چکيده

يکي از چالش هاي صنعت برق حفظ تعادل توليد و مصرف در هر لحظه از زمان مي باشد. در صورتي که ميزان توليد از بار کمتر باشد به اجبار برخي از بارها دچار قطعي ميشوند و در يک سيستم قدرت مدرن اين امر قابل قبول نخواهد بود. به منظور جلوگيري از قطعي بار مي توان از ذخيره کننده هاي انرژي استفاده نمود. يکي از ذخيره کننده هاي انرژي برق که با ظرفيت بالا ميتواند در اين زمينه استفاده شود نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي است. اين نيروگاه‌ها در مواقع کم باري به صورت موتوري آب را به مخزن بالادست پمپ ميکنند و در مواقع پرباري به صورت ژنراتوري عمل کرده و به کمک آب بالادست برق توليد ميکنند. در اين پايان نامه تأثير استفاده از نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي در کاهش پيک بار از نقطه نظر اقتصادي و همچنين قابليت اطمينان سيستم قدرت مورد ارزيابي قرار مي گيرد. ابتدا مدل قابليت اطمينان اين نيروگاه‌ها معرفي و به کمک اين مدل شاخص متوسط انرژي تأمين نشده به منظور استفاده در ارزيابي اقتصادي بدست آورده ميشود. در ارزيابي اقتصادي هزينه هاي سرمايه - گذاري، بهره برداري، منفعت بدست آمده از عملکرد اين نيروگاه‌ها به خاطر مصرف برق در قيمت ارزان و توليد در قيمت گران و همچنين کاهش هزينه قطعي بار لحاظ ميگردد.

کليد واژه –: اارزيابي اقتصادي، هزينه بهره برداري، هزينه سرمايه‌گذاري، هزينه قطعي بار، نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي

١- مقدمه

امروزه يکي از مهمترين مسائل سيستم قدرت قابليت اطمينان اين سيستم و جلب رضايت مشترکان ميباشد. با توجه به تغيير ساختار ايجاد شده در صنعت برق و ظهور بازارهاي برق مسلما شرکت هاي برقي که بتوانند برق همراه با کيفيت و رعايت استانداردهاي لازم به ويژه با حداقل قطعي را در قيمت پايين ارائه نمايند سهم بيشتري از بازار را به خود اختصاص داده و به درآمد بيشتري ميرسند. يکي از مواردي که در هنگام بهره - برداري سيستم قدرت بايد مورد توجه قرار بگيرد تعادل توليد و مصرف ميباشد. به اين معنا که در هر لحظه از زمان ميزان توليد نيروگاه هاي مختلف بايد با مجموع ميزان بار مصرفي و تلفات شبکه قدرت برابر باشد. در غير اين صورت حتي اگر ميزان عدم تعادل کم باشد فرکانس تغيير نموده و باعث بروز مشکلات متعدد در شبکه قدرت ميگردد. بنابراين در شرايطي که ميزان توليد از بار کمتر باشد به منظور نگه داشتن فرکانس در محدوده مجاز بهره برداران سيستم قدرت مقداري از بارها راقطع مي‌کنند.

٢- نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي

نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي از انواع نيروگاه هاي برقابي هستندکه با عملکرد موتوري (پمپاژ آب به سد بالا دست ) طي ساعات کم باري شبکه برق از يکسو و توليد برق در شرايط پيک بار سيستم از سوي ديگر مي توانند نقش موثري در بهبود عملکرد سيستم توليد داشته باشند.

٢-١- اصول کارکرد

نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي در شب يا زمان هاي کاهش تقاضا براي برق با تلمبه کردن آب از درياچه يا مخزن در پايين دست به درياچه يا مخزني که در بالا دست و در ارتفاعي بالاتر قرار دارد انرژي را ذخيره مي سازند و در زمان هايي که مازاد مصرف وجود دارد اين انرژي پتانسيل با عبور آب از واحدهاي توربين ژنراتور به انرژي الکتريکي تبديل مي شود. در شکل ١ شماي کلي نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي نشان داده شده است.

٢-٢- اجزاي تشکيل دهنده

با توجه به اين که اين نيروگاه‌ها در ساعات کم باري به صورت موتوري آب را به مخزن بالادست پمپ نموده و در ساعات پرباري از آب بالادست جهت توليد برق استفاده مي کنند اجزاي تشکيل‌دهنده اين نيروگاه‌ها به صورت زير خواهد بود: موتور- ژنراتور، پمپ- توربين، تجهيزات کنترل، حفاظت و اندازه گيري، محفظه توربين، لوله هاي انتقال آب، مخزن پايين، مخزن بالا و ترانسفورماتور.

٣- کفايت سيستم قدرت از منظر قابليت اطمينان

در اين بخش کفايت سيستم قدرت با حضور نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي و با توجه به برآورده شدن شاخص هاي قابليت اطمينان معرفي مي گردد.

٣-١- قابليت اطمينان سيستم قدرت

در يک سيستم قدرت هدف تأمين تقاضاي بار مصرف - کنندگان مي باشد. بنابراين قابليت اطمينان سيستم قدرت ميزان توانايي اين سيستم در تأمين برق مشترکين به صورت پيوسته همراه با کيفيت مطلوب و رعايت استانداردهاي مربوطه مي باشد.

٣-٢- تکنيک ارزيابي کفايت سيستم قدرت

در اين بخش تکنيک ارزيابي کفايت سيستم قدرت در سطح اول و نحوه محاسبه شاخص هاي مهم اين بخش مورد بررسي قرار مي گيرد. به منظور مطالعه قابليت اطمينان سيستم قدرت در اين سطح کليه واحدهاي توليد و همچنين

٣-٣- مدل قابليت اطمينان نيروگاه تلمبه ذخيره اي

با توجه به اين که با خراب شدن هر کدام از اجزاي تشکيل دهنده نيروگاه تلمبه ذخيره اي در نهايت توان خروجي نيروگاه صفر خواهد شد لذا از نقطه نظر قابليت اطمينان تمامي اين تجهيزات در مدل قابليت اطمينان به مانند نشان

٤- ارزيابي اقتصادي

زماني يک نيروگاه تلمبه ذخيره اي توجيه اقتصادي دارد که هزينه هاي مربوط به نيروگاه تلمبه ذخيره اي شامل هزينه سرمايه‌گذاري (خريد تجهيزات، زمين، حمل و نقل، نصب، تست و راه اندازي) و هزينه بهره برداري نيروگاه (هزينه تعميرات، پرسنل، پشتيباني تجهيزات، نگهداري) در مقابل منافعي که نيروگاه بدست مي دهد (سود حاصل از

٥- نتيجه گيري

در اين مقاله ارزيابي اقتصادي استفاده از نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي در سيستم قدرت به منظور کاهش پيک بار ارائه گرديد. ابتدا براي نيروگاه هاي تلمبه ذخيره اي يک مدل قابليت اطمينان که هم خرابي عناصر تشکيل دهنده

مراجع

]1[ احمد صالحي دوبخشري، برنامه‌ريزي بهينه توسعه توليد با نيروگاه‌هاي بادي از نقطه‌نظر قايليت اطمينان، پايان‌نامه كارشناسي ارشد، دانشكده مهندسي برق، دانشگاه صنعتي شريف، آبان 1387.

 [2]  A. Salehi-Dobakhshari and M. Fotuhi-Firuzabad, “A Reliability Model of Large Wind Farms for Power System Adequacy Studies,” IEEE Transaction of Energy Conversion, Vol 24, No. 3, September 2009.

[3]  R. Karki, P. Hu, and R. Billinton, “A Simplified Wind Power Generation Model for Reliability Evaluation,” IEEE Transaction of Energy Conversion, Vol. 21, No. 2, June 2006.