فرمت فایل : docx

حجم : 3691

صفحات : 130

گروه : برق ،الکترونیک و مخابرات

توضیحات محصول :

پروژه تولیدات پراکنده نیروگاه های (DG)

مهندسی برق – قدرت

چکیده:

تولید پراکنده گرایش جدیدی در تولید توان الکتریکی است این ایده به مصرف کننده های الکتریسیته که الکتریسیته مورد نیازشان را خودشان تولید می کنند این اجازه را می دهد که اضافه توان الکتریکی شان را به شبکه توان بفرستند بسیاری از کارخانجات ادارات و خصوصا" بیمارستانها نیاز به منابعی با قابلیت اطمینان بالا برای تولید الکتریسیته و سیستمهای گرمایی هواساز و آبگرم دارند برای بالا بردن اطمینان منابع تغذیه و کاهش هزینه ها برخی ادارات و کارخانجات از تولید ترکیبی یا کارخانجات انرژی کلی استفاده می کنند که اغلب از مواد اضافی نظیر آشغال چوب یا گرمای اضافی حاصل از یک فرآیند صنعتی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند در برخی موارد الکتریسیته از یک سوخت تغذیه شده به صورت محلی مانند گاز طبیعی یا گازوئیل تولید می شود وسپس از گرمایی اضافی منبع انرژی گرمایی ژنراتور برای فراهم آوردن آب داغ و نیز گرمایش صنعتی استفاده می کنند هنگامی که یک فرآیند صنعتی نیازمند مقادیر زیادی گرمایی است که از منابع غیر الکتریکی نظیر سوختهای فسیلی تامین می شود استفاده از یک کارخانه تولید ترکیبی مقرون به صرفه است

تاکنون مسایل نظارتی وتکنولوژیکی بدین مفهوم بوده است که الکتریسیته تولید شده توسط مصرف کننده های خانگی را نمی توان به راحتی و بدون خطر با تغذیه توان ورودی همراه کرد شرکتهای الکتریکی بایستی توانایی جداسازی بخش های شبکه برق را داشته باشند وقتی یک خط از کار می افتد کارگران بایستی از قطع بودن برق قبل از کار روی آن مطمئن باشند آنها همچنین وقت زیادی را صرف می کنند تا کیفیت برق را در شبکه شان حفظ کنند تاسیسات پراکنده برق هم می تواند کنترل این موارد را مشکلتر می کند با ظهور تجهیزات الکترونیک قدرت با قابلیت اطمینان بالا نصب تجهیزات تولید ترکیبی حتی با اندازه های خانگی اقتصادی و بی خطر شده است این تاسیسات می توانند آب داغ خانگی الکتریسیته و گرمایش خانگی را تولید کنند و انرژی اضافی را به شرکت برق بفروشند پیشرفت در الکترونیک موجب ساده شدن دسترسی به مسایل امنیتی و کیفی شرکتهای الکتریکی شده است

واژه های کلیدی :

تولید پراکنده

پیل سوختی

توربین بادی

توربین گازی

انرژی گرمایی

بیوماس

میکروتوربین

رله های جریان

سیستم کنترل

مقدمه

در سیستم‌های بهم پیوسته برق، با توجه به صرفه‌جویی‌های مقیاس ، تولید انرژی الكتریكی بصورت مركزی و توسط نیروگاه‌های بزرگ صورت می‌گیرد. در سال‌های اولیه پیدایش سیستم‌های بهم پیوسته، معمولاً سیستم با رشد سالانه حدود 6 الی 7 درصدی در مصرف انرژی الكتریكی مواجه بود. در دهه 1970 مباحثی از قبیل بحران نفتی و مسائل زیست‌محیطی مشكلات جدیدی را برای صنعت برق مطرح نمودند، به‌گونه‌ای كه در دهه 1980 این فاكتورها و تغییرات اقتصادی، منجر به كاهش رشد بار به حدود 6/1 الی 3 درصد در سال شدند. در همین زمان هزینه انتقال و توزیع انرژی الكتریكی نیز به طرز قابل توجهی افزایش یافت. لذا تولید مركزی توسط نیروگاه‌های بزرگ، اغلب به دلیل كاهش رشد بار، افزایش هزینه انتقال و توزیع، حاد شدن مسائل زیست محیطی و تغییرات تكنولوژیكی و قانون‌گذاری‌های مختلف غیر عملی شدند.

در دهه‌های اخیر، تجدید ساختار صنعت برق و همچنین خصوصی‌سازی این صنعت، مطرح و در برخی كشورها اعمال گشته است. طی این مدت، به خاطر بالا بردن بازده بهره‌برداری و تشویق سرمایه‌گذاران، صنعت برق دستخوش تغییرات اساسی از لحاظ مدیریت و مالكیت گردیده است، به طوریكه برای ایجاد فضای رقابتی مناسب، بخش‌های مختلف آن از جمله تولید، انتقال و توزیع از هم مستقل گردیده‌اند. در محیط تجدید ساختار یافته صنعت برق، متقاعد نمودن بازیگران بازار به سرمایه‌گذاری در پروژه‌های چندین میلیارد دلاری تولید و انتقال توان آسان نیست.

این تغییر و تحولات از یك طرف و همان‌طور كه قبلاً نیز اشاره شد، عواملی همچون آلودگی محیط‌زیست، مشكلات احداث خطوط انتقال جدید و پیشرفت فناوری در زمینه اقتصادی نمودن ساخت واحدهای تولیدی در مقیاس كوچك در مقایسه با واحدهای تولیدی بزرگ از طرف دیگر، باعث افزایش استفاده از واحدهای تولیدی كوچك تحت عنوان "تولیدات پراكنده " كه به طور عمده به شبكه‌های توزیع متصل شده و نیازی به خطوط انتقال ندارند، گردیده است .

اكثر تكنولوژی‌های تولید پراكنده در جنبه های متعدد مانند عملكرد، اندازه و قابلیت گسترش، انعطاف پذیر هستند. ضمن اینكه استفاده از تولید پراكنده باعث یك عكس‌العمل قابل انعطاف به مقداردهی قیمت برق می گردد.

شبكه‌های توزیع معمولاً به صورت شعاعی طراحی می‌شوند كه هیچ ژنراتوری در سمت بار وجود ندارد. بنابراین وجود ژنراتور در شبكه توزیع روی توان جاری شده و شرایط ولتاژ بار و تجهیزات شبكه الكتریكی تأثیر می گذارد و این می‌تواند روی پارامترهای عملكردی سیستم، تأثیر مثبت یا منفی داشته باشد .

انرژی الكتریكی تولیدی توسط تولیدات پراكنده در اكثر كشورهای پیشرفته، تحول عظیمی در سیستم‌های تولید و انتقال انرژی بوجود آورده كه تمام نیازها و مزایای پایه تولید و انتقال در موارد فنی، آكادمیك و بازرگانی را برآورده می‌كند.

تولید پراكنده انرژی اصطلاح جدیدی نیست. از آغازین روزهایی كه بشر برای رفع نیاز خود، به انواع مختلف انرژی نیاز داشت، تولید پراكنده شكل گرفته است، چرا كه این انرژی عملاً در نزدیكی محل مصرف آن‌ تولید می‌شود. تولیدات پراكنده به صورت محلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به این‌كه این تولیدات نزدیك به مراكز مصرف می‌باشند، نیازی به انتقال انرژی الكتریكی خروجی آن‌ها در مسافت‌های طولانی وجود ندارد. هرچه مصرف‌كننده به تولیدكننده نزدیك‌تر باشد، هزینه تأمین انرژی الكتریكی نیز كاهش خواهد یافت.

این مباحث و مسائل باعث شده است كه تولید پراكنده به عنوان یك انتخاب مناسب جهت تولید و پاسخگویی به افزایش تقاضای مصرف مطرح گردد.

تحقیقات انجام شده توسط مراكز تحقیقاتی بیانگر استفاده بیش از 25 درصد انرژی الكتریكی تولیدی توسط تولیدات پراكنده تا سال 2010 می باشد. همچنین این رقم طبق تحقیقات NGF تا 30 درصد نیز پیش‌بینی شده است .

در آمریكا و اروپا تولید پراكنده به یك راه‌حل ممكن فنی و مالی، برای مصرف‌كنندگان و تولیدكنندگان تبدیل شده و اعتبار و اطمینان تهیه برق را بسیار بهبود بخشیده است. در اكثر كشورها، تولید پراکنده حدود 10 درصد ظرفیت نصب شده تولید را تشكیل می‌دهد، اما در كشورهایی نظیر هلند و دانمارك این روش بیش از 30 تا 40 درصد ظرفیت نصب شده را شامل می‌شود. در برخی كشورها نیز مانند استرالیا، پیش‌بینی می‌گردد تا سال 2010 حدود 78 درصد برق این كشور بر اساس انرژی تولیدی توسط این سیستم نوین باشد .

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول 1

معرفی سیستم‌های (تولید پراكنده ( 1

1-1 تعریف تولید پراكنده 2

1-2 اهداف استفاده از تولیدات پراكنده 3

1-3 علل رویكرد به منابع تولید پراكنده 4

1-4 علل رویكرد به منابع تولید پراكنده در ایران 5

1-5 مزایای استفاده از تولید پراكنده 5

1-5-1 مزایای اقتصادی تولید پراکنده از دید مشتركین 6

1-5-2 مزایای اقتصادی تولید پراکنده از دید شركت توزیع الكتریكی 7

1-6 معایب استفاده از تولیدات پراكنده 7

1-7ساختار تولید پراکنده 8

1-8 اثرات زیست محیطی استفاده از منابع تولید پراكنده 9

فصل دوم 13

مروری بر انواع سیستم‌های 13

تولید پراكنده 13

2-1 معرفی انواع تولید پراکنده 14

2-1-1 ماشین حرارتی داخلی 14

2-1-2 توربین احتراقی یا گازی 15

2-1-3 میكروتوربین 15

2-1-4 پیل سوختی 16

2-1-5 توربین بادی 19

2-1-5-1 مزایای بهرهبرداری از انرژی باد 21

2-1-6 فتوولتائیک 22

2-1-7 انرژی گرمایی خورشیدی 24

2-1-8 زمین گرمایی 24

2-1-8-1 فرآیند تولید برق در نیروگاه زمین گرمایی 25

2-1-9 چرخ لنگر 27

2-1-10 واحدهای آبی کوچک 27

2-1-11 بیوماس 28

2-2 جایگاه انرژی‌های مختلف در جهان 29

2-3 پتانسیل منابع تولید پراكنده در ایران 33

فصل سوم 34

بررسی پایداری سیستم های قدرت ( از دید:کلی، فرکانس،ولتاژ) 34

3-1 انواع پدیده گذرا در سیستم های قدرت 35

3-2 دسته بندی حالتهای گذرا 36

3-3 پایداری دینامیکی سیستم های قدرت 38

3-3-1 معادلات اساسی 41

3-3-2 روشهای حل عددی 42

3-3-2-1 اعمال قاعده انتگرال گیری برای سلف و خازن 42

3-3-2-2 تفسیر مدل الكتریكی برای روش انتگرال گیری عددی 43

3-4 بررسی دقت روشهای عددی به منظور انتخاب روش مناسب 45

3-4-1 روش پاسخ فركانسی 45

3-5 کنترل توان راکتیو 50

3-6 انتقال توان الکتریکی 51

3-7 ورودی شبکه 51

3-8 تلفات 51

3-9 خروجی شبکه 52

3-10 نگرانی های سلامتی 52

3-11 مقدمه ای بر سیستمهای كنترل در نیروگاهها 52

3-11-1 فیلدباس 53

3-11-2 سیستم كنترل توزیع یافته (DCS) 58

3-12نگاهی كلی بر تجهیزات حفاظتی 60

3-12-1 خطاهای اتصال كوتاه 60

3-13 انواع رله های حفاظتی 61

3-13-1 رله های اضافه جریان 61

3-13-1-1 رله های اضافه جریان- اتصال كوتاه 62

3-13-1-2 مشخصه قطع رله های اضافه جریان 62

3-13-1-3 هماهنگ كردن رله های اضافه جریان 63

3-13-1-4 رله های حفاظت اتصال زمین 64

3-13-2 حفاظت دیستانس 64

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

3-13-2-2 روش دیگری برای تنظیم رله های دیستانس 66

3-13-2-3 برخی مشكلات و محدودیت های حفاظت دیستانس 67

3-13-2-4 نگاه كلی به انواع رله های دیستانس 67

3-13-2-5 تشخیص نوسان 69

3-13-2-6 اصول حفاظت پشتیبان رله دیستانس 71

3-13-2-7 مشكلات رله دیستانس 73

3-13-2-7-1 تزریق جریان 73

3-13-2-7-2 خروج جریان 74

3-13-2-7-3 خطهای دو مداره 75

3-13-2-7-4 یك مثال كوتاه 76

3-13-3 رله های اضافه بار حرارتی 76

3-13-4 رله های اضافه-كاهش فركانس 78

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

3-13-6 حفاظت دیفرانسیل 79

3-14 سیستمهای اندازه گیری ماهواره ای 79

3-14-1 سیستم اندازه گیر فازور (PMU) 80

3-14-2 سیستم حفاظتی در سطح وسیع 82

فصل چهارم 84

بهبود ساختار شبكه برق با استفاده از قابلیت‌های تولید پراكنده و امكان‌سنجی نصب این منابع در ایران 84

4-1 مقدمه 85

4-2 تعریف منابع تولید پراكنده در كشورهای مختلف جهان: 86

4-3 موانع و مشكلات توسعه منابع تولید پراكنده در دنیا 87

4-3-1 موانع وراهکارها 88

4-3-1-1 راهكارهای كاهش موانع فنی 91

4-3-2 راهكارهای كاهش موانع تجاری 91

4-3-3 راهكارهای كاهش موانع قانونی 92

4-4 مطالعات ابتدایی تولید پراكنده در ایران 92

4-5 دلایل رویكرد به منابع تولید پراكنده در ایران: 93

4-6 ظرفیت های بالقوه منابع تولید پراكنده در ایران: 93

4-7 نتیجه‌گیری 94

فصل پنجم 96

طرح توجیهی فنی – اقتصادی یک مولد تولید پراکنده DG 96

5-1 مقدمه 97

5-2 بررسی بازار 98

 5-3 توجیه اقتصادی و فنی سرمایه گذاری در تولیدات پراكنده 98

5-4 انواع مولدهای گازسوز 101

5-4-1 موتورهای رفت و برگشتی 101

5- 4-2 مكانیزم 102

5-4-3 انواع موتورهای رفت و برگشتی 103

5-4-4 آلایندگی در موتورهای رفت و برگشتی 105

5-5 مطالعات مالی، اقتصادی طرح 107

5-5-1محصولات 107

5-5-2 محاسبه در آمد های سالیانه 108

5-5-3 محاسبه هزینه ها 110

5-5-3-1 زمین 110

5-5-3-2 عملیات ساختمانی 110

5-5-3-3 تاسیسات 111

5-5-3-4 ماشین آلات 112

5-5-3-5 هزینه های قبل از بهره برداری 113

5-5-3-6 برآورد کل هزینه های سرمایه گذاری اولیه 114

5-5-3-7 محاسبه هزینه مواد اولیه 114

5-5-3-8 هزینه تعمیرات و نگهداری و قطعات یدكی 116

5-5-3-9 هزینه پرسنلی 117

5-5-3-10 استهلاك 117

5-5-3-11 هزینه های سالانه بهره برداری 119

5-5-4 سرمایه در گردش 119

5-5-5 هزینه های سرمایه گذاری و راه اندازی طرح 120

5-5-6 منابع تامین وجوه 121

5-5-7 جدول تخصیص منابع 121

5-5-8 تسهیلات 123

5-6 پیش بینی سود و زیان سنواتی 124

5-7 پیش بینی تراز نامه 125

5-8 پیش بینی صورت جریان وجوه نقدی 126

5-9 خلاصه نتایج مطالعات طرح 127

منابع وماخذ 128

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول 1-1 تعاریف منابع تولید پراكنده در كشورهای مختلف جهان 2

جدول 1-2 سهم تولید پراکنده از تولید برق در جهان 3

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

جدول 1-4 غلظت گازهای خروجی از دودكش نیروگاه‌ها 11

جدول 1-5 كشورهای استفاده كننده از منابع تولید پراكنده و سیاست مربوط به كاربرد آن 12

جدول 2-1 منابع عمده تأمین انرژی و میزان مصرف آن‌ها در جهان 29

جدول 2-2 سوخت‌های فسیلی و میزان مصرف آن‌ها در جهان 29

جدول 2-3 انرژی‌های نو و میزان مصرف آن‌ها در جهان 29

جدول 2-4 فناوری‌های بكار رفته در تولیدات پراكنده 30

جدول 2-5 حداكثر توان تولید شده توسط تولیدات پراكنده در كشورهای مختلف 31

جدول 2-6 پتانسیل های موجود در كشور 33

جدول3- 1معادلات دیفرانس حاكم بر یك سلف در روشهای مختلف انتگرال گیری 43

جدول3- 2 معادلات دیفرانس حاكم بر یك خازن در روشهای مختلف انتگرال گیری 43

جدول 4-1 93

جدول 5-1میزان انتشار NOx از موتورهای رفت و برگشتی 106

جدول شماره5-2معرفی محصولات طرح 108

جدول شماره 5-3 محاسبه درآمدهای سالیانه 109

جدول شماره 5-4محاسبه هزینه خرید زمین 110

جدول شماره 5-5 عملیات ساختمانی 110

جدول شماره 5-6 تاسیسات 111

جدول شماره 5-7 عملیات ساختمانی و تاسیسات عمومی 111

جدول شماره 5-8ماشین آلات 112

جدول شماره 5-9 هزینه های قبل از بهره برداری 113

جدول شماره 5-10 برآورد هزینه های سرمایه گذاری 114

جدول شماره 5-11 محاسبه هزینه تامین مواد اولیه 115

جدول شماره 5-12 هزینه تعمیرات و نگهداری و قطعات یدكی 116

جدول شماره 5-13 هزینه بهره برداری 116

جدول شماره5-14هزینه پرسنلی 117

جدول شماره 5-15 استهلاك 118

جدول شماره 5-16 هزینه های سالانه بهره برداری 119

جدول شماره 5-17 سرمایه در گردش 120

جدول شماره 5-18 هزینه های سرمایه گذاری و راه اندازی طرح 120

جدول شماره 5-19 منابع تامین وجوه 121

جدول شماره 5-20 تخصیص منابع 122

جدول شماره5-21 تسهیلات 123

جدول شماره 5-22 پیش بینی سود و زیان سنواتی 124

جدول شماره 5-23 پیش بینی تراز نامه 125

جدول شماره 5-24 پیش بینی صورت جریان وجوه نقدی 126

جدول شماره 5-25 خلاصه نتایج مطالعات طرح 127

فهرست اشکال

عنوان صفحه

نمودار 1-1 تولید پراکنده 8

شكل 2-1 اجزاء میكروتوربین‌ها 16

شكل 2-3 پیل سوختی پلیمری 18

شكل 2-4 مقایسه انواع مختلف پیل سوختی و یون جابجا شونده 18

شكل 2-5 پیل سوختی در كاربری‌های خانگی 19

شكل 2-6 اجزاء توربین بادی 20

شكل 2-7 عملكرد سیستم‌های فتوولتائیك 23

شكل 2-8 نرخ افزایش استحصال انرژی از باد و فتوولتائیك در جهان 24

شکل 2-9 نمونه‌ای از یک نیروگاه زمین گرمایی 25

شکل 2-10 نیروگاه زمین گرمایی دو فازی 26

شکل 2-11 نیروگاه زمین گرمایی با سیال تک فاز 26

شکل 2-12 یک نیروگاه زیست توده با سوخت زائدات کشاورزی 28

شكل 3-1مدل الكتریكی برای یك سلف 44

شكل 3- 2مدل الكتریكی برای یك خازن 44

شكل 3-3:پاسخ فركانسی –مقدار 37

شكل 3-4:پاسخ فركانسی –اندازه 48

شكل3-5 مفهوم مداری تابع امپدانس یك اندكتانس را نشان می دهد. 48

شکل 3-6 62

شکل 3-7 63

شكل 3 -8:نمودار نحوه عملكرد رله دیستانس 64

شکل 3-9 اساس حفاظت دیستانس 66

شکل 3-10 68

شکل 3-11 69

شكل 3-12اساس تشخیص نوسان(سیستم انداره گیری فازوری) 71

شكل 3-13 روش اتصال رله دیستانس 72

شكل 3-14 تزریق جریان 74

شكل 3-15جریان خروجی. 74

شکل 3-16 خطهای دو مداره 75

شكل 3-17 PSGuard 80

شكل3-18 بلوك دیاگرام سیستم اندازه گیری فازور (PMU) 81

شكل 3-19 نمای كلی از سیستم های حفاظتی به كمك ماهواره 82

شکل 4-1 87

شكل5-1شماتیك یك مولد برق با موتور رفت و برگشتی اشتعال جرقه‌ای 103

قیمت محصول : 35000 تومان