فرمت فايل : docx

حجم : 3691

صفحات : 130

گروه : برق ،الكترونيك و مخابرات

توضيحات محصول :

پروژه توليدات پراكنده نيروگاه هاي (DG)

مهندسي برق –  قدرت

چكيده:

توليد پراكنده گرايش جديدي در توليد توان الكتريكي است اين ايده به مصرف كننده هاي الكتريسيته كه الكتريسيته مورد نيازشان را خودشان توليد مي كنند اين اجازه را مي دهد كه اضافه توان الكتريكي شان را به شبكه توان بفرستند بسياري از كارخانجات  ادارات و خصوصا" بيمارستانها نياز به منابعي با قابليت اطمينان بالا براي توليد الكتريسيته و سيستمهاي گرمايي هواساز و آبگرم دارند براي بالا بردن اطمينان منابع تغذيه و كاهش هزينه ها برخي ادارات و كارخانجات از توليد تركيبي يا كارخانجات انرژي كلي استفاده مي كنند كه اغلب از مواد اضافي نظير آشغال چوب يا گرماي اضافي حاصل از يك فرآيند صنعتي براي توليد الكتريسيته استفاده مي كنند در برخي موارد الكتريسيته از يك سوخت تغذيه شده به صورت محلي مانند گاز طبيعي يا گازوئيل توليد مي شود وسپس از گرمايي اضافي منبع انرژي گرمايي ژنراتور براي فراهم آوردن آب داغ و نيز گرمايش صنعتي استفاده مي كنند هنگامي كه يك فرآيند صنعتي نيازمند مقادير زيادي گرمايي است كه از منابع غير الكتريكي نظير سوختهاي فسيلي تامين مي شود استفاده از يك كارخانه توليد تركيبي مقرون به صرفه است

تاكنون مسايل نظارتي وتكنولوژيكي بدين مفهوم بوده است كه الكتريسيته توليد شده توسط مصرف كننده هاي خانگي را نمي توان به راحتي و بدون خطر با تغذيه توان ورودي همراه كرد شركتهاي الكتريكي بايستي توانايي جداسازي بخش هاي شبكه برق را داشته باشند وقتي يك خط از كار مي افتد كارگران بايستي از قطع بودن برق قبل از كار روي آن مطمئن باشند آنها همچنين وقت زيادي را صرف مي كنند تا كيفيت برق را در شبكه شان حفظ كنند تاسيسات پراكنده برق هم مي تواند كنترل اين موارد را مشكلتر مي كند با ظهور تجهيزات الكترونيك قدرت با قابليت اطمينان بالا نصب تجهيزات توليد تركيبي حتي با اندازه هاي خانگي  اقتصادي و بي خطر شده است اين تاسيسات مي توانند آب داغ خانگي الكتريسيته و گرمايش خانگي را توليد كنند و انرژي اضافي را به شركت برق بفروشند پيشرفت در الكترونيك موجب ساده شدن دسترسي به مسايل امنيتي و كيفي شركتهاي الكتريكي شده است

واژه هاي كليدي :

توليد پراكنده

پيل سوختي

توربين بادي

توربين گازي

انرژي گرمايي

بيوماس

ميكروتوربين

رله هاي جريان

سيستم كنترل

مقدمه

در سيستم‌هاي بهم پيوسته برق، با توجه به صرفه‌جويي‌هاي مقياس ، توليد انرژي الكتريكي بصورت مركزي و توسط نيروگاه‌هاي بزرگ صورت مي‌گيرد. در سال‌هاي اوليه پيدايش سيستم‌هاي بهم پيوسته، معمولاً سيستم با رشد سالانه حدود 6 الي 7 درصدي در مصرف انرژي الكتريكي مواجه بود. در دهه 1970 مباحثي از قبيل بحران نفتي و مسائل زيست‌محيطي مشكلات جديدي را براي صنعت برق مطرح نمودند، به‌گونه‌اي كه در دهه 1980 اين فاكتورها و تغييرات اقتصادي، منجر به كاهش رشد بار به حدود 6/1 الي 3 درصد در سال شدند. در همين زمان هزينه انتقال و توزيع انرژي الكتريكي نيز به طرز قابل توجهي افزايش يافت. لذا توليد مركزي توسط نيروگاه‌هاي بزرگ، اغلب به دليل كاهش رشد بار، افزايش هزينه انتقال و توزيع، حاد شدن مسائل زيست محيطي و تغييرات تكنولوژيكي و قانون‌گذاري‌هاي مختلف غير عملي شدند.

در دهه‌هاي اخير، تجديد ساختار صنعت برق و همچنين خصوصي‌سازي اين صنعت، مطرح و در برخي كشورها اعمال گشته است. طي اين مدت، به خاطر بالا بردن بازده بهره‌برداري و تشويق سرمايه‌گذاران، صنعت برق دستخوش تغييرات اساسي از لحاظ مديريت و مالكيت گرديده است، به طوريكه براي ايجاد فضاي رقابتي مناسب، بخش‌هاي مختلف آن از جمله توليد، انتقال و توزيع از هم مستقل گرديده‌اند. در محيط تجديد ساختار يافته صنعت برق، متقاعد نمودن بازيگران بازار به سرمايه‌گذاري در پروژه‌هاي چندين ميليارد دلاري توليد و انتقال توان آسان نيست.

 اين تغيير و تحولات از يك طرف و همان‌طور كه قبلاً نيز اشاره شد، عواملي همچون آلودگي محيط‌زيست، مشكلات احداث خطوط انتقال جديد و پيشرفت فناوري در زمينه اقتصادي نمودن ساخت واحدهاي توليدي در مقياس كوچك در مقايسه با واحدهاي توليدي بزرگ از طرف ديگر، باعث افزايش استفاده از واحدهاي توليدي كوچك تحت عنوان "توليدات پراكنده " كه به طور عمده به شبكه‌هاي توزيع متصل شده و نيازي به خطوط انتقال ندارند، گرديده است .

اكثر تكنولوژي‌هاي توليد پراكنده در جنبه هاي متعدد مانند عملكرد، اندازه و قابليت گسترش، انعطاف پذير هستند. ضمن اينكه استفاده از توليد پراكنده باعث يك عكس‌العمل قابل انعطاف به مقداردهي قيمت برق مي گردد.

شبكه‌هاي توزيع معمولاً به صورت شعاعي طراحي مي‌شوند كه هيچ ژنراتوري در سمت بار وجود ندارد. بنابراين وجود ژنراتور در شبكه توزيع روي توان جاري شده و شرايط ولتاژ بار و تجهيزات شبكه الكتريكي تأثير مي گذارد و اين مي‌تواند روي پارامترهاي عملكردي سيستم، تأثير مثبت يا منفي داشته باشد .

انرژي الكتريكي توليدي توسط توليدات پراكنده در اكثر كشورهاي پيشرفته، تحول عظيمي در سيستم‌هاي توليد و انتقال انرژي بوجود آورده كه تمام نيازها و مزاياي پايه توليد و انتقال در موارد فني، آكادميك و بازرگاني را برآورده مي‌كند.

توليد پراكنده انرژي اصطلاح جديدي نيست. از آغازين روزهايي كه بشر براي رفع نياز خود، به انواع مختلف انرژي نياز داشت، توليد پراكنده شكل گرفته است، چرا كه اين انرژي عملاً در نزديكي محل مصرف آن‌ توليد مي‌شود. توليدات پراكنده به صورت محلي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. با توجه به اين‌كه اين توليدات نزديك به مراكز مصرف مي‌باشند، نيازي به انتقال انرژي الكتريكي خروجي آن‌ها در مسافت‌هاي طولاني وجود ندارد. هرچه مصرف‌كننده به توليدكننده نزديك‌تر باشد، هزينه تأمين انرژي الكتريكي نيز كاهش خواهد يافت.

اين مباحث و مسائل باعث شده است كه توليد پراكنده به عنوان يك انتخاب مناسب جهت توليد و پاسخگويي به افزايش تقاضاي مصرف مطرح گردد.

تحقيقات انجام شده توسط مراكز تحقيقاتي بيانگر استفاده بيش از 25 درصد انرژي الكتريكي توليدي توسط توليدات پراكنده تا سال 2010 مي باشد. همچنين اين رقم طبق تحقيقات NGF تا 30 درصد نيز پيش‌بيني شده است .

در آمريكا و اروپا توليد پراكنده به يك راه‌حل ممكن فني و مالي، براي مصرف‌كنندگان و توليدكنندگان تبديل شده و اعتبار و اطمينان تهيه برق را بسيار بهبود بخشيده است. در اكثر كشورها، توليد پراكنده حدود 10 درصد ظرفيت نصب شده توليد را تشكيل مي‌دهد، اما در كشورهايي نظير هلند و دانمارك اين روش بيش از 30 تا 40 درصد ظرفيت نصب شده را شامل مي‌شود. در برخي كشورها نيز مانند استراليا، پيش‌بيني مي‌گردد تا سال 2010 حدود 78 درصد برق اين كشور بر اساس انرژي توليدي توسط اين سيستم نوين باشد .

فهرست مطالب

عنوان                            صفحه

فصل اول 1

معرفي سيستم‌هاي (توليد پراكنده (        1

1-1 تعريف توليد پراكنده      2

1-2 اهداف استفاده از توليدات پراكنده   3

1-3 علل رويكرد به منابع توليد پراكنده 4

1-4 علل رويكرد به منابع توليد پراكنده در ايران  5

1-5 مزاياي استفاده از توليد پراكنده      5

1-5-1 مزاياي اقتصادي توليد پراكنده از ديد مشتركين       6

1-5-2 مزاياي اقتصادي توليد پراكنده از ديد شركت توزيع الكتريكي   7

1-6 معايب استفاده از توليدات پراكنده   7

1-7ساختار توليد پراكنده       8

1-8 اثرات زيست محيطي استفاده از منابع توليد پراكنده     9

فصل دوم 13

مروري بر انواع سيستم‌هاي   13

توليد پراكنده         13

2-1 معرفي انواع توليد پراكنده           14

2-1-1 ماشين حرارتي داخلي             14

2-1-2 توربين احتراقي  يا گازي         15

2-1-3 ميكروتوربين           15

2-1-4 پيل سوختي 16

2-1-5 توربين بادي            19

2-1-5-1 مزاياي بهرهبرداري از انرژي باد       21

2-1-6 فتوولتائيك  22

2-1-7 انرژي گرمايي خورشيدي        24

2-1-8  زمين گرمايي          24

2-1-8-1 فرآيند توليد برق در نيروگاه زمين گرمايي          25

2-1-9 چرخ لنگر  27

2-1-10 واحدهاي آبي كوچك            27

2-1-11 بيوماس    28

2-2 جايگاه انرژي‌هاي مختلف در جهان            29

2-3 پتانسيل منابع توليد پراكنده در ايران           33

فصل سوم            34

بررسي پايداري سيستم هاي قدرت ( از ديد:كلي، فركانس،ولتاژ)        34

3-1 انواع پديده گذرا در سيستم هاي قدرت         35

3-2 دسته بندي حالتهاي گذرا 36

3-3 پايداري ديناميكي سيستم هاي قدرت           38

3-3-1  معادلات اساسي       41

3-3-2  روشهاي حل عددي   42

3-3-2-1 اعمال قاعده انتگرال گيري براي سلف و خازن    42

3-3-2-2  تفسير مدل الكتريكي براي روش انتگرال گيري عددي      43

3-4 بررسي دقت روشهاي عددي به منظور انتخاب روش مناسب      45

3-4-1  روش پاسخ فركانسي 45

3-5 كنترل توان راكتيو        50

3-6 انتقال توان الكتريكي     51

3-7 ورودي شبكه  51

3-8 تلفات            51

3-9 خروجي شبكه 52

3-10  نگراني هاي سلامتي  52

3-11 مقدمه اي بر سيستمهاي كنترل در نيروگاهها           52

3-11-1 فيلدباس    53

3-11-2 سيستم كنترل توزيع يافته (DCS)         58

3-12نگاهي كلي بر تجهيزات حفاظتي  60

3-12-1  خطاهاي اتصال كوتاه          60

3-13 انواع رله هاي حفاظتي 61

3-13-1  رله هاي اضافه جريان         61

3-13-1-1  رله هاي اضافه جريان- اتصال كوتاه 62

3-13-1-2 مشخصه قطع رله هاي اضافه جريان 62

3-13-1-3 هماهنگ كردن رله هاي اضافه جريان            63

3-13-1-4  رله هاي حفاظت اتصال زمين         64

3-13-2  حفاظت ديستانس    64

3-13-2-1  اساس عمل كرد حفاظت ديستانس     64

3-13-2-2 روش ديگري براي تنظيم رله هاي ديستانس     66

3-13-2-3 برخي مشكلات و محدوديت هاي حفاظت ديستانس          67

3-13-2-4  نگاه كلي به انواع رله هاي ديستانس  67

3-13-2-5  تشخيص نوسان  69

3-13-2-6  اصول حفاظت پشتيبان رله ديستانس 71

3-13-2-7  مشكلات رله ديستانس      73

3-13-2-7-1  تزريق جريان 73

3-13-2-7-2  خروج جريان 74

3-13-2-7-3  خطهاي دو مداره         75

3-13-2-7-4 يك مثال كوتاه  76

3-13-3  رله هاي اضافه بار حرارتي  76

3-13-4  رله هاي اضافه-كاهش فركانس           78

3-13-5  رله هاي حفاظت اضافه-كاهش ولتاژ     79

3-13-6  حفاظت ديفرانسيل  79

3-14  سيستمهاي اندازه گيري ماهواره اي         79

3-14-1  سيستم اندازه گير فازور (PMU)         80

3-14-2  سيستم حفاظتي در سطح وسيع            82

فصل چهارم          84

بهبود ساختار شبكه برق با استفاده از قابليت‌هاي توليد پراكنده و امكان‌سنجي نصب اين منابع در ايران           84

4-1 مقدمه           85

4-2 تعريف منابع توليد پراكنده در كشورهاي مختلف جهان: 86

4-3 موانع و مشكلات توسعه منابع توليد پراكنده در دنيا      87

4-3-1  موانع وراهكارها     88

4-3-1-1 راهكارهاي كاهش موانع فني 91

4-3-2  راهكارهاي كاهش موانع تجاري            91

4-3-3  راهكارهاي كاهش موانع قانوني 92

4-4  مطالعات ابتدايي توليد پراكنده در ايران       92

4-5  دلايل رويكرد به منابع توليد پراكنده در ايران:          93

4-6  ظرفيت هاي بالقوه منابع توليد پراكنده در ايران:        93

4-7  نتيجه‌گيري    94

فصل پنجم            96

طرح توجيهي فني – اقتصادي يك مولد توليد پراكنده DG   96

5-1  مقدمه          97

5-2  بررسي بازار 98

 5-3  توجيه اقتصادي و فني سرمايه گذاري در توليدات پراكنده     98

5-4  انواع مولدهاي گازسوز  101

5-4-1  موتورهاي رفت و برگشتي      101

5- 4-2  مكانيزم    102

5-4-3   انواع موتورهاي رفت و برگشتي          103

5-4-4  آلايندگي در موتورهاي رفت و برگشتي   105

5-5  مطالعات مالي، اقتصادي طرح     107

5-5-1محصولات   107

5-5-2 محاسبه در آمد هاي ساليانه       108

5-5-3  محاسبه هزينه ها     110

5-5-3-1 زمين     110

5-5-3-2  عمليات ساختماني 110

5-5-3-3 تاسيسات 111

5-5-3-4 ماشين آلات          112

5-5-3-5 هزينه هاي قبل از بهره برداري          113

5-5-3-6 برآورد كل هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه        114

5-5-3-7 محاسبه هزينه مواد اوليه      114

5-5-3-8 هزينه تعميرات و نگهداري و قطعات يدكي        116

5-5-3-9 هزينه پرسنلي       117

5-5-3-10 استهلاك            117

5-5-3-11 هزينه هاي سالانه بهره برداري        119

5-5-4 سرمايه در گردش      119

5-5-5  هزينه هاي سرمايه گذاري و راه اندازي طرح       120

5-5-6 منابع تامين وجوه      121

5-5-7 جدول تخصيص منابع 121

5-5-8 تسهيلات    123

5-6  پيش بيني سود و زيان سنواتي     124

5-7  پيش بيني تراز نامه      125

5-8  پيش بيني صورت جريان وجوه نقدي         126

5-9 خلاصه نتايج مطالعات طرح        127

منابع وماخذ          128

فهرست جداول

عنوان                             صفحه

جدول 1-1 تعاريف منابع توليد پراكنده در كشورهاي مختلف جهان     2

جدول 1-2 سهم توليد پراكنده  از توليد برق در جهان         3

جدول 1-3 درصد گازهاي متصاعد شده از دفن زباله‌ها       10

جدول 1-4 غلظت گازهاي خروجي از دودكش نيروگاه‌ها 11

جدول 1-5 كشورهاي استفاده كننده از منابع توليد پراكنده و سياست مربوط به كاربرد آن   12

جدول 2-1 منابع عمده تأمين انرژي و ميزان مصرف آن‌ها در جهان   29

جدول 2-2 سوخت‌هاي فسيلي و ميزان مصرف آن‌ها در جهان          29

جدول 2-3 انرژي‌هاي نو و ميزان مصرف آن‌ها در جهان   29

جدول 2-4 فناوري‌هاي بكار رفته در توليدات پراكنده         30

جدول 2-5 حداكثر توان توليد شده توسط توليدات پراكنده در كشورهاي مختلف   31

جدول 2-6  پتانسيل هاي موجود در كشور          33

جدول3- 1معادلات ديفرانس حاكم بر يك سلف در روشهاي مختلف انتگرال گيري           43

جدول3- 2 معادلات ديفرانس حاكم بر يك خازن در روشهاي مختلف انتگرال گيري         43

جدول 4-1           93

جدول 5-1ميزان انتشار NOx از موتورهاي رفت و برگشتي            106

جدول شماره5-2معرفي محصولات طرح           108

جدول شماره 5-3 محاسبه درآمدهاي ساليانه        109

جدول شماره 5-4محاسبه هزينه خريد  زمين       110

جدول شماره 5-5 عمليات ساختماني     110

جدول شماره 5-6 تاسيسات    111

جدول شماره 5-7 عمليات ساختماني و تاسيسات عمومي      111

جدول شماره 5-8ماشين آلات 112

جدول شماره 5-9 هزينه هاي قبل از بهره برداري 113

جدول شماره 5-10 برآورد هزينه هاي سرمايه گذاري        114

جدول شماره 5-11  محاسبه هزينه تامين مواد اوليه           115

جدول شماره 5-12 هزينه تعميرات و نگهداري و قطعات يدكي         116

جدول شماره 5-13 هزينه بهره برداري 116

جدول شماره5-14هزينه پرسنلي         117

جدول شماره 5-15  استهلاك 118

جدول شماره 5-16 هزينه هاي سالانه بهره برداري           119

جدول شماره 5-17 سرمايه در گردش   120

جدول شماره 5-18 هزينه هاي سرمايه گذاري و راه اندازي طرح      120

جدول شماره 5-19  منابع تامين وجوه   121

جدول شماره 5-20  تخصيص منابع     122

جدول شماره5-21 تسهيلات   123

جدول شماره 5-22 پيش بيني سود و زيان سنواتي 124

جدول شماره 5-23   پيش بيني تراز نامه           125

جدول شماره 5-24 پيش بيني صورت جريان وجوه نقدي    126

جدول شماره 5-25 خلاصه نتايج مطالعات طرح  127

فهرست اشكال

عنوان                       صفحه

نمودار 1-1 توليد پراكنده      8

شكل 2-1 اجزاء ميكروتوربين‌ها          16

شكل 2-3 پيل سوختي پليمري            18

شكل 2-4 مقايسه انواع مختلف پيل سوختي و يون جابجا شونده         18

شكل 2-5 پيل سوختي در كاربري‌هاي خانگي     19

شكل 2-6 اجزاء توربين بادي 20

شكل 2-7 عملكرد سيستم‌هاي فتوولتائيك 23

شكل 2-8 نرخ افزايش استحصال انرژي از باد و فتوولتائيك در جهان  24

شكل 2-9 نمونه‌اي از يك نيروگاه زمين گرمايي  25

شكل 2-10 نيروگاه زمين گرمايي دو فازي         26

شكل 2-11 نيروگاه زمين گرمايي با سيال تك فاز  26

شكل 2-12 يك نيروگاه زيست توده با سوخت زائدات كشاورزي       28

شكل 3-1مدل الكتريكي براي يك سلف  44

شكل 3- 2مدل الكتريكي براي يك خازن 44

شكل 3-3:پاسخ فركانسي –مقدار  37

شكل 3-4:پاسخ فركانسي –اندازه         48

شكل3-5 مفهوم مداري تابع امپدانس يك اندكتانس را نشان مي دهد.    48

شكل 3-6  62

شكل 3-7  63

شكل 3 -8:نمودار نحوه عملكرد رله ديستانس    64

شكل 3-9 اساس حفاظت ديستانس    66

شكل 3-10   68

شكل 3-11          69

شكل 3-12اساس تشخيص نوسان(سيستم انداره گيري فازوري)         71

شكل 3-13 روش اتصال رله ديستانس  72

شكل 3-14 تزريق جريان     74

شكل 3-15جريان خروجي. 74

شكل 3-16 خطهاي دو مداره 75

شكل 3-17 PSGuard        80

شكل3-18 بلوك دياگرام سيستم اندازه گيري فازور (PMU) 81

شكل 3-19 نماي كلي از سيستم هاي حفاظتي به كمك ماهواره          82

شكل 4-1            87

شكل5-1شماتيك يك مولد برق با موتور رفت و برگشتي اشتعال جرقه‌اي           103

قيمت محصول : 35000 تومان