با افزایش چشمگیر منابع انرژی تجدیدپذیر، بهویژه سیستمهای خورشیدی (فتوولتائیک) که به آنها تولید پراکنده (Distributed Generation - DG) هم گفته میشود، حفظ پایداری و کیفیت شبکه برق سراسری به یک چالش مهم تبدیل شده است. گریدکد (Grid Code) مجموعهای از قوانین و الزامات فنی است که توسط اپراتور شبکه یا نهادهای نظارتی برق وضع میشود.
گریدکد یا «آییننامه شبکه» شامل مجموعهای از قواعد عملیاتی، فنی و ایمنی است که همه تولیدکنندگان انرژی، از نیروگاههای بزرگ سنتی تا سیستمهای خورشیدی کوچک، باید برای اتصال و کارکرد ایمن در کنار شبکه برق از آن پیروی کنند. هدف اصلی این قوانین، تضمین عملکرد ایمن، پایدار و قابل اعتماد شبکه برق است.
سیستمهای خورشیدی از طریق اینورترها به شبکه برق متصل میشوند. اینورترها برخلاف ژنراتورهای سنتی، اینرسی مکانیکی ندارند و میتوانند با تزریق توان نامناسب یا قطع ناگهانی، به سرعت باعث ناپایداری یا تغییر شدید فرکانس شبکه شوند. گریدکد تضمین میکند که اینورترهای خورشیدی هم در شرایط عادی و هم در شرایط اضطراری رفتاری کنترلشده و هماهنگ داشته باشند و به جای ایجاد مشکل، به پایداری شبکه کمک کنند.
گریدکد برای سیستمهای خورشیدی مجموعهای از معیارهای فنی و عملکردی را مشخص میکند تا اطمینان حاصل شود این سیستمها میتوانند بهطور کامل و هماهنگ با شبکه برق کار کنند.
• محدوده فرکانس و ولتاژ مجاز: گریدکد، بازههای دقیقی برای فرکانس (مثلاً ۴۹.۵ تا ۵۰.۵ هرتز) و ولتاژ تعیین میکند. سیستمهای خورشیدی باید بتوانند در این محدودهها بدون قطع ارتباط به عملکرد خود ادامه دهند.
• پاسخ به فرکانس: اگر فرکانس شبکه از محدوده نرمال خارج شود، اینورتر باید توان خروجی خود را بهسرعت تنظیم کند تا به بازگشت فرکانس به حالت عادی کمک نماید.
• قابلیت عبور از خطا (Fault Ride-Through – FRT): این یکی از مهمترین الزامات است. سیستمهای خورشیدی نباید هنگام اختلالات گذرا، مانند افت ناگهانی ولتاژ یا نوسانات کوتاه فرکانس (که معمولاً ناشی از اتصال کوتاه است)، بلافاصله از شبکه جدا شوند. بلکه باید برای مدتزمان مشخصی در مدار باقی بمانند و حتی با تزریق توان راکتیو به تثبیت ولتاژ کمک کنند. در مقالهی «Commercial PV Inverter IEEE 1547.1 Ride‑Through Assessments Using an Automated PHIL Test Platform» که در نشریه Energies (ISSN 1996‑1073) منتشر شده است، روشی کاربردی برای ارزیابی انطباق اینورترهای فتوولتائیک تجاری با الزامات ride‑through ولتاژ و فرکانس استاندارد IEEE 1547.1‑2020 ارائه شده است.
تزریق توان از طریق اینورترها میتواند باعث ایجاد مشکلاتی در کیفیت برق شبکه شود، بنابراین گریدکد مقررات دقیقی برای کنترل این موارد تعیین کرده است.
• محدودیتهای هارمونیکها و تداخلات فرکانسی: هر قطعه الکترونیک قدرت، از جمله اینورتر، مقداری اعوجاج هارمونیکی (Harmonic Distortion) به جریان و ولتاژ شبکه وارد میکند. این هارمونیکها میتوانند عملکرد سایر تجهیزات را مختل کنند.
• رعایت استانداردهای THD (Total Harmonic Distortion): اینورترهای خورشیدی باید اطمینان دهند که مجموع اعوجاج هارمونیکی که تزریق میکنند، از حد مشخص شده در گریدکد فراتر نرود. این مقدار معمولاً به صورت درصدی از جریان یا ولتاژ اصلی بیان میشود (مثلاً کمتر از ۵ درصد).
• اثرات سیستمهای خورشیدی روی کیفیت توان شبکه: علاوه بر هارمونیکها، گریدکد سهم سیستمهای خورشیدی در ایجاد فلیکر (Flicker) و عدم تعادل ولتاژ را نیز ارزیابی و محدود میکند تا کیفیت برق شبکه حفظ شود.
ایمنی، هم برای کارکنان، هم تجهیزات شبکه و هم خود نیروگاه خورشیدی، اولویت اصلی گریدکد است.
• نیازمندیهای قطعکنندههای مدار و محافظت در برابر خطا: سیستمهای خورشیدی باید مجهز به رلههای حفاظتی و قطعکنندههای مدار باشند که در صورت بروز خطا، مانند افزایش بیش از حد ولتاژ یا فرکانس غیرمجاز، بتوانند بهصورت خودکار و در زمان بسیار کوتاه (معمولاً کسری از ثانیه) سیستم را از شبکه جدا کنند.
• پیشگیری از پدیده جزیرهای شدن (Islanding): یکی از مهمترین الزامات، جلوگیری از وقوع پدیده «جزیرهای شدن» است. این حالت زمانی رخ میدهد که شبکه عمومی قطع شده، اما سیستم خورشیدی محلی همچنان برق به خطوط توزیع تزریق میکند و برای کارکنان شبکه خطرناک میشود. گریدکد الزام میکند که مکانیزمهای تشخیص و قطع فوری اتصال برای جلوگیری از این پدیده وجود داشته باشد.
• رعایت ایمنی برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات: همه تجهیزات اتصال، از ترانسفورماتور تا سوئیچگیرها، باید ظرفیت نامی مناسب و حفاظتهای لازم برای تحمل جریانهای خطا و شرایط عملیاتی شبکه را داشته باشند.
در کشورمان استانداردی با عنوان اختصاصی «گریدکد» مشابه نمونههای بینالمللی وجود ندارد، اما تمام الزامات فنی اتصال تولیدات پراکنده (DG) از جمله نیروگاههای خورشیدی، براساس شرایط عملیاتی شبکه داخلی تهیه و ابلاغ میشود. این ضوابط بهطور مستمر بهروزرسانی شده و با هدف حفظ پایداری، ایمنی و کیفیت توان شبکه برق کشور اجرا میشوند. در مقالهی «اتصال به شبکه نیروگاههای خورشیدی» در وبسایت دکتر سولار، اهمیت نحوه و محل اتصال نیروگاههای خورشیدی به شبکه برق سراسری و تأثیر آن بر انتقال انرژی، کاهش تلفات، بهبود بازدهی و پایداری شبکه بررسی شده است.
• شرکت مدیریت شبکه برق ایران (TSO): مسئول تدوین و اجرای ضوابط حفاظتی و عملکردی برای نیروگاههای خورشیدی بزرگمقیاس متصل به شبکه انتقال است. هدف اصلی این مقررات حفظ پایداری کلی شبکه و هماهنگی حفاظتی در سطح انتقال است.
• شرکتهای توزیع نیروی برق (DSO): ضوابط مربوط به اتصال سیستمهای خورشیدی کوچک و متوسط (خانگی و صنعتی) توسط شرکتهای توزیع و طبق دستورالعملهای وزارت نیرو ابلاغ میشود.
اگرچه این ضوابط در داخل کشور تدوین میشوند، اما پایه و ساختار اصلی آنها بر اساس تجربه کشورهای پیشرو و استانداردهای معتبر جهانی طراحی شده تا با اصول بینالمللی هماهنگ باشند.
• استانداردهای IEEE 1547 و IEC: الزامات مربوط به رفتار اینورتر در زمان خطا، مسائل ایمنی و کیفیت توان، متکی یا برگرفته از استانداردهای IEC و اصول IEEE 1547 هستند.
• قابلیت عبور از خطا (FRT): این الزام تعیین میکند که اینورترها هنگام افت لحظهای ولتاژ نباید از مدار خارج شوند و باید به بازیابی ولتاژ کمک کنند تا از ناپایداری شبکه جلوگیری شود.
• پیشگیری از جزیرهای شدن: ضوابط داخلی الزام میکنند که سیستم خورشیدی در صورت قطع شبکه عمومی سریعاً از مدار خارج شود، زیرا ادامه تزریق توان میتواند برای کارکنان شبکه خطرساز باشد.
گریدکد داخلی علاوه بر الزامات مربوط به پایداری شبکه، توجه ویژهای به کیفیت توان و نظارت دقیق بر عملکرد سیستمهای خورشیدی دارد و مجموعهای از مقررات فنی، کنترلی و حفاظتی را برای این منظور تعریف کرده است.
• کیفیت توان (THD): همانند استانداردهای بینالمللی، محدودیتهای دقیقی برای اعوجاج هارمونیکی کل جریان و ولتاژ اعمال میشود تا از کاهش کیفیت برق و آسیب تجهیزات جلوگیری شود.
• نظارت و ثبت دادهها: تولیدکنندگان باید از سیستمهای مانیتورینگ و تجهیزات اندازهگیری استفاده کنند تا دادههای کلیدی مانند ولتاژ، فرکانس و توان فعال و راکتیو بهطور دائم ثبت و قابل پایش باشند.
• الزامات حفاظتی محلی: نوع رلهها و تنظیمات حفاظتی باید با ساختار شبکه و تجهیزات توزیع همان منطقه هماهنگ باشد.
گریدکد یا آییننامه شبکه مجموعهای از مقررات فنی، عملیاتی و ایمنی است که با هدف حفظ پایداری، کیفیت توان و ایمنی شبکه برق در شرایط افزایش تولید پراکنده بهویژه سیستمهای خورشیدی تدوین میشود. این مقررات رفتار اینورترها را که فاقد اینرسی هستند، در شرایط عادی و اضطراری کنترل میکند تا از نوسانات ولتاژ و فرکانس جلوگیری شود.
گریدکد سه حوزه اصلی را پوشش میدهد:
۱- پایداری فنی: الزام به کارکرد سیستم در محدودههای مجاز ولتاژ و فرکانس و همچنین داشتن قابلیت عبور از خطا (FRT) تا در زمان افت لحظهای ولتاژ، سیستم در مدار بماند و به تثبیت شبکه کمک کند.
۲- کیفیت توان: محدود کردن اعوجاج هارمونیکی کل (THD) که توسط اینورترها تزریق میشود تا کیفیت برق برای سایر مصرفکنندگان حفظ شود.
۳- حفاظت و ایمنی: در کشورمان، این الزامات توسط شرکت مدیریت شبکه و شرکتهای توزیع برق و بر اساس اصول استانداردهای بینالمللی مانند IEEE 1547 و IEC تدوین و بومیسازی میشوند. در مقررات داخلی بر پیشگیری از جزیرهای شدن، کنترل دقیق THD و الزام به استفاده از سیستمهای مانیتورینگ و ثبت دادهها تأکید میشود تا عملکرد سیستمهای خورشیدی همواره پایش شود.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی