نوشته‌ها

تجهیزات و خطوط انتقال برق و هزینه های مرتبط با آن و راهکارهای کاهش این هزینه ها

 

    انتقال انرژی نیاز به زیرساخت مناسب دارد و احداث شبکه‌های انتقال برق و زیرساخت‌های توزیع برق برای انتقال انرژی تولید شده از نیروگاه‌ها به مناطق مصرف انرژی ضروری است. این زیرساخت‌ها باید به روز رسانی شده و به توسعه برسند تا تأمین انرژی پایدار و بهینه را تضمین کنند. زیرساخت‌های لازم برای انتقال انرژی از محل تولید به محل مصرف شامل خطوط و تجهیزات انتقال برق، زیرساخت‌های نگهداری، کنترل و اندازه‌گیری میشود.

   خطوط انتقال برق شامل سیم‌ها، پایه ها، و سازه‌های حمایتی هستند که انرژی تولیدی از نیروگاه‌ها را از منطقه تولید به منطقه مصرف منتقل می‌کنند. این زیرساخت از انتقال بهینه انرژی به نقاط مختلف و حفظ پایداری شبکه برق کمک می‌کند. احداث و نگهداری خطوط انتقال برق هزینه‌های گسترده‌ای دارد که به عوامل مختلفی بستگی دارد و شامل هزینه‌های مرتبط با طراحی، تهیه مواد، نصب تجهیزات، و ساختارهای حمایتی خطوط انتقال برق است و طول خط انتقال، نوع تجهیزات استفاده شده، و پیچیدگی شرایط محیطی ازعوامل تاثیرگذار روی این هزینه هاست.

   تجهیزات انتقال برق شامل ترانسفورماتورها، سوئیچ‌ها، و تجهیزات کنترلی است که در سیستم انتقال برق به کنترل جریان و ولتاژ و مدیریت شبکه کمک می‌کنند. در ادامه به شرح کاملی از این تجهیزات می پردازیم.

articleFiles 45934648 3jlav 1647155329 copy - تجهیزات و خطوط انتقال برق و هزینه های مرتبط با آن و راهکارهای کاهش این هزینه ها

ترانسفورماتورها:

   ترانسفورماتورها به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم‌های انتقال و توزیع برق، جهت تغییر ولتاژ بین خطوط انتقال برق به کار می‌روند. انواع مختلفی دارند، در زیر به برخی انواع ترانسفورماتورها و ویژگی‌های آنها اشاره می‌شود:

 

  1. ترانسفورماتورهای توزیع:

ترانسفورماتورهای توزیع نقش مهمی در سیستم‌های انتقال و توزیع برق ایفا می‌کنند. این ترانسفورماتورها عمدتاً برای تنظیم ولتاژ برق از سطح انتقال به سطح توزیع به کار می‌روند. در زیر توضیحات بیشتری درباره ترانسفورماتورهای توزیع آورده شده است:

 

۱. هدف استفاده:

   – ترانسفورماتورهای توزیع برای انتقال برق از سطح انتقال (که ولتاژ آن بالاتر است) به سطح توزیع (که ولتاژ آن پایین‌تر است) به کار می‌روند.

   – مهمترین وظیفه آنها تغییر ولتاژ برق به مقداری مناسب برای استفاده در صنعت، شهری، یا مناطق روستایی است.

 

۲. ساختار و عملکرد:

   – ترانسفورماتورهای توزیع دارای دو سیم پیچه هستند: پیچه اصلی (پیچه بالابر) و پیچه ثانویه (پیچه پایین‌بر).

مزایا:

   – تغییر ولتاژ به صورت ایمن و مؤثر.

   – عمر طولانی و نیاز به نگهداری کم.

   – افت ولتاژ و توان‌های فراوانی را به حداقل می‌رسانند.

 کاربردها:

   – در شبکه‌های توزیع برق شهری، صنعتی و روستایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

   – در ایستگاه‌های تقسیم بار برای تنظیم ولتاژ و توزیع به مصارف مختلف.

 

۳. انواع ترانسفورماتورهای توزیع:

   – ترانسفورماتورهای روغنی: از روغن به عنوان عایق استفاده می‌کنند و عمدتاً در محیط‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

۱. مزایا:

   – عایق کاری خوب: روغن به عنوان یک عایق خوب در ترانسفورماتورهای روغنی عمل می‌کند.

   – خنک‌کنندگی: روغن به خوبی حرارت تولید شده در ترانسفورماتور را انتقال می‌دهد.

   – عملکرد پایدار در شرایط مختلف: توانایی کارکرد در شرایط محیطی مختلف از جمله دما و رطوبت را داراست.

۲. معایب:

   – احتمال نشت روغن: این ترانسفورماتورها با مشکل احتمال نشت روغن مواجه هستند.

   – اندازه و وزن بالا: نسبت به ترانسفورماتورهای خشک، این نوع ترانسفورماتورها اندازه و وزن بیشتری دارند.

   – نیاز به فضای اضافی برای جلوگیری از خطرات احتمالی نشت روغن.

 

   – ترانسفورماتورهای خشک: بدون استفاده از روغن یا گاز به عنوان عایق عمل می‌کنند و اغلب در مکان‌هایی که استفاده از روغن ممنوع یا مشکل است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مقایسه ترانسفورماتورهای روغنی و خشک از نظر مزایا و معایب نشان می‌دهد که هر یک از این انواع ترانسفورماتور دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی هستند. در زیر به مقایسه دقیق این دو نوع ترانسفورماتور پرداخته شده است:

۱. مزایا:

   – بدون روغن: از عایق‌های خشک برای جلوگیری از نیاز به روغن استفاده می‌کنند.

   – نگهداری آسان: به دلیل عدم وجود روغن، نگهداری و تعمیرات آسان‌تر و اقتصادی‌تر هستند.

   – احتمال کمتر نشت: به دلیل عدم وجود روغن، خطر نشت کمتر است.

 

۲. معایب:

   – کمترین خنک‌کنندگی: نسبت به ترانسفورماتورهای روغنی، توانایی خنک‌کنندگی کمتری دارند.

   – مناسب برای کاربردهای محدودتر: بیشتر در محیط‌های خشک و با دماهای پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

با توجه به نیازها و شرایط محیطی، انتخاب بین ترانسفورماتورهای روغنی و خشک بستگی به موارد خاص هر کاربرد دارد. همیشه تصمیم بهتر از طریق مشاوره با متخصصان ترانسفورماتور و شناخت دقیق از نیازهای سیستم خود به دست می‌آید.

 

   – ترانسفورماتورهای گازی: ترانسفورماتورهای گازی یا همان ترانسفورماتورهای گاز‌دار Gas-Insulated Transformers یا GIS) ) نوعی ترانسفورماتورهستند که مواد عایق میانه بین پیچ‌ها و هسته آن گاز است و به جای عایق‌های سنتی نفتی یا عایق‌های جامد مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً گاز مورد استفاده در این ترانسفورماتورها گاز سولفورهگزا فلوراید ( (SF6است که خواص عایقی عالی دارد.

مزایا:

   – طراحی فشرده: ترانسفورماتورهای گازی نسبت به ترانسفورماتورهای سنتی با عایق روغنی دارای طراحی فشرده‌تری هستند که برای نصب در مناطق شهری با فضای محدود مناسب هستند.

   – کاهش نیاز به نگهداری: طراحی محافظت شده باعث کاهش نیاز به نگهداری می‌شود.

   – مقاومت الکتریکی بالا: گاز SF6 مقاومت الکتریکی بالایی دارد که امکان انجام تنظیمات الکتریکی را فراهم می‌کند.

   – تقویت ایمنی: محفظه مهر و مومی به افزایش ایمنی کمک می‌کند با جلوگیری از فرار گاز و کاهش خطر آتش سوزی.

 کاربردها:

   – نصب‌های شهری: ترانسفورماتورهای گازی به عنوان یک انتخاب مناسب برای نصب در مناطق شهری با فضای محدود شناخته شده‌اند.

 

electrical substation - تجهیزات و خطوط انتقال برق و هزینه های مرتبط با آن و راهکارهای کاهش این هزینه ها

  1. ترانسفورماتورهای قدرت (انتقال):

ترانسفورماتورهای قدرت نقش حیاتی در سیستم‌های انتقال و توزیع برق دارند. این ترانسفورماتورها عمدتاً برای انتقال انرژی برق از نیروگاه‌ها به شبکه‌های انتقال و سپس به سیستم‌های توزیع و مصارف نهایی به کار می‌روند. در زیر به شرح مهمترین ویژگی‌ها و نقش ترانسفورماتورهای قدرت پرداخته شده است:

 

۱. هدف استفاده:

   – ترانسفورماتورهای قدرت برای تغییر ولتاژ برق به منظور انتقال به فواصل بلند از نیروگاه‌ها به شبکه‌های انتقال و سپس به سیستم‌های توزیع و مصارف نهایی استفاده می‌شوند.

 

۲. ساختار و عملکرد:

   – ترانسفورماتورهای قدرت دارای دو یا چند پیچه هستند: پیچه اصلی (پیچه بالابر) و پیچه ثانویه (پیچه پایین‌بر).

 

۳. انواع ترانسفورماتورهای قدرت:

   – ترانسفورماتورهای انتقال: جهت انتقال انرژی برق به فواصل بلند استفاده می‌شوند و ولتاژ آنها معمولاً بسیار بالاست.

   – ترانسفورماتورهای توزیع: برای انتقال انرژی به فواصل کمتر و در سطح شهری و صنعتی به کار می‌روند و ولتاژ آنها کمتر از ترانسفورماتورهای انتقال است.

 

۴. مزایا:

   – انتقال انرژی با افت ولتاژ کم.

   – افزایش یا کاهش ولتاژ به شکل مستمر و به صورت اتوماتیک.

   – عمر طولانی و نیاز به نگهداری کم.

 

۵. معایب:

   – اندازه و وزن بالا: برخی از ترانسفورماتورهای قدرت به دلیل توان بالا، اندازه و وزن بسیار بالایی دارند.

   – نیاز به مکان‌های ویژه برای نصب و نگهداری.

 

۶. کاربردها:

   – استفاده اصلی این ترانسفورماتورها در نقاط انتقال انرژی بین نیروگاه‌ها، ایستگاه‌های انتقال، و سیستم‌های توزیع برق است.

 

ترانسفورماتورهای قدرت با توجه به توان، نیازهای ولتاژی، و شرایط محیطی، به صورت اختصاصی برای هر نقطه انتقال و توزیع طراحی و استفاده می‌شوند. این ترانسفورماتورها جزء اجزای اساسی سیستم‌های انتقال و توزیع برق به شمار می‌آیند.

  

 

ترانسفورماتورهای یکپارچه (Compact):

ترانسفورماتورهای یکپارچه یا همان  Compact Transformersنوعی ترانسفورماتور هستند که به دلیل طراحی خاص و اندازه کوچک، معمولاً برای فضاها و نقاط محدود به کار می‌روند. در زیر به شرح مهمترین ویژگی‌ها و کاربردهای ترانسفورماتورهای یکپارچه پرداخته شده است:

 

۱. هدف استفاده:

   – ترانسفورماتورهای یکپارچه با طراحی کوچک و یکپارچه خود به منظور استفاده در فضاهای محدود و نیازهای خاص ساخته شده‌اند.

 

۲. ساختار و عملکرد:

   – این ترانسفورماتورها به صورت یکپارچه و با اندازه کوچک‌تر و وزن سبک‌تر نسبت به ترانسفورماتورهای سنتی ساخته می‌شوند.

   – توان ولتاژی و جریانی که این ترانسفورماتورها توانسته‌اند پوشش دهند معمولاً کمتر از ترانسفورماتورهای بزرگ و سنتی است.

 

۳. مزایا:

   – اندازه کوچک و وزن سبک: این ترانسفورماتورها مناسب برای فضاهای محدود و نیازهای کاربردی خاص هستند.

   – نصب و استفاده آسان: به دلیل اندازه کوچک، نصب و نگهداری آنها نسبت به ترانسفورماتورهای بزرگتر ساده‌تر است.

   – قابلیت تنظیم ولتاژ: برخی از ترانسفورماتورهای یکپارچه دارای قابلیت تنظیم ولتاژ هستند.

 

۴. کاربردها:

   – در ایستگاه‌های تقسیم بار، که نیاز به ترانسفورماتورهای کوچک و مؤثر برای توزیع برق به مصارف مختلف دارند.

   – در صنایع خاص و اتوماسیون، جایی که فضا محدود و نیاز به تنظیم ولتاژ وجود دارد.

 

ترانسفورماتورهای یکپارچه به دلیل اندازه کوچک و وزن سبک، مختص فضاهای محدود و نیازهای خاصی هستند. این ترانسفورماتورها به عنوان یکی از اجزای مهم در سیستم‌های برق و اتوماسیون برای افزایش بهره‌وری و انجام وظایف خاص به کار می‌روند.

   هر نوع ترانسفورماتور بر اساس نیازها و محیط کاربردی خود مزایا و معایب خاصی دارد. انتخاب نوع مناسب ترانسفورماتور بر اساس شرایط خاص سیستم برق و نیازهای انتقال و توزیع انرژی اهمیت زیادی دارد.

 

 تجهیزات حفاظت:

تجهیزات حفاظت در خطوط انتقال برق برای محافظت از تجهیزات و انسان‌ها در مواجهه با حوادث ناخواسته مانند اتصال کوتاه، افت ولتاژ، یا افزایش جریان و… استفاده می‌شوند. این تجهیزات با شناسایی خطاها و حوادث به سرعت و به صورت اتوماتیک عملکرد می‌کنند تا خسارت به تجهیزات و افراد را کاهش دهند. در زیر به شرح تجهیزات حفاظت خطوط انتقال برق پرداخته شده است:

 

۱. رله‌های حفاظت:

   – این رله‌ها به صورت اتوماتیک عملکرد دارند و به تشخیص خطاها مانند اتصال کوتاه، افت ولتاژ، جریان بیش از حد، و … می‌پردازند.

   – رله‌های حفاظت بر اساس استانداردهای تعیین شده برای حفاظت از تجهیزات و خطوط برق تنظیم می‌شوند.

 

۲. ترمینال‌ها و سوئیچ‌های حفاظتی:

   – ترمینال‌ها و سوئیچ‌های حفاظتی به صورت مکانیکی یا الکتریکی جهت قطع و وصل سریع خطوط برق در صورت حادثه به کار می‌روند.

 

۳. ترانسفورماتورهای حفاظتی:

   – این ترانسفورماتورها وظیفه تغییر ولتاژ جهت اندازه‌گیری جریان و ولتاژ در خطوط را دارند تا اطلاعات لازم برای تشخیص حوادث به رله‌های حفاظت منتقل شود.

 

۴. کمپانساتورهای دینامیک:

   – برای مدیریت ولتاژ در خطوط انتقال از کمپانساتورهای دینامیک استفاده می‌شود تا افت ولتاژ در سیستم‌ها جلوگیری شود.

 

۵. سیستم‌های مانیتورینگ:

   – سیستم‌های مانیتورینگ مدام وضعیت خطوط را نظارت کرده و در صورت وقوع حوادث، اطلاعات را به تجهیزات حفاظت اطلاع می‌دهند.

 

۶. سوئیچ‌های خودکار:

   – سوئیچ‌های خودکار برای اتصال و قطع خودکار خطوط در شرایط خاص و زمان‌های اضطراری به کار می‌روند.

 

۷. کنترل‌ها و تجهیزات اتوماسیون:

   – تجهیزات اتوماسیون و کنترل‌ها برای مدیریت اتوماتیک خطوط و ایستگاه‌های انتقال برق به کار می‌روند.

 

 این تجهیزات حفاظت، ایمنی سیستم‌های برق را حفظ کرده و در مواجهه با حوادث احتمالی سریعاً و به صورت اتوماتیک عمل میکنند تا خسارت‌ها را به حداقل برسانند.

Figure1 0 - تجهیزات و خطوط انتقال برق و هزینه های مرتبط با آن و راهکارهای کاهش این هزینه ها

 

تجهیزات کنترل و کمکی:

تجهیزات کنترل و کمکی در خطوط انتقال برق برای مدیریت و کنترل بهینه‌تر جریان برق، تنظیم ولتاژ، و مدیریت عملیات انتقال انرژی بین ایستگاه‌ها به کار می‌روند. این تجهیزات نقش مهمی در بهره‌وری و پایداری سیستم‌های برق ایفا می‌کنند. در زیر به شرح تجهیزات کنترل و کمکی در خطوط انتقال برق پرداخته شده است:

 

۱. سیستم‌های کنترل:

   – سیستم‌های کنترل مسئول مدیریت عملیات کلان شبکه برق و تنظیم پارامترهای مختلف مانند ولتاژ، جریان، و توان هستند.

   – این سیستم‌ها از الگوریتم‌ها و منطق کنترلی برای اجرای تصمیمات بهینه بر اساس وضعیت شبکه استفاده می‌کنند.

 

۲. واحدهای کنترل کننده فرکانس (Governor):

   – این واحدها به تنظیم سرعت ژنراتورها و ایستگاه‌ها بر اساس نیازهای فرکانس شبکه برق می‌پردازند تا تطابق تولید و مصرف انرژی حفظ شود.

 

۳. کنترل‌های ولتاژ (Voltage Control):

   – این کنترل‌ها واحدهای تنظیم ولتاژ در نقاط مختلف شبکه برق هستند تا ولتاژ در سطوح مشخصی نگهداری شود.

 

۴. تجهیزات کمکی:

   – ترمینال‌ها و تجهیزات کمکی برای مدیریت انرژی و تجهیزات در ایستگاه‌های انتقال به کار می‌روند.

   – این تجهیزات شامل کمپانساتورها، ترانسفورماتورهای کمکی، باتری‌ها و سیستم‌های UPS می‌شوند.

 

۵. سیستم‌های ارتباطات:

   – سیستم‌های ارتباطات برای انتقال داده‌ها و اطلاعات بین ایستگاه‌ها، زیرسیستم‌های کنترل، و تجهیزات مختلف استفاده می‌شوند.

 

۶. مانیتورینگ و ابزار دقیق:

   – دستگاه‌های مانیتورینگ و ابزار دقیق برای نظارت بر وضعیت تجهیزات، اندازه‌گیری جریان، ولتاژ و سایر پارامترهای سیستم به کار می‌روند.

 

۷. تجهیزات حفاظت و کنترل:

   – تجهیزات حفاظت و کنترل برای تشخیص و مقابله با حوادث ناخواسته مانند اتصال کوتاه، افت ولتاژ و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

تمام این تجهیزات کنترل و کمکی با همکاری و هماهنگی با سیستم‌های حفاظتی و مانیتورینگ، ایمنی و بهره‌وری شبکه برق را افزایش می‌دهند. این تجهیزات بر اساس تکنولوژی‌های پیشرفته جهت بهبود عملکرد و اطمینان‌پذیری سیستم‌های برق به‌کار می‌روند.

 

 

خطوط انتقال برق:

خطوط انتقال برق از جمله اجزای حیاتی در سیستم‌های برق هستند که برای انتقال انرژی برق از منبع تولید به مصارف نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این خطوط اغلب به صورت یک سیستم شبکه‌ای و پیچیده، بر روی ایستاه‌ها و ستون‌ها قرار گرفته و نقل قدرت برق را امکان‌پذیر می‌سازند. در زیر به شرح اجزای مهم خطوط انتقال برق پرداخته شده است:

 

۱.انواع خطوط انتقال:

   – خطوط انتقال مستقیم (Overhead Lines) :خطوطی که بر روی ستون‌ها یا برج‌ها نصب شده و به وسیله سیم‌های هوایی منتقل می‌شود.

   – خطوط زیرزمینی (Underground Cables): خطوطی که در زیر زمین قرار دارند و انرژی برق را به وسیله کابل‌های زیرزمینی انتقال می‌دهند.

 

  1. ویژگی‌های خطوط انتقال:

   – ولتاژ عملیاتی: خطوط انتقال برق معمولاً با ولتاژ‌های بسیار بالا عمل می‌کنند تا از افت انرژی در مسافت‌های طولانی جلوگیری شود.

   – ساختار و مواد: ساختار خطوط انتقال از جنس موادی مانند فولاد، آلومینیوم، و یا مخلوطی از این مواد استفاده می‌کند.

EMS starts work on EUR 8 15 million Bistrica substation e1529062487986 - تجهیزات و خطوط انتقال برق و هزینه های مرتبط با آن و راهکارهای کاهش این هزینه ها

تأثیر نیروگاه‌های تجدیدپذیر برهزینه‌های تجهیزات و خطوط انتقال برق

نیروگاه‌های تجدیدپذیر مانند نیروگاه‌ خورشیدی، نیروگاه بادی و هیدروالکتریک به طور قابل توجهی بر ساختار و هزینه‌های تجهیزات و خطوط انتقال برق تأثیر می‌گذارند. این تأثیرات می‌توانند در چند زمینه مهم مشاهده شوند:

 

۱. تولید برق ناپایدار:

   – نیروگاه‌های تجدیدپذیر بر پایه باد، خورشید یا آب، تولید برق ناپایداری دارند که به دلیل شرایط آب و هوایی متغیر و تغییرات در سطح تابش خورشید یا سرعت باد اتفاق می‌افتد.

   – این ناپایداری توسط سیستم‌های انتقال برق باید مدیریت شود تا پایداری و امنیت شبکه برق حفظ شود. که در مقاله گذشته با عنوان ” یک روش طراحی موثر برای نیروگاه های فتوولتائیک خورشیدی  ” راه حل آن ارائه شده است. به منظور تعدیل نوسانات تولید نیروگاه‌های تجدیدپذیر، فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی نیز در شبکه برق معرفی می‌شوند. این ذخیره‌سازی ممکن است هزینه‌های اضافی برای نصب و نگهداری داشته باشد.

 

  1. بهبود زیرساخت‌ها:

   – با توسعه نیروگاه‌های تجدیدپذیر، نیاز به بهبود و توسعه زیرساخت‌های انتقال برق نیز احساس می‌شود. این شامل افزایش ظرفیت و بهبود کیفیت خطوط انتقال و تجهیزات مرتبط است.

 

  1. کاهش افت ولتاژ:

   – نیروگاه‌های تجدیدپذیر مانند نیروگاه‌های خورشیدی و بادی در نواحی دور از مراکز مصرف نصب می‌شوند. این نیروگاه‌ها می‌توانند افت ولتاژ را در نواحی دورتر از مراکز تولید انرژی کاهش دهند. کاهش افت ولتاژ ممکن است نیاز به احداث خطوط انتقال با قطر بزرگتر را کاهش داده و هزینه‌های احداث و نگهداری را در خطوط انتقال برق کاهش دهد.

 

  1. کاهش ازدحام:

کاهش ازدحام در سیستم انتقال برق به معنای کاهش ترافیک و فشار در شبکه انتقال برق است و می‌تواند به عنوان یک مزیت مهم در نتیجه استفاده از نیروگاه‌های تجدیدپذیرمثل نیروگاه‌ خورشیدی و بادی در سیستم انرژی مدنظر قرار گیرد. برخی از جنبه‌های کاهش ازدحام کاهش افت شبکه بین نقاط تولید و مصرف است. این اقدام ممکن است باعث کاهش طول خطوط انتقال و ازدحام مرتبط با آنها شود. نیروگاه‌های تجدیدپذیر معمولاً از منابع محلی انرژی مانند نور خورشید در نیروگاه خورشیدی یا باد در نیروگاه بادی بهره می‌برند. استفاده از این منابع محلی نیاز به انتقال انرژی از مناطق دورتر را کاهش میدهد که می‌تواند هزینه‌های انتقال و از دست دادن انرژی را به حداقل برساند.

همچنین، استفاده از تکنولوژی‌های هوشمند و سیستم‌های اتوماسیون در اداره شبکه انتقال برق می‌تواند به بهبود بهره‌وری و مدیریت ازدحام در شبکه برق کمک کند. این تدابیر می‌توانند در کاهش هزینه‌های انتقال انرژی و افزایش پایداری سیستم تأثیرگذار باشند.

تأثیرات دقیق بر هزینه‌های تجهیزات و خطوط انتقال برق با توجه به مکان، نوع نیروگاه تجدیدپذیر، و شرایط محیطی متفاوت خواهد بود. این تأثیرات باید به عنوان یکی از عوامل در برنامه‌ریزی و طراحی سیستم انتقال برق در نظر گرفته شوند.

بنابراین، تأثیر نیروگاه‌های تجدیدپذیر بر هزینه‌ها و ساختار تجهیزات و خطوط انتقال برق نیازمند مدیریت دقیق، فناوری‌های پیشرفته و توسعه زیرساخت‌های مناسب است.

 

نویسنده: مهدی پارساوند

تابلوهای الکتریکال حفاظت، مدیریت و نظارت در نیروگاه خورشیدی

 

تابلوهای الکتریکال در نیروگاه خورشیدی نقش بسیار حیاتی در اطمینان از ایمنی، کارکرد صحیح و پایداری سیستم دارند. این تابلوها برای مدیریت و کنترل سیستم الکتریکی نیروگاه استفاده می‌شوند. در زیر به جزئیات بیشتر در مورد تابلوهای الکتریکال حفاظتی نیروگاه خورشیدی پرداخته‌ام:

 

۱. تابلوهای کنترل و کنترل فرآیند نیروگاه خورشیدی:

– وظیفه:

  – مدیریت و کنترل کارکرد دستگاه‌های الکتریکی از جمله اینورترها و تجهیزات مهم دیگر.

– ویژگی‌ها:

  – دارای سوئیچ‌ها، نمایشگرها و سنسورهای مورد نیاز برای کنترل و نظارت.

تابلوهای کنترل و کنترل فرآیند در نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک نقش بسیار مهمی را در بهره‌وری و عملکرد بهینه این نوع نیروگاه ایفا می‌کنند. این تابلوها و سیستم‌های کنترل به صورت مجزا یا یکپارچه برای مدیریت و نظارت بر هر جنبه از عملیات نیروگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زیر، به برخی از کاربردهای اصلی این تجهیزات در نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک اشاره می‌شود:

 

  1. مانیتورینگ و نظارت بر کارکرد پنل‌های خورشیدی:

   – تابلوهای کنترل با استفاده از سنسورها و مترها، عملکرد پنل‌های خورشیدی را نظارت کرده و اطلاعات مربوط به تولید انرژی، وضعیت عملکرد، وجود هر گونه نقص یا خطا را فراهم می‌کنند.

 

  1. کنترل باتری و ذخیره‌سازی انرژی:

   – نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک معمولاً از سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری برای استفاده در شبانه‌روز یا در شرایط آب و هوایی نامساعد استفاده می‌کنند. تابلوها به کنترل شارژ و تخلیه باتری‌ها و مدیریت بهینه این فرآیند‌ها کمک می‌کنند.

 

  1. مدیریت تجهیزات:

   – تجهیزات مختلف مانند اینورترها، ترانسفورماتورها و دیگر سیستم‌های الکتریکی نیاز به کنترل دقیق دارند. تابلوهای کنترل با ارائه داده‌ها و دسترسی به پارامترهای مربوطه، به بهینه‌سازی و کاهش احتمال خطا در عملکرد این تجهیزات کمک می‌کنند.

 

  1. مدیریت تغذیه شبکه:

   – این تابلوها به مدیران نیروگاه اجازه می‌دهند تا تولید انرژی خود را با نیازهای شبکه هماهنگ کنند. این شامل تنظیم توان تولید، کنترل فرکانس و ولتاژ، و مدیریت اتصال به شبکه ملی می‌شود.

 

  1. اطلاعات‌گیری و گزارش‌گیری:

   – سیستم‌های کنترل در نیروگاه خورشیدی توانمندی گزارش‌گیری و ذخیره اطلاعات مربوط به عملکرد بهره‌وری را فراهم می‌کنند. این اطلاعات به مدیران کمک می‌کند تا اقدامات بهینه‌سازی و تصمیمات استراتژیک را بر اساس داده‌های دقیق انجام دهند.

 

با توجه به موارد فوق، استفاده از تابلوهای کنترل و سیستم‌های کنترل فرآیند در نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و به بهبود کارایی و پایداری این نوع نیروگاه‌ها کمک فراوان می‌کند.

نیروگاه خورشیدی تابلو نیروگاه آرانیرو.2 - تابلوهای الکتریکال حفاظت، مدیریت و نظارت در نیروگاه خورشیدی

 

۲. تابلوهای حفاظت الکتریکی نیروگاه خورشیدی:

– وظیفه:

  – ایجاد حفاظت در مقابل خطاهای الکتریکی و جلوگیری از خسارت به تجهیزات و افراد.

– ویژگی‌ها:

  – شامل رله‌های جریان، ولتاژ و توان، محافظت در برابر افت ولتاژ، افزایش جریان، ولتاژ بالا و پایین و …

تابلوهای حفاظت الکتریکی در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک نقش بسیار حیاتی دارند. این تابلوها به منظور محافظت از تجهیزات الکتریکی و افزایش ایمنی سیستم‌های نیروگاه در مواجهه با خطرات مختلف به کار می‌روند. در زیر، به برخی از کاربردهای اصلی تابلوهای حفاظت الکتریکی در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک اشاره می‌شود:

 

  1. حفاظت از تجهیزات الکتریکی:

   – تابلوهای حفاظت الکتریکی شامل دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف حفاظتی هستند که در مقابل افت ولتاژ، جریان بیش از حد، افزایش دما، و دیگر خطرات الکتریکی محافظت ایجاد می‌کنند. این اقدامات جلوی آسیب به تجهیزات اساسی مانند اینورترها، ترانسفورماتورها و سایر دستگاه‌های الکتریکی را می‌گیرند.

 

  1. حفاظت در مقابل شرایط آب و هوایی:

   – نیروگاه‌های خورشیدی ممکن است در شرایط آب و هوایی متنوعی مانند باران، برف، یخبندان و تغییرات دما قرار گیرند. تابلوهای حفاظت الکتریکی برای جلوگیری از وارد شدن رطوبت و گرد و غبار به تجهیزات الکتریکی طراحی شده‌اند و در شرایط سخت آب و هوایی عملکرد ایمنی را تضمین می‌کنند.

 

  1. مدیریت اتصالی:

   – حوادث ناشی از اتصالی در سیستم‌های الکتریکی می‌توانند عواقب جدی برای تجهیزات داشته باشند. تابلوهای حفاظت الکتریکی با اعمال مکانیزم‌های حفاظتی، از وقوع چنین حوادثی جلوگیری کرده و سیستم‌ها را در مقابل خسارات ناشی از آنها محافظت می‌کنند.

 

  1. مدیریت فراگیر انرژی:

   – این تابلوها معمولاً دارای سیستم‌های حفاظتی هستند که در مقابل افزایش تنش‌های الکتریکی ناشی از فراگیر انرژی (سافت استارت) محافظت انجام می‌دهند. این اقدامات باعث جلوگیری از آسیب به تجهیزات الکتریکی به علت سوفت استارت می‌شوند.

 

  1. پیگیری و نظارت دورهمی:

   – تابلوهای حفاظت الکتریکی معمولاً به سیستم‌های نظارتی متصل هستند که اطلاعات لحظه‌ای در مورد وضعیت عملکرد و ایمنی تجهیزات را فراهم می‌کنند. این اطلاعات به مدیران نیروگاه اجازه می‌دهند تا به سرعت واکنش نشان دهند و اقدامات لازم را برای حفاظت ایمنی انجام دهند.

 

استفاده از تابلوهای حفاظت الکتریکی در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک اساسی است تا از عملکرد بهینه تجهیزات الکتریکی در شرایط مختلف محیطی و خطرات الکتریکی مختلف اطمینان حاصل شود و ایمنی سیستم‌ها تضمین گردد.

 

 

۳. تابلوهای اتصال به شبکه نیروگاه خورشیدی:

– وظیفه:

  – مدیریت اتصال نیروگاه به شبکه و تعامل با سیستم شبکه.

– ویژگی‌ها:

  – شامل تجهیزات اتصال به شبکه، تجهیزات حفاظتی شبکه و تجهیزات اطلاعاتی مورد نیاز.

تابلوهای اتصال به شبکه در نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک نقش مهمی در اتصال نیروگاه به شبکه برق عمومی دارند و اطمینان از انتقال انرژی به صورت مؤثر و امن فراهم می‌کنند. در زیر به برخی از کاربردهای اصلی تابلوهای اتصال به شبکه در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک اشاره خواهد شد:

 

  1. اتصال به شبکه:

   – تابلوهای اتصال به شبکه مسئول ایجاد اتصال میان سیستم تولید انرژی خورشیدی و شبکه برق عمومی هستند. این تابلوها شامل سیستم‌های مختلف الکترونیکی و مکانیکی هستند که فرآیند اتصال و انتقال انرژی به صورت ایمن و مدیریت شده را انجام می‌دهند.

 

  1. تنظیم توان:

   – تابلوهای اتصال به شبکه به تنظیم توان تولیدی نیروگاه بر اساس نیازهای شبکه کمک می‌کنند. این تنظیمات می‌توانند شامل تنظیم ولتاژ و ترتیب فازها باشند تا اطمینان حاصل شود که انرژی تولیدی با استانداردهای شبکه همخوانی دارد.

 

  1. حفاظت از شبکه:

   – تابلوهای اتصال به شبکه دارای سیستم‌های حفاظتی هستند که در مقابل خطاها و حوادث الکتریکی ناشی از اتصال به شبکه، مانند افزایش جریان یا ولتاژ، محافظت ایمنی را فراهم می‌کنند. این حفاظت‌ها به جلوگیری از آسیب به تجهیزات و ایمنی شبکه کمک می‌کنند.

 

  1. نظارت و کنترل:

   – تابلوهای اتصال به شبکه معمولاً دارای سیستم‌های نظارت و کنترل هستند که اطلاعات در مورد عملکرد نیروگاه، وضعیت اتصال به شبکه، و پارامترهای مختلف ارائه می‌دهند. این اطلاعات به مدیران نیروگاه کمک می‌کنند تا به بهینه‌سازی عملکرد و اطمینان از پایداری سیستم بپردازند.

 

  1. مدیریت انتقال انرژی:

   – تابلوهای اتصال به شبکه به مدیریت انتقال انرژی از نیروگاه به شبکه کمک می‌کنند. این شامل کنترل جریان انتقالی، مدیریت ولتاژ، و کاهش از دست رفت انرژی در فرآیند انتقال می‌شود.

 

  1. پیشگیری از نوسانات:

   – تابلوهای اتصال به شبکه با استفاده از سیستم‌های متقابل، نوسانات ناشی از تغییرات سریع در تولید خورشیدی را کنترل می‌کنند. این کنترل نوسانات به پایداری شبکه کمک کرده و تأمین انرژی پایدارتری فراهم می‌کند.

 

به طور کلی، تابلوهای اتصال به شبکه در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک نقش اساسی در اطمینان از اتصال امن و بهینه به شبکه برق دارند و به بهبود کارایی و ایمنی سیستم کمک می‌کنند.

نیروگاه خورشیدی تابلو نیروگاه آرانیرو.3 - تابلوهای الکتریکال حفاظت، مدیریت و نظارت در نیروگاه خورشیدی

 

 

۴. تابلوهای انرژی هوشمند نیروگاه خورشیدی:

– وظیفه:

  – بهینه‌سازی عملکرد سیستم در شرایط مختلف و افزایش بهره‌وری.

– ویژگی‌ها:

  – استفاده از سیستم‌های کنترل هوشمند، اتصال به سیستم‌های ابری، امکان مانیتورینگ دوره‌ای و …

این تابلوها از تکنولوژی‌های پیشرفته و سیستم‌های هوشمند برای بهینه‌سازی عملکرد نیروگاه و افزایش بهره‌وری استفاده می‌کنند. در زیر به برخی از کاربردهای اصلی تابلوهای انرژی هوشمند در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک اشاره می‌شود:

 

  1. پیش‌بینی تولید انرژی:

   – تابلوهای انرژی هوشمند از الگوریتم‌ها و مدل‌های پیشرفته برای پیش‌بینی تولید انرژی خورشیدی استفاده می‌کنند. این اطلاعات پیش‌بینی به مدیران نیروگاه کمک می‌کنند تا بهترین استراتژی‌ها را برای مدیریت تولید و انتقال انرژی انتخاب کنند.

 

  1. مدیریت بهینه تولید:

   – تابلوهای هوشمند با استفاده از اطلاعات دریافتی از سنسورها و تجهیزات مختلف، به بهینه‌سازی تولید انرژی می‌پردازند. این به معنای تنظیم بهینه زوایای پنل‌های خورشیدی، مدیریت توان تولیدی، و کاهش از دست رفت انرژی می‌باشد.

 

  1. مدیریت باتری و ذخیره‌سازی:

   – در نیروگاه‌های خورشیدی که از سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری استفاده می‌کنند، تابلوهای انرژی هوشمند به مدیریت بهینه شارژ و تخلیه باتری‌ها و بهره‌وری از آنها در ساعات پربارشکل کمک می‌کنند.

 

  1. پیشگیری از خطاها و نقصان:

   – این تابلوها با نظارت دقیق بر تجهیزات و سیستم‌های نیروگاه، به مدیران اطلاعات دقیق در مورد وضعیت هر تجهیز و هر پنل فراهم می‌کنند. این امکان می‌دهد تا در صورت وجود خطاها یا نقصان، سریعاً واکنش نشان داده شود و از کاهش بهره‌وری جلوگیری شود.

 

  1. مدیریت انرژی هوشمند:

   – با توجه به شرایط فوریتهای مختلف، تابلوهای انرژی هوشمند قابلیت تصمیم‌گیری هوشمندانه در مورد تخصیص منابع انرژی را دارند. این شامل انتخاب منبع انرژی، تنظیم توان تولید، و مدیریت اتصال به شبکه می‌شود.

 

  1. مانیتورینگ و گزارش‌گیری:

   – تابلوهای هوشمند اطلاعات در مورد تولید انرژی، مصرف، و عملکرد تجهیزات را به صورت لحظه‌ای مانیتور می‌کنند. همچنین امکان گزارش‌گیری جامع از عملکرد نیروگاه را برای مدیران فراهم می‌کنند.

 

استفاده از تابلوهای انرژی هوشمند در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک به مدیران این نیروگاه‌ها امکان می‌دهد که با بهره‌گیری از داده‌ها و اطلاعات دقیق، بهترین تصمیمات را برای بهینه‌سازی عملکرد و بهره‌وری گرفته و به ایجاد نیروگاه‌های هوشمند و پایدار کمک کنند.

 

۵. تابلوهای مدیریت و نظارت در نیروگاه خورشیدی بر پایه PLC  :

 

– وظیفه:

  – مدیریت و نظارت بر کل سیستم به صورت دوره‌ای.

– ویژگی‌ها:

  – دارای سیستم‌های نظارتی و گزارش‌گیری، امکان اتصال به سیستم‌های اطلاعاتی و اختصاص دسترسی به افراد مختلف.

تابلوهای مدیریت و نظارت در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک، به ویژه بر پایه PLC  (کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر)، نقش مهمی در بهینه‌سازی و کنترل فرآیندها و تجهیزات دارند. PLCها ابزارهایی هستند که با برنامه‌ریزی قابل تغییر و برنامه‌نویسی، عملکرد تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را کنترل می‌کنند. در زیر به برخی از کاربردهای PLC در تابلوهای مدیریت و نظارت در نیروگاه‌های خورشیدی اشاره خواهد شد:

 

  1. کنترل ولتاژ و جریان:

   – PLCها به عنوان کنترل‌کننده‌های اصلی در تنظیم و کنترل ولتاژ و جریان تجهیزات الکتریکی مانند اینورترها و ترانسفورماتورها در نیروگاه خورشیدی فعالیت می‌کنند. این کنترل‌ها به مدیران این امکان را می‌دهند تا به صورت دقیق و بهینه تنظیمات الکتریکی را اعمال کنند.

 

  1. پیگیری و کنترل پنل‌های خورشیدی:

   – PLCها در مدیریت و کنترل پنل‌های خورشیدی نیز نقش دارند. با به کارگیری سنسورها و اطلاعات دریافتی از پنل‌های خورشیدی، PLCها قابلیت کنترل بهینه را برای حداکثر بهره‌وری از نور خورشید فراهم می‌کنند.

 

  1. مدیریت باتری و ذخیره‌سازی:

   – در صورت استفاده از سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری، PLCها در مدیریت شارژ و تخلیه باتری‌ها نقش دارند. این کنترل‌ها بهینه‌سازی مصرف و ذخیره انرژی را در ساعات پربارشکل ممکن می‌سازند.

 

  1. نظارت بر ایمنی:

   – PLCها به‌طور مداوم وضعیت تجهیزات و فرآیندهای نیروگاه را نظارت می‌کنند و در صورت وقوع خطا یا حوادث الکتریکی، اقدامات ایمنی خودکار را آغاز می‌کنند. این امکان به افزایش ایمنی نیروگاه کمک می‌کند.

 

  1. پیگیری و ثبت داده‌ها:

   – PLCها داده‌های جامع در مورد عملکرد تجهیزات و فرآیندهای نیروگاه را جمع‌آوری کرده و آنها را ثبت می‌کنند. این اطلاعات مهم برای تحلیل عملکرد و ارائه گزارش‌های دقیق به مدیران نیروگاه هستند.

 

  1. تعمیر و نگهداری پیشگیرانه:

   – با تجهیز PLCها به سیستم‌های تشخیص خطا و اختلال، می‌توان در مراحل ابتدایی مشکلات را شناسایی کرده و اقدامات پیشگیرانه را اجرا کرد. این به کاهش تعطیلی‌ها و افزایش بهره‌وری کمک می‌کند.

 

با بهره‌گیری از PLCها در تابلوهای مدیریت و نظارت، نیروگاه‌های خورشیدی می‌توانند به شکل هوشمندانه‌تر و کارآمدتر مدیریت شوند و بهره‌وری انرژی افزایش یابد.

نیروگاه خورشیدی تابلو نیروگاه آرانیرو.4 - تابلوهای الکتریکال حفاظت، مدیریت و نظارت در نیروگاه خورشیدی

 

۶. تابلوهای ایمنی و اطفاء حریق در نیروگاه خورشیدی:

– وظیفه:

  – ارائه تجهیزات و سیستم‌های حفاظتی برای مقابله با حوادث ایمنی و اطفاء حریق.

– ویژگی‌ها:

  – سیستم‌های اعلام و اطفاء حریق، تجهیزات ایمنی الکتریکی و …

تابلوهای ایمنی و اطفاء حریق در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک نقش بسیار حیاتی را در ایمنی و حفاظت از تجهیزات و ساختارهای نیروگاه ایفا می‌کنند. این تابلوها طراحی شده‌اند تا در مواقع اضطراری و حوادث، اقدامات ایمنی لازمه را به صورت خودکار فعال کنند و از گسترش آتش و خسارات جلوگیری کنند. در زیر به برخی از کاربردهای اصلی تابلوهای ایمنی و اطفاء حریق در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک اشاره می‌شود:

 

  1. اعلام حریق و اطفاء خودکار:

   – تابلوهای ایمنی در نیروگاه خورشیدی معمولاً به سیستم‌های اعلام حریق و اطفاء حریق متصل هستند. در صورت شناسایی حریق توسط سنسورهای دود یا حرارت، این تابلوها به طور خودکار سیستم‌های اطفاء حریق را فعال کرده و اقدامات لازمه را آغاز می‌کنند.

 

  1. کنترل سیستم‌های اطفاء:

   – تابلوهای ایمنی کنترل بر سیستم‌های اطفاء حریق نیز دارند. این کنترل‌ها شامل کنترل انواع سیستم‌های اطفاء نظیر اسپرینکلرها، سیستم‌های گاز خنک‌کننده، یا سیستم‌های فوم اطفاء می‌شوند.

 

  1. خاموش‌سازی تجهیزات الکتریکی:

   – در صورت حریق، تابلوهای ایمنی به منظور جلوگیری از خطرات الکتریکی می‌توانند بخشی از تجهیزات الکتریکی را خاموش کنند. این اقدام به کاهش احتمال بروز حوادث برقی و افزایش ایمنی کمک می‌کند.

 

  1. نظارت بر اعمال ایمنی:

   – تابلوهای ایمنی نظارت دائمی بر وضعیت سیستم‌های ایمنی و اطفاء حریق دارند. این نظارت به منظور اطمینان از صحت عملکرد اجزای مختلف سیستم، باتری‌ها، سنسورها و سایر تجهیزات انجام می‌شود.

 

  1. پیشگیری از خسارات جداسازی امنیتی:

   – تابلوهای ایمنی با تحلیل و پیش‌بینی ریسک‌ها، اقداماتی را برای پیشگیری از خسارات بیشتر در صورت وقوع حوادث فراهم می‌کنند. این اقدامات شامل جداسازی و جداسازی امنیتی اجزای سیستم می‌شوند.

 

  1. آموزش و تمرین:

   – تابلوهای ایمنی نقش مهمی در آموزش و تمرین افراد مسئول ایمنی دارند. این تمرینات به افراد کمک می‌کنند تا با عملکرد تجهیزات ایمنی و اطفاء آشنا شوند و در مواقع اضطراری به بهترین شکل واکنش نشان دهند.

 

به طور کلی، تابلوهای ایمنی و اطفاء حریق در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک به ارتقاء ایمنی و به حداقل رساندن خطرات حریق و خسارات مرتبط با آنها کمک می‌کنند. این تابلوها با استفاده از تکنولوژی‌های مدرن به ایجاد محیطی ایمن و پایدار در نیروگاه خورشیدی کمک می‌کنند.

 

نویسنده: مهدی پارساوند

یک روش طراحی موثر برای نیروگاه‌های فتوولتائیک خورشیدی PV متصل به شبکه با وجود بانک باتری

 

خلاصه

این مقاله روشی را، به ویژه برای مناطق با پتانسیل انرژی خورشیدی، برای طراحی و توسعه موثر نیروگاه های فتوولتائیک خورشیدی یکپارچه با بانک های باتری متصل به شبکه برق به عنوان یک پشتیبان اضافی برای حفظ پایداری و قابلیت اطمینان مورد بحث قرار می دهد. برای اثبات اثربخشی این روش در استفاده از آن برای طراحی و توسعه سیستم پیشنهادی، شهر کینشاسا در جمهوری دموکراتیک کنگو با کسری انرژی عظیم (5425 مگاوات ساعت) به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. در واقع روش به کار گرفته شده در این مطالعه داده های آب و هوا، انتخاب مکان، تحلیل توان بار ساعتی و تقاضای انرژی، مشخصات فناوری های PV و سایر اجزای سیستم را در نظر گرفته است. تحلیل اقتصادی نیز برای ارزیابی قابلیت حیات سیستم پیشنهادی انجام شده است. با LCOE رقابتی، SPP کمتر از 10 سال، NPV˃0، SIR˃1، و ROI ˃10 درصد، و خروجی انرژی PV سالانه بیشتر از کسری انرژی شهر، سیستم پیشنهادی عملی و قابل اجرا است. در جستجوی عملکرد بهتر، راندمان بالاتر و ارزش اقتصادی بهتر، روش پیشنهادی به شدت توصیه می‌شود و می‌تواند به عنوان یکی از مؤثرترین و ساده‌ترین روش‌ها برای راه اندازی سیستم‌های نیروگاه خورشیدی PV در مقیاس بزرگ در نظر گرفته شود.

 

معرفی

موضوع تغییر اقلیم، کاهش پیش بینی شده منابع انرژی متعارف در سال های آینده، نگرانی در مورد آلودگی هوا ناشی از استفاده از این سوخت های متعارف و ناامنی انرژی از عوامل اصلی افزایش سهم بسیاری از کشورها از انرژی های تجدیدپذیر در خود است. (مینگ و همکاران، 2018). در سال 2015، حدود 86 درصد از مصرف انرژی در سراسر جهان از سوخت‌های معمولی تولید می‌شد  (Musa et al., 2018)این سوخت ها جایگاه قابل توجهی در بخش انرژی برای بهبود رشد اقتصادی کشورها دارند، اما استفاده گسترده از آنها نگرانی های زیست محیطی را افزایش می دهد. به طور خاص، آلودگی هوا ناشی از استفاده گسترده از سوخت‌های فسیلی و تغییرات آب و هوایی مرتبط و گرمایش جهانی، مشارکت گسترده در سراسر جهان و پذیرش گسترده فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر را ضروری می‌کند. در نتیجه، ادغام نیروی الکتریکی مهار شده از باد، نور خورشید و انرژی آبی، به منظور پرداختن به این مسائل و پاسخگویی به تقاضای فزاینده انرژی در ساختمان‌ها، حمل‌ونقل و صنعت، یک الزام مطلق است (فاضل پور و همکاران، 2016; غنایی و همکاران، 2020). با این افزایش جهانی در مصرف انرژی، تحقیقات پیشرفته تری در زمینه انرژی های تجدیدپذیر بسیار مورد نیاز است و باید به طور مستمر توسط محققان در سراسر جهان انجام شود. این همچنین به مقابله با مشکلات زیست محیطی فزاینده در نتیجه سوخت های فسیلی کمک می کند. با توجه به این واقعیت که این منابع انرژی متعارف دیگر امیدی برای پوشش تقاضای روزافزون جهانی برای انرژی در دو دهه آینده که عمدتاً به دلیل تخلیه سریع منابع آنهاست، به نظر نمی رسد، افزایش نفوذ راه حل های انرژی پایدار ضروری است. به بخش برق نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر که انرژی را به شیوه‌ای پاک از نظر زیست‌محیطی تولید می‌کنند، تعادل بین عرضه و تقاضای انرژی را حفظ می‌کنند، شبکه برق را با توجه به قابلیت اطمینان آن تثبیت می‌کنند و نیازهای بار را برای کاربردهای مسکونی، تجاری، حمل‌ونقل و صنعتی برآورده می‌کنند (Ghenai et al. ، 2020؛ ماهش و ساندو، 2015).

grec rawhide - یک روش طراحی موثر برای نیروگاه‌های فتوولتائیک خورشیدی PV متصل به شبکه برای قابلیت اطمینان شبکه توزیع با وجود بانک باتری

منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد، آبی و خورشیدی را می توان در بسیاری از نقاط جهان یافت، اگرچه پتانسیل منابع بسته به مکان متفاوت است. با این وجود، به نظر می رسد در دسترس بودن آنها برای بشریت از نظر مسائل زیست محیطی و همچنین به عنوان جایگزینی برای اهداف هزاره در آینده امیدوارکننده باشد. این اهداف شامل، اما نه محدود به کاهش/حذف انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از انرژی الکتریکی تولید شده از منابع انرژی متعارف و همچنین وابستگی انرژی کشورها به این سوخت ها است. با این حال، در میان منابع تجدیدپذیر ذکر شده در بالا، باد و خورشید توسط اکثر محققان برای برآوردن نیازهای روزافزون انرژی در بسیاری از جوامع در سراسر جهان انتخاب می‌شوند. همانطور که مشخص است، تولید برق از یک فناوری خورشیدی به شدت به شدت خورشید بستگی دارد و تولید مورد انتظار ممکن است تنها با توجه به دقت پیش‌بینی آب و هوا برنامه‌ریزی شود (گیلانزا و همکاران، 2018؛ ماهش و ساندو، 2015). یکی از راه‌های غلبه بر ماهیت متناوب انرژی خورشیدی، استفاده از یک واحد ذخیره‌سازی یا ترکیب آن با یک منبع انرژی تجدیدپذیر دیگر با استفاده از قدرت یکی برای تکمیل ضعف دیگری است (گیلانزا و همکاران، 2018). این مطالعه یک سیستم هیبریدی را با استفاده از ترکیبی از سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری با نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک PV در نظر می‌گیرد. سیستم‌های PV با ذخیره‌سازی، منبع تغذیه را قابل اطمینان‌تر می‌سازند و هر زمان که در طول تولید برق تغییری در تابش خورشیدی وجود داشته باشد، بانک‌های باتری سهم خود را برای متعادل کردن منبع افزایش می‌دهند. پایداری و قابلیت اطمینان «سیستم منبع تغذیه خورشیدی جدا از شبکه» به تأسیسات نیروگاه خورشیدی PV بزرگ و سیستم‌های ذخیره باتری بزرگ نیاز دارد. از سوی دیگر، در نظر گرفتن ذخیره سازی و باتری برای یک “سیستم نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه” PV نیازهای ذخیره سازی را کاهش می دهد و امنیت و امکان سنجی تامین را بهبود می بخشد. چند مطالعه بر اساس مجموعه‌ای از ترکیبی از سیستم‌های برق متعارف و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند نیروگاه خورشیدی PV، باد و آبی قبلاً برای جمهوری دموکراتیک کنگو(DRC)  انجام شده است. هدف اصلی این مطالعات برآوردن نیازهای تقاضای توان بارهای خاص متصل و/یا غیر متصل به شبکه برق و در نتیجه بهبود قابلیت اطمینان آن سیستم ها بود.

کوساکانا و ورماک (2011) امکان استفاده از سیستم های هیبریدی PV-Wind را در DRC به عنوان راه حلی برای تامین برق تاسیسات مخابراتی از راه دور، به ویژه برای Mbuji-Mayi که در آن ژنراتور دیزلی در حال استفاده است، بررسی کردند. آنها در بررسی های خود نشان دادند که وجود منابع خورشیدی و بادی در تمام نقاط کشور می تواند پاسخگوی نیاز انرژی اپراتورهای شبکه باشد. بر اساس نتایج شبیه‌سازی به‌دست‌آمده از نرم‌افزار HOMER، با استفاده از نامطلوب‌ترین ماه برای اندازه‌گیری سیستم، سیستم قدرت هیبریدی پیشنهادی نسبت به سیستم دیزل ژنراتور مقرون به صرفه‌تر و از نظر زیست‌محیطی بهتر است. با این حال، با LCOE 0.26 $/kWh همانطور که توسط نویسندگان گزارش شده است، سیستم قدرت هیبریدی پیشنهادی آنها بسیار کمتر از نیروگاه های برق آبی Inga و Zongo امکان پذیر است.

 

Vermaak و Kusakana (2014) امکان استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، اعم از سیستم نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک یا بادی، را برای توسعه و استقرار ایستگاه‌های شارژ برقی Tuk-tuk در مناطق روستایی و دورافتاده جمهوری کنگو بررسی کردند. نویسندگان در مطالعات خود از نامطلوب ترین ماه برای اندازه گیری اجزای سیستم استفاده کردند. در مطالعه آنها از نرم افزار HOMER برای انجام شبیه سازی ها با در نظر گرفتن متغیرهای ورودی اصلی استفاده شد. مانند منابع انرژی تجدیدپذیر، هزینه قطعات، مشخصات فنی و تقاضای بار.

download 1 - یک روش طراحی موثر برای نیروگاه‌های فتوولتائیک خورشیدی PV متصل به شبکه برای قابلیت اطمینان شبکه توزیع با وجود بانک باتری

کوساکانا و ورماک (2013) تحقیقاتی را در مورد امکان استفاده از سیستم‌های قدرت هیبریدی تجدیدپذیر به عنوان منابع اولیه انرژی برای تامین برق تاسیسات تلفن همراه در مناطق روستایی جمهوری کنگو انجام دادند. این مطالعات سه منطقه را شامل می شود، یعنی Kabinda، Mbuji-Mayi و Kamina که هنوز به شبکه برق ملی متصل نیستند. مناطق فوق با توجه به پتانسیل خوب خورشیدی و بادی به عنوان سایت آزمایشی برای انجام این تحقیقات انتخاب شدند. چهار گزینه مختلف شامل «سیستم PV-Wind هیبریدی»، «سیستم دیزل ژنراتور»، «سیستم نیروگاه خورشیدی  PV و سیستم باد» پیشنهاد و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی سیستم هیبریدی PV-Wind پیشنهادی به دست آمده از نرم افزار HOMER با سایر گزینه های منبع تغذیه ذکر شده مقایسه شد. در طول عمر اقتصادی پروژه، سیستم هیبریدی PV-WIND پیشنهادی به‌عنوان اقتصادی و از نظر زیست‌محیطی بهترین در بین گزینه‌های در نظر گرفته شده بود. در این مطالعات، محققان همچنین سیستم‌هایی را پیشنهاد کرده‌اند که سیستم‌های انرژی مختلف را با یک سیستم دیزلی به عنوان یک پشتیبان قابل اعتماد ترکیب می‌کنند. اگرچه سیستم دیزل هزینه رقابتی انرژی را ارائه می دهد، اما دوستدار محیط زیست نیست زیرا انرژی را از سوخت های فسیلی تولید می کند. هنگامی که هزینه های دیگر در نظر گرفته شود، سیستم های تجدیدپذیر با باتری مقرون به صرفه تر می شوند. با این حال، پایداری و قابلیت اطمینان برای تامین برق تمیز و مقرون به صرفه به بار از طریق یک نیروگاه PV خورشیدی روی شبکه (با باتری) که از شبکه اصلی به عنوان پایه استفاده می‌کند، در ادبیات مربوط به مطالعات موردی انرژی در DRC یا جاهای دیگر مورد توجه قرار نگرفته است. آفریقا با این وجود، تعداد زیادی از مطالعات در سراسر جهان در مورد طراحی و توسعه سیستم های PV خورشیدی تاکنون توسط بسیاری از محققین انجام شده است (آدام و فاشینا، 2019؛ Ayodele و همکاران، 2019؛ Domínguez & Geyer، 2019؛ غفور و Munir، 2015؛ کمالی، 2016؛ Khatri، 2016؛ Kolhe و همکاران، 2015؛ Okoye & Oranekwu-Okoye، 2018؛ Owolabi و همکاران، 2019؛ Sharma و همکاران، 2019؛ Werulkar,20kar و Kul15.)

 

برخلاف روش‌های تحقیقاتی پیشنهاد شده در مطالعات قبلی برای نیروگاه‌های فتوولتاییک خورشیدی، روش پیشنهادی مصاحبه‌های نیمه ساختاریافته، داده‌های آب‌وهوای مکان، پارامترهای ضروری برای انتخاب مکان، عوامل تعیین‌کننده برای تخمین واقعی بار روزانه در یک مکان را در نظر می‌گیرد. بدون سوابق تقاضای انرژی، پروفیل های تقاضای برق و انرژی شهر (ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی) به صورت ساعتی، روزانه و ماهانه. این روش همچنین مشخصات فناوری ها و سایر پارامترهای کلیدی تصمیم گیری را برای طراحی بهتر و تحلیل اقتصادی نیروگاه خورشیدی PV در نظر می گیرد. مقایسه‌های ماژول‌های PV انتخاب شده در رابطه با خروجی انرژی، PRنسبت عملکرد، CF ضریب ظرفیت، و LCOE  هزینه یکسان‌سازی شده برق نیز ارائه شده‌اند.

 

اهداف این مطالعه عبارتند از:

 

  • ارائه یک روش طراحی موثر برای توسعه نیروگاه‌های خورشیدی PV خورشیدی با باتری‌های ذخیره‌سازی که به‌عنوان واحد پشتیبان/پایه به موازات شبکه موجود کار می‌کنند تا پایداری تامین و قابلیت اطمینان شبکه حفظ شود.
  • پتانسیل انرژی خورشیدی را در یک مکان ارزیابی کنید و سپس سهم آن در تامین برق را بررسی کنید.
  • انجام مطالعه امکان سنجی نیروگاه خورشیدی PV پیشنهادی برای تامین برق کینشاسا.
  • نشان دهید که چگونه “کارایی ماژول خورشیدی PV و تعیین زاویه شیب بهینه” در محل انتخاب شده، امکان به دست آوردن انرژی خروجی بهینه، PR و CF بالاتر و LCOE رقابتی را فراهم می کند.
  • تامین برق تمیز و مقرون به صرفه برای کینشاسا و رفع قطعی برق، کاهش بار و خاموشی در حال حاضر اکثر ساکنان و صنعت کینشاسا با آن مواجه هستند.
  • یک سیستم پشتیبان قابل اعتماد برای منبع تغذیه بدون وقفه پیشنهاد کنید.

 

داده‌های جمع‌آوری‌شده از منابع معتبر مختلف و آن‌هایی که بازسازی شده‌اند، بر اساس مصاحبه‌های نیمه ساختاریافته انجام‌شده با سهامداران کلیدی بخش برق DRC، در طراحی و تحلیل اقتصادی برای این مطالعه موردی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته‌اند.

 

وضعیت برق در کینشاسا

کینشاسا، پایتخت جمهوری دموکراتیک کنگو، به شدت بر برق تولید شده در استان همسایه خود، کنگو مرکزی، برای تامین برق ساکنان و صنایع خود متکی است. منبع اصلی تامین برق در شهر انرژی آبی است که 98 درصد از کل مصرف برق را به خود اختصاص می دهد. تقاضای برق در شهر حدود 1000 مگاوات برآورد شد و تنها 45 درصد از این تقاضا توسط شرکت ملی تاسیسات (SNEL) تامین می شود. این باعث کسری برق برای برق می شود

 

روش شناسی

این مقاله یک رویکرد جدید از طریق یک روش طراحی موثر برای توسعه نیروگاه‌های PV خورشیدی با باتری‌های ذخیره‌سازی ارائه می‌دهد که به‌عنوان واحد پشتیبان/پایه به موازات ژنراتورهای برق موجود برای حفظ ثبات و قابلیت اطمینان عرضه می‌شوند. تازگی این مقاله بر روی یک روش مهندسی نهفته است که قادر به تعیین موثر خروجی انرژی PV و باتری “زمان واقعی”، نسبت عملکرد سیستم پیشنهادی، ضریب ظرفیت آن، NPV، LCOE و SPP با توجه به

wHandNews Image - یک روش طراحی موثر برای نیروگاه‌های فتوولتائیک خورشیدی PV متصل به شبکه برای قابلیت اطمینان شبکه توزیع با وجود بانک باتری

نتایج و بحث

در این مطالعه، از ماژول‌های PV SunPower برای تامین برق شهر کینشاسا استفاده می‌شود تا کسری انرژی آن را پوشش دهد و وابستگی آن به منبع تغذیه نیروگاه‌های برق آبی Inga و Zongo را کاهش دهد. نیروگاه خورشیدی PV پیشنهادی برای تداوم تامین به باتری ها متکی است و از شبکه اصلی به عنوان نیروی پشتیبان دوم استفاده می کند. بر اساس محاسبات مهندسی، ظرفیت تولید مورد نیاز این نیروگاه فتوولتاییک 1560 مگاوات پیک برای تامین کسری انرژی 5425 مگاوات ساعت در روز مشخص شد.

 

نتیجه گیری و توصیه ها

این مقاله روشی مبتنی بر یک رویکرد ریاضی را مورد بحث قرار می‌دهد که می‌تواند در همه جای دنیا توسط نصاب‌های PV برای طراحی و توسعه نیروگاه‌های PV خورشیدی در مقیاس بزرگ، با تکیه بر باتری‌ها و شبکه اصلی برای تداوم و قابلیت اطمینان، استفاده شود. مطالعه انجام شده تاکیدی بر وضعیت برق شهر کینشاسا دارد که در آن تنها 45 درصد از مشتریان نهایی به برق دسترسی دارند. با وجود پتانسیل عظیم سیستم های برق آبی در کشور و کنگو

 

بیانیه مشارکت نویسنده CRediT

Arcell Lelo Konde داده‌ها را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کرد، تجزیه و تحلیل شبیه‌سازی و یافته‌های تحقیقاتی گزارش‌شده در این دست‌نوشته را انجام داد و نتایج را تفسیر کرد، کل محتوای این دست‌نوشته را نوشت و بازبینی‌های عمده‌ای را در این مقاله انجام داد. مصطفی دغباسی و مهمت کوسف کار را بررسی کردند و بر یافته‌های پژوهشی به‌دست‌آمده نظارت کردند تا مطمئن شوند که داده‌های جمع‌آوری‌شده، محتوا و ساختار این نسخه از استانداردهای انتشار پیروی می‌کند.

 

اعلامیه منافع رقابتی

نویسندگان اعلام می‌کنند که هیچ منافع مالی یا روابط شخصی رقیب‌ای ندارند که به نظر می‌رسد بر کار گزارش‌شده در این مقاله تأثیر بگذارد.

Arcell Lelo Konde دارای مدرک کارشناسی ارشد در مهندسی سیستم های انرژی از دانشگاه بین المللی قبرس با تخصص در سیستم های برق هیبریدی تجدید پذیر است. حوزه‌های تخصص او شامل انرژی‌های تجدیدپذیر، طراحی، مدل‌سازی، توسعه، بهره‌برداری، برنامه‌ریزی و راه‌اندازی سیستم‌های PV خورشیدی از کاربردهای برق کوچک تا مقیاس بزرگ، مزارع بادی و نیروگاه‌های برق آبی است.

نویسندگان: Arcell LeloKonde, MehmetKusaf, MustafaDagbasi

مترجم: مهدی پارساوند

 

تشریح گام به گام ساخت نیروگاه‌های خورشیدی از برنامه‌ریزی و طراحی تا ساخت و بهره‌برداری

ساخت نیروگاه‌های خورشیدی یک فرآیند پیچیده است که شامل چند مرحله مهم از برنامه‌ریزی تا بهره‌برداری می‌شود. در ادامه، مراحل ساخت نیروگاه خورشیدی را به صورت جامع ارائه میدهیم:

 

  • برنامه‌ریزی نیروگاه خورشیدی:

برای احداث نیروگاه خورشیدی نیاز به برنامه ریزی دقیق است که باید مولفه های زیر را در آن لحاظ کنیم.

الف. تعیین مکان زمین نیروگاه خورشیدی:

نخستین گام در برنامه‌ریزی ساخت نیروگاه خورشیدی، انتخاب مکان مناسب برای زمین نیروگاه خورشیدی است. عواملی مانند تابش خورشید، دما، شیب زمین، ارتفاع از سطح دریا و نوع ساختار زیستی زمین باید مورد بررسی قرار گیرند تا بالاترین راندمان را از نیروگاه خورشیدی داشته باشیم.

– انجام تحلیل‌های سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای بهینه‌سازی موقعیت فیزیکی نیروگاه یکی از اقدامات شرکت آرا نیرو برای انتخاب بهترین گزینه برای زمین نیروگاه خورشیدی میباشد.

مکان ایده‌آل برای نیروگاه خورشیدی نیاز به ویژگی‌های مشخصی دارد که می‌تواند به بهینه‌ترین عملکرد و بهره‌وری از انرژی خورشیدی منجر شود. در زیر، مشخصات کامل‌تری از یک مکان ایده‌آل برای نیروگاه خورشیدی آورده شده است:

 

۱. موقعیت جغرافیایی:

الف. عرض جغرافیایی:

– مکان با عرض جغرافیایی بالا (بین ۰-۲۰ درجه)، به ویژه در نزدیکی استوا، برای بهره‌وری بیشتر از تابش خورشیدی انتخاب می‌شود که البته در ایران مطابق با بررسی های دقیق و تجربیات کاری شرکت آرا نیرو فلات مرکزی ایران بهترین موقعیت برای احداث نیروگاه خورشیدی میباشد.

 

ب. تاثیر شیب زمین در مکان نیروگاه خورشیدی:

– زمین با شیب کم تا متوسط به منظور جلوگیری از سایه‌افکنی و افزایش زمان تابش مستقیم خورشید راهگشا خواهد بود. البته در مواردی که شیب زمین قابل اصلاح باشد تیم آرا نیرو با روش کوبش و خاکبرداری و خاکریزی اقدام به اصلاح شیب زمین میکند.

 

۲. تاثیر شرایط هواشناسی در علمکرد نیروگاه خورشیدی :

الف. روزهای آفتابی:

– منطقه با تعداد روزهای آفتابی سالانه بالا، برای افزایش تولید انرژی نیروگاه خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است و تیم آرا نیرو استان های های سمنان، همدان، فارس، یزد، کرمان را از استان های دارای اولویت نیروگاه خورشیدی میداند.

 

ب. دمای محیط:

– دماهای مناسب (معمولاً بین ۲۵-۳۵ درجه سانتی‌گراد) برای بهینه‌سازی عملکرد پنل‌های خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است. چراکه با بالاتر رفتن دما از میزان راندمان نیروگاه خورشیدی کاسته خواهد شد.

 

ج. نقطه شروع یخ‌زدگی:

– مکان با نقطه شروع یخ‌زدگی ملایم به منظور کاهش خطرات یخ‌زدگی بر روی پنل‌ها از مولفه های قابل اهمیت در شهرهای سردسیر به شمار می آید.

 

۳. تابش خورشید:

الف. تابش مستقیم:

– منطقه ای با نرخ بالاتر از تابش مستقیم خورشید برای افزایش تولید انرژی دارای اولویت است که فلات مرکزی ایران شامل این ویژگی میباشد.

 

ب. تابش پراکنده:

– تابش پراکنده خورشید مناسب به منظور حفظ تعادل حرارتی و افزایش پایداری تولید انرژی در طول روز یکی از مولفه هایی است که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. باید در نظر بگیریم با وجود تکنولوژی های جدید در پنل های خورشیدی که اثر سایه را کاهش داده و از تکنولوژی های پنل های دوطرفه بهره برده است، در نظر گرفتن اثر تابش پراکنده قابل چشم پوشی نخواهد بود.

۴. خاک و زمین‌شناسی:

الف. نوع خاک:

– خاک مناسب با نفوذپذیری خوب و انعطاف‌پذیری کافی برای نصب ستون‌ها و حفر چاه‌ها جهت آماده سازی زمین نیروگاه خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است.

 

ب. ساختار زمین:

– زمین با ساختار مناسب جهت نصب پایه‌ها و سازها بدون نیاز به تغییرات زیاد میتواند هزینه های تمام شده نیروگاه خورشیدی را کاهش دهد.

 

۵. دسترسی به شبکه برق سراسری:

 

الف. نزدیکی نیروگاه خورشیدی به خطوط برق و پست برق منطقه ای:

– انتخاب مکان در نزدیکی به خطوط انتقال برق سراسری یا پست برق منطقه ای برای اتصال به شبکه برق به صورت کارآمد میتواند هزینه های اتصال به شبکه نیروگاه خورشیدی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و البته مانع از اتلاف انرژی نیروگاه خورشیدی شود و به تبع آن به افزایش درامد نیروگاه کمک کند.

 

۶. محافل اجتماعی و حقوقی:

الف. حمایت محلی:

– حمایت اجتماعی و محلی برای افزایش امکانات نیروگاه و حل اختلافات محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است. یک مثال برای درک بهتر این موضوع تجربه شرکت آرا نیرو در پروژه 10 مگاواتی یزد است که به دلیل عدم توجیه افراد محلی در مورد ویژگی های نیروگاه خورشیدی برای مقطعی احداث پروژه به تعویق افتاد که با تشکیل جلسات متعدد همراه با دهیاری منطقه و توجیه افراد محلی پذیرش لازم برای احداث نیروگاه محقق شد.

 

ب. مجوزها و مقررات محلی برای احداث نیروگاه خورشیدی:

– مطالعات دقیق در مورد مجوزها و مقررات محلی و ملی برای اطمینان از پایداری حقوقی پروژه از اهمیت بالایی برخوردار است. کمااینکه شرکت آرا نیرو با موارد زیادی مواجه شده که کارفرما و سرمایه گذار در مقطع دریافت مجوزات به بن بست رسیده بودن فقط به دلیل اینکه زمین نیروگاه را منطبق با قوانین و مقررات محلی انتخاب نکرده بودند.

 

۷. مسائل محیطی:

الف. تأثیرات زیست‌محیطی:

– ارزیابی دقیق تأثیرات زیست‌محیطی و اجرای اقدامات لازم و تعدیل محیطی میتواند ما را در دریافت مجوز محیط زیست که از اساسی ترین مجوزات لازم برای احداث نیروگاه خورشیدی است یاری دهد که با مشاوره با تیم متخصص آرانیرو این مهم در دسترس خواهد بود.

 

همه این موارد به عنوان یک تجمیع از شرایط ایده‌آل در نظر گرفته می‌شوند تا بهترین مکان برای احداث نیروگاه خورشیدی را تعیین کنیم تا عملکرد بهینه نیروگاه خورشیدی را ایجاد نماییم.

نیروگاه خورشیدی آرانیرو araniroo - تشریح گام به گام ساخت نیروگاه‌های خورشیدی از برنامه‌ریزی و طراحی تا ساخت و بهره‌برداری

ب. مطالعات فنی-اقتصادی نیروگاه خورشیدی:

در اجرای مطالعات دقیق فنی-اقتصادی درخصوص ابعاد نیروگاه، توان تولید نیروگاه خورشیدی، هزینه‌ها و بازگشت سرمایه براورد می‌شود.

مطالعات فنی-اقتصادی نیروگاه خورشیدی شامل موارد زیر میشود:

– انجام مطالعات دقیق بر اساس توان تولید مورد انتظار، هزینه‌های سرمایه‌گذاری، هزینه‌های نگهداری و نظارت بر نیروگاه خورشیدی.

– ارزیابی فناوری‌های خورشیدی مناسب با توجه به شرایط مکانی پروژه.

 

مطالعات فنی-اقتصادی یکی از گام‌های حیاتی در فرآیند برنامه‌ریزی و ساخت نیروگاه‌های خورشیدی است که با هدف ارزیابی و تحلیل دقیق تکنیکال و اقتصادی پروژه انجام می‌شود. این مطالعات به منظور اطمینان از اجرای موفقیت‌آمیز پروژه و بهره‌وری بهینه از سرمایه‌گذاری‌ها صورت می‌گیرد. در زیر، جزئیات بیشتری از مراحل مطالعات فنی-اقتصادی در ساخت نیروگاه خورشیدی آورده شده است:

 

۱. ارزیابی توان تولید:

الف. شناخت نیازهای انرژی در منطقه تحت بررسی:

– انجام مطالعات دقیق برای شناسایی نیازهای انرژی منطقه و توان تولید مورد انتظار میتواند ما را در ارزیابی اقتصادی نیروگاه خورشیدی و ریسک سرمایه گذاری در آینده یاری دهد. طبیعتا احداث نیروگاه خورشیدی در مناطقی چون شهرهای صنعتی و شهرک های صنعتی که دارای تقاضا بالای برق هستن میتواند ما را در فروش برق نیروگاه خورشیدی در سال های بهره برداری با میزان درامد بالاتر کمک کند.

 

ب. انتخاب تکنولوژی:

– ارزیابی تکنولوژی‌های مختلف نیروگاه‌های خورشیدی مانند فتوولتائیک PV، یا سیستم های مبتنی بر گرمایش خورشیدیCSP) ) و انتخاب بهترین گزینه با توجه به شرایط محلی باعث توجیه پذیری طرح منطبق بر نرخ تولید بالاتر و میزان درامد بیشتر نیروگاه خورشیدی خواهد بود.

 

۲. تحلیل هزینه‌های ساخت و احداث نیروگاه خورشیدی:

الف. هزینه‌های سرمایه‌ای:

– تخمین هزینه‌های احداث، نصب و راه‌اندازی تجهیزات و زیرساخت‌های نیروگاه خورشیدی.

ب. هزینه‌های عملیات و نگهداری نیروگاه خورشیدی:

– محاسبه هزینه‌های نگهداری و عملیات به منظور برآورد هزینه‌های سالانه بهره‌برداری از نیروگاه خورشیدی که البته بسیار ناچیز میباشد.

ج. تخمین هزینه‌های سوخت و نیرو:

– بررسی هزینه‌های مرتبط با سوخت یا نیروی لازم برای عملیات نیروگاه خورشیدی.

 

۳. بازده سرمایه:

الف. بازگشت سرمایه (ROI)

– محاسبه دقیق بازگشت سرمایه و تخصیص زمانی این بازگشت در سررسید سرمایه‌گذاری یک شاخص اساسی در طرح توجیهی نیروگاه خورشیدی میباشد.

 

ب. ارزیابی اقتصادی:

– تحلیل شاخص‌های اقتصادی مانند ارزش خالص حال NPV و نرخ بازده داخلی IRR جهت ارزیابی اقتصادی پروژه قابل اهمیت میباشد.

 

۴. اثرات محیطی:

 

الف. تحلیل چرخه حیات محصول (LCA) :

– انجام تحلیل چرخه حیات محصول برای بررسی اثرات محیطی از زمان تولید تا دوره بهره‌برداری نیز از اهمیت بالایی در محاسبات اقتصادی نیروگاه خورشیدی برخوردار است چچراکه طول عمر مفید پنل های خورشیدی بالای 30 سال است و تولید کننده ها دست کم 25 سال گارانتی تعویض برای آن درنظر میگیرند.

 

ب. پایداری اجتماعی ناشی از احداث نیروگاه خورشیدی:

– بررسی تأثیرات اجتماعی مثبت و منفی پروژه و ایجاد راهکارهای بهبود یکی از شاخص های اثرگذار در طرح اقتصادی پروژه میباشد.

 

۵. ریسک‌ها و مدیریت آن در ساخت نیروگاه خورشیدی:

الف. شناسایی ریسک‌ها:

– تشخیص و شناسایی ریسک‌های مرتبط با عملکرد فنی، اقتصادی، و محیطی نیروگاه خورشیدی.

 

ب. مدیریت ریسک:

– طراحی استراتژی‌ها و راهکارهای مدیریتی برای کاهش و مدیریت بهینه ریسک‌های نیر.گاه خورشیدی.

 

تیم آرا نیرو با انجام این تحقیقات و تحلیل‌ها، به تصمیم‌گیری بهینه در مورد ادامه یا تغییر جهت پروژه و همچنین مشخص نمودن بهترین شرایط سرمایه‌گذاری کمک می‌کند. این مرحله اطمینان حاصل می‌کند که پروژه نیروگاه خورشیدی نه تنها از نظر تکنیکی بلکه از نظر اقتصادی نیز موفق و پایدار باشد.

تجهیز نیروگاه خورشیدی آرانیرو  - تشریح گام به گام ساخت نیروگاه‌های خورشیدی از برنامه‌ریزی و طراحی تا ساخت و بهره‌برداری

ج. مجوزهای لازم برای احداث نیروگاه خورشیدی:

بدست آوردن مجوزهای لازم از مراجع مختلف، از جمله محیط ‌زیست، منابع طبیعی، ساتبا، شرکت توزیع برق منطقه ای، و در صورت لزوم مجوز از جهاد کشاورزی و یا شهرسازی جزء مراحل اساسی برنامه‌ریزی ساخت نیروگاه خورشیدی است.

با توجه به اهمیت بالای احداث نیروگاه خورشیدی و رشد سریع این صنعت در ایران، تأمین مجوزات لازم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این زمینه، به مجوزات ضروری که برای احداث نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه در ایران لازم است، توجه خواهیم کرد:

 

۱. مجوزهای محیطی:

مجوز ارزیابی تأثیرات زیست‌محیطی  (EIA)

– اخذ مجوز ارزیابی تأثیرات زیست‌محیطی از سازمان حفاظت محیط زیست.

 

 

۲. مجوزهای بنیادین:

الف. مجوز احداث:

– تقاضای مجوز احداث از سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری برق ایران(ساتبا).

 

ب. مجوز تأسیس:

– دریافت مجوز رسمی تأسیس از ساتبا.

 

۳. مجوزهای انرژی و برق:

– مجوز اتصال به شبکه:

– اخذ مجوز اتصال به شبکه برق از شرکت برق منطقه ای.

 

۴. مجوزهای اجتماعی و مشارکت محلی:

الف. مجوز مشارکت محلی:

– برقراری توافقات و درخواست مجوز مشارکت محلی از اداره کل امور برنامه‌ریزی استان.

ب. مجوز مشاوره با اجتماع:

– برگزاری جلسات مشاوره با جامعه محلی و درخواست مجوزهای مربوطه.

 

۵. مجوزهای فنی و اجرایی:

الف. مجوز طراحی و اتصال به شبکه:

– تقدیم درخواست مجوز طراحی به سازمان ساتبا.

ب. مجوز ساخت:

– اخذ مجوزهای لازم برای شروع فعالیت‌های ساخت از سازمان منابع طبیعی یا شهرک های صنعتی یا شهرک های خورشیدی.

 

۶. مجوزهای ایمنی و بهداشت:

الف. مجوز ایمنی و بهداشت شغلی:

– تقاضای مجوز ایمنی و بهداشت شغلی از سازمان تامین اجتماعی کشور.

 

۷. مجوزهای مالی و بانکی برای دریافت تسهیلات:

 

الف. مجوز سرمایه‌گذاری:

– دریافت مجوز سرمایه‌گذاری از سازمان برنامه و بودجه کشور.

ب. مجوزهای بانکی:

– بررسی و تأیید مجوزهای بانکی از بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران.

 

۸. مجوزهای اطفاء حریق:

الف. مجوز اطفاء حریق:

– اخذ مجوز اطفاء حریق از سازمان آتش‌نشانی شهرداری مربوطه.

 

۹. تصاویر محلی:

الف. مجوز تصاویر ماهواره‌ای:

– درخواست و دریافت مجوز تصاویر ماهواره‌ای از سازمان نقشه‌برداری کشور.

 

با رعایت و تأمین این مجوزات، احداث نیروگاه خورشیدی در ایران با روند قانونی و بهره‌وری بیشتر امکان‌پذیر خواهد بود. تأمین این مجوزات نقطه کلیدی در جهت اجرای موفق پروژه نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه است.

آرانیرو تجهیز نیروگاه خورشیدی - تشریح گام به گام ساخت نیروگاه‌های خورشیدی از برنامه‌ریزی و طراحی تا ساخت و بهره‌برداری

  • طراحی نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک:

طراحی مهندسی نیروگاه خورشیدی شامل موارد زیر میباشد:

 

الف. طراحی مهندسی نیروگاه خورشیدی:

تخصیص نیروی مهندسی برای طراحی دقیق الکتریکال و مکانیکال نیروگاه خورشیدی از جمله مراحل مهم در این حوزه است.

 

ب. تهیه تجهیزات نیروگاه خورشیدی:

انتخاب و خرید تجهیزات نیروگاه از جمله پنل‌های خورشیدی، اینورترها، و سیستم‌های ترانسفورماتور و انتقال انرژی به شبکه برق سراسری و دیگر تجهیزات شامل استراکچر و کابل و اتصالات و تابلو های حفاظتی نیروگاه خورشیدی در سمت DC و AC  صورت می‌گیرد.

 

  • ساخت نیروگاه خورشیدی:

تجهیز کارگاه نیروگاه خورشیدی شامل فنسینگ زمین نیروگاه و تسطیح و کانال کشی زمین نیروگاه خورشیدی و اجرای سیستم های روشنایی و نظارت تصویری و ساختمان های مربوطه که به شرح زیر میباشد.

 

الف. حفاری و زیرساخت:

شامل حفاری چاه‌های ارت و کانال های کابل های خورشیدی و دیگر کابل ها، نصب ستون‌ها و ساخت سازه برای نصب پنل‌های خورشیدی.

 

ب. نصب تجهیزات:

نصب پنل‌های خورشیدی، اینورتر و سیستم‌های حفاظتی و اتصال به شبکه نیروگاه خورشیدی.

 

ج. تست و راه‌اندازی:

اجرای آزمون‌ها و تست‌های لازم جهت اطمینان از صحت عملکرد نیروگاه خورشیدی.

 

  • بهره‌برداری نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک :

 

الف. اتصال نیروگاه خورشیدی به شبکه برق سراسری:

ارتباط نیروگاه خورشیدی با شبکه برق سراسری و اتصال به آن از طریق پست پاساژ.

 

ب. نظارت و نگهداری نیروگاه خورشیدی :

تدابیر لازم برای نگهداری و نظارت دائمی بر نیروگاه به منظور حفظ بهره‌وری و عملکرد بهینه نیروگاه خورشیدی.

 

ج. گزارش‌دهی و پیشرفت نیروگاه خورشیدی :

ارائه گزارش‌های دوره‌ای و پیشرفت‌ها به مراجع مربوطه و ارتقاء عملکرد با توجه به بازخوردها از طریق بازدیدهای دوره ای و بررسی منظم سیستم مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی.

 

این پروسه به عنوان یک راهنمای کلی برای ساخت نیروگاه‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته، هر پروژه نیازها و چالش‌های خاص خود را دارد و نیاز به تنظیمات خاص خود که در هر یک از مراحل، تیم متخصص آرا نیرو آن را در نیروگاه خورشیدی موردنظر اعمال خواهد کرد.

نویسنده: مهدی پارساوند