدت بروز مینماید. در سیستم پیشنهادی، یک آرایش ذخیره انرژی ابر خازنی جهت تحویل انرژی ذخیره شده آن در طی دوره های پیک بار و همچنین برای کنترل نوسان ولتاژ مورد استفاده قرار میگیرد. بعلاوه، این مورد جهت اطمینان از کیفیت توان شبکه توزیع از طریق حفظ ولتاژ و فرکانس آن به صورت ثابت در طی عملیات به کار گرفته می شود. یک مدل سازی MATLAB/SIMULINK جهت مدل نمودن کل سیستم به کار گرفته شده و کارآمدی این مجموعه از طریق شبیه سازی سیستم پیشنهادی و SCESS قابل ملاحظه خواهد بود.
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
۶- نتیجه گیری
سیستم ذخیره سازی انرژی مبتنی ابر خازن ها برای ارتقای کیفیت توان یک نیروگاه تولید برق غیر متمرکز طراحی شده است. ترکیب سری و موازی ماژول ابر خازن قابلیت ذخیره سازی ۷/۲۲ MJ (6 KWh) انرژی را خواهد داشت. سیستم ذخیره انرژی ابر خازن ها به عنوان یک ابزار ذخیره سازی و تحویل توان حقیقی به یک شبکه توزیع مد نظر است که با بکارگیری آن قابلیت حصول نرخ بالاتر تغییر شرایط دینامیکی در مورد شرایط گذرا، و رفع نیازهای سطح متوسط قدرت در مورد شرایط ثابت، بوجود خواهد آمد. امکانات گرافیکی سطح بالا که در برنامه MATLAB/SIM-Power در دسترس می باشد جهت انجام کلیه ویژگی های پیاده سازی این مدل و اجرای مطالعات شبیه سازی گسترده در سیستمهای پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفته است. یک طرح کنترل مبتنی بر PWM به منظور کنترل سوئیچ ها (IGBT/Diode) در مبدل های منبع ولتاژ دو سطحی، که قابلیت کنترل ابر خازن ها جهت تحویل یا جذب توان حقیقی برحسب ضروریت را دارند، اعمال گردیده است. همانگونه که نتیجه شبیه سازی نشان میدهد آرایش SCESS سبب ارتقای عملکرد شبکه توزیع شده است. علاوه بر این مشخص شد که چنین موردی قابلیت حفظ پایایی شبکه را خواهد داشت. ویژگی های حاصله، چنین سیستمی را برای بهره گیری از منابع انرژی غیر متعارف و به منظور تثبیت انرژی مناسب میسازد.
ذخیره سازی انرژی ابر خازنی توان نیروگاه غیر متمرکز برق
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
