متصل کردن نیروگاه‌های خورشیدی به شبکه‌های توزیع با ولتاژ متوسط (MV) و پایین (LV) نیازمند یک تحلیل دقیق از ظرفیت میزبانی شبکه است. این تحلیل تعیین می‌کند که شبکه تا چه حد می‌تواند انرژی تولیدی را بدون ایجاد مشکلاتی مانند افت ولتاژ، اضافه‌بار ترانسفورماتور‌ها و خطوط، یا برگشت توان، دریافت کند. در این مطلب، به بررسی اصول و روش‌های تعیین ظرفیت نیروگاه‌های خورشیدی برای اتصال به شبکه‌های توزیع پرداخته می‌شود.
تعیین ظرفیت بهینه برای نیروگاه‌های خورشیدی نیازمند درک دقیق از عملکرد و محدودیت‌های شبکه برق است. این معیار‌ها به مهندسان کمک می‌کنند تا انرژی تولیدی بدون ایجاد مشکلات فنی، وارد شبکه شود.
ظرفیت میزبانی شبکه (Hosting Capacity): این معیار به حداکثر توانی اشاره دارد که شبکه می‌تواند از نیروگاه‌های خورشیدی بپذیرد. این پذیرش بدون ایجاد مشکلات فنی مانند افت ولتاژ، اضافه‌بار ترانسفورماتور‌ها و خطوط، یا کاهش پایداری سیستم انجام می‌شود. رعایت این معیار، تضمین می‌کند که زیرساخت‌های شبکه قادر به پشتیبانی از حجم انرژی تزریق شده هستند.
برای اطلاعات بیشتر، مقاله «Methods and Tools for PV and EV Hosting Capacity Determination» در MDPI مروری بر روش‌ها و ابزار‌های تعیین ظرفیت میزبانی انرژی خورشیدی در شبکه‌های توزیع ارائه می‌کند و اهمیت این تحلیل‌ها برای طراحی سیستم‌های قدرت آینده را نشان می‌دهد.
کیفیت توان (Power Quality): این معیار به پایداری ولتاژ و فرکانس در محدوده مجاز اشاره دارد. با رعایت این معیار از نوسانات و هارمونیک‌های مخرب جلوگیری شده و عملکرد صحیح تجهیزات تضمین می‌شود. پایداری کیفیت توان برای حفاظت از تجهیزات حساس در شبکه و نزد مصرف‌کنندگان، حیاتی است.
پایداری ولتاژ (Voltage Stability): این معیار، ولتاژ شبکه را در شرایط تغییر بار یا تولید برق، پایدار نگه می‌دارد. این کار از افت یا افزایش بیش از حد ولتاژ جلوگیری کرده و قابلیت اطمینان سیستم را حفظ می‌کند. مدیریت ولتاژ، یکی از مهم‌ترین چالش‌های فنی در شبکه‌هایی با نفوذ بالای انرژی خورشیدی است.
برای آشنایی بیشتر، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «اتصال به شبکه نیروگاه‌های خورشیدی» اهمیت محل و سطح ولتاژ اتصال نیروگاه را برای پایداری و جلوگیری از اضافه‌بار شبکه برق را بررسی می‌کند.
برگشت توان (Reverse Power Flow): این معیار به کنترل جریان برق برگشتی از نیروگاه‌های خورشیدی به سمت شبکه می‌پردازد. در یک شبکه توزیع، جریان توان باید از شبکه به سمت مصرف‌کننده باشد. مدیریت این جریان از بروز مشکلاتی مانند نوسانات ولتاژ و اضافه‌بار در ترانسفورماتور‌ها جلوگیری می‌کند و برای حفظ امنیت و پایداری شبکه ضروری است.
توزیع بار (Load Distribution): این معیار به پخش یکنواخت بار مصرفی در شبکه اشاره دارد. با توزیع صحیح بار، از تجمع آن در نقاط خاص جلوگیری شده و به کاهش اضافه‌بار و افزایش طول عمر تجهیزات شبکه کمک می‌شود. این کار به بهره‌برداری بهینه از ظرفیت شبکه و جلوگیری از موانع عملکردی کمک می‌کند.
برای تعیین ظرفیت بهینه نیروگاه‌های خورشیدی، از روش‌های اصلی استفاده می‌شود. این روش‌ها به مهندسان کمک می‌کنند تا با شبیه‌سازی دقیق، بهترین راهکار را برای اتصال نیروگاه به شبکه پیدا کنند.
روش‌های تحلیلی (Analytical Methods): در این روش، با استفاده از مدل‌های ریاضی، رفتار شبکه و ظرفیت آن به سرعت تحلیل می‌شود. این روش برای بررسی سریع سناریو‌های مختلف و پیدا کردن نقاط ضعف شبکه بسیار کارآمد است و به عنوان گام اولیه در مطالعات جامع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش‌های شبیه‌سازی (Simulation Methods): این روش از نرم‌افزار‌های تخصصی مانند PVsyst برای مدل‌سازی شبکه استفاده می‌کند. شبیه‌سازی به مهندسان اجازه می‌دهد عملکرد واقعی شبکه را در طول زمان و تحت شرایط متغیر تولید و مصرف ارزیابی کنند. این کار به تصمیم‌گیری دقیق‌تر برای تعیین ظرفیت بهینه کمک کرده و ریسک‌های فنی را کاهش می‌دهد.
روش‌های ترکیبی (Hybrid Methods): این روش، مزایای سرعت و دقت را با هم ترکیب می‌کند. با استفاده از هر دو روش تحلیلی و شبیه‌سازی، امکان طراحی انعطاف‌پذیر و بهینه شبکه فراهم می‌شود. روش ترکیبی، یک رویکرد جامع برای ارزیابی دقیق‌تر و کامل‌تر ظرفیت میزبانی شبکه است.
پیاده‌سازی موفق نیروگاه‌های خورشیدی با ظرفیت بهینه، با چالش‌های فنی و عملیاتی متعددی همراه است. برای بهبود عملکرد و افزایش پایداری شبکه، شناسایی این چالش‌ها و ارائه راهکار‌های هوشمندانه ضروری است. در این زمینه، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «مراحل اخذ مجوز اتصال نیروگاه خورشیدی به شبکه در سال ۱۴۰۴» مراحل قانونی و الزامات دریافت مجوز برای راه‌اندازی نیروگاه‌های خورشیدی را به طور مختصر و کاربردی توضیح می‌دهد.
عدم دقت مدل‌های شبکه: یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، عدم دقت مدل‌های شبکه است. برای تحلیل دقیق ظرفیت میزبانی، به داده‌های به‌روز و قابل اعتماد نیاز داریم تا مدل‌های شبکه با شرایط واقعی مطابقت داشته باشند. با استفاده از داده‌های دقیق، می‌توان مدل‌سازی شبکه را واقعی‌تر و قابل اعتمادتر انجام داد و تحلیل ظرفیت را با دقت بیشتری پیش برد.
مدیریت برگشت توان: در یک شبکه توزیع، جریان توان باید از شبکه به سمت مصرف‌کننده باشد. با اتصال نیروگاه خورشیدی، امکان برگشت توان به شبکه وجود دارد که می‌تواند مشکلاتی مانند نوسانات ولتاژ را ایجاد کند. برای مقابله با این چالش، باید از سیستم‌های کنترل هوشمند استفاده کرد تا جریان برگشتی به درستی مدیریت شود و از آسیب به تجهیزات جلوگیری شود.
تأثیر شرایط جوی بر تولید توان: تولید انرژی خورشیدی به شدت به شرایط جوی وابسته است. برای مدیریت نوسانات تولید انرژی، استفاده از سامانه‌های پیش‌بینی دقیق آب‌وهوا ضروری است. این سامانه‌ها به ما کمک می‌کنند تا نوسانات تولید برق را پیش‌بینی و مدیریت کنیم و از عملکرد بهینه نیروگاه در طول زمان اطمینان حاصل نماییم.
محدودیت‌های تجهیزات شبکه: تجهیزات موجود در شبکه ممکن است برای پذیرش حجم بالای توان تولیدی خورشیدی، محدودیت داشته باشند. برای حل این مشکل، باید زیرساخت‌های شبکه را بهبود بخشید و از تجهیزاتی با ظرفیت بالاتر استفاده کرد. این کار از اضافه‌بار و خرابی احتمالی جلوگیری می‌کند و قابلیت پذیرش توان تولیدی را افزایش می‌دهد.
برای اطلاعات بیشتر، گزارش شرکت ABB با عنوان «Solutions for Solar Energy Low- and Medium-Voltage Components» راهکار‌ها و تجهیزات مختلف برای اتصال و کنترل نیروگاه‌های خورشیدی در سطوح ولتاژ پایین و متوسط را ارائه می‌دهد و کاربرد عملی آنها در پروژه‌های جهانی را توضیح می‌دهد.
تعیین ظرفیت بهینه برای نیروگاه‌های خورشیدی، نیازمند یک تحلیل جامع از معیار‌های کلیدی مانند ظرفیت میزبانی شبکه، کیفیت توان و پایداری ولتاژ است. رعایت این اصول به مهندسان اجازه می‌دهد تا انرژی تولیدی بدون ایجاد مشکلات فنی یا عملیاتی وارد شبکه شود و پایداری سیستم حفظ گردد. برای این منظور، از روش‌های قدرتمندی مانند تحلیل ریاضی و شبیه‌سازی‌های پیشرفته استفاده می‌شود. این ابزار‌ها با شناسایی و حل چالش‌هایی مانند محدودیت تجهیزات، عدم دقت مدل‌ها و تأثیر شرایط جوی، عملکرد شبکه را بهینه کرده و بهره‌برداری پایدار از انرژی خورشیدی را تضمین می‌کنند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
