فهرست مطالب عنوانصفحهچکیده1فصل اول: مروريبرانرژیهايتجدیدپذیر1.1. مقدمه21.2. اهمیت موضوع31.3. تقسیمبندی انواع انرژی61,4.اهمیت توجه به انرژی های پاک71.5. انواع انرژیهای تجدیدشونده81.5.1. انرژی برق-آبی81.5.2. انرژی خورشیدی91.5.3. انرژی باد111.5.4. انرژی زمینگرمایی (ژئوترمال)141.5.5. انرژی زیست توده141.5.6. انرژیهای دریایی151.5.7. هیدروژن و پیلسوختی161.6. خلاصه مشخصههای منابع نوین انرژیهای تجدیدپذیر17فصل دوم: تاریخچهتولیدپراکندهدرجهان2.1. مقدمه192.2. تعریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان202.3. کاربردهای منابع تولید پراکنده202.4. انواع تکنولوژی منابع تولید پراکنده212.4.1. موتورهای رفت و برگشتی222.4.2. میکروتوربینها232.4.3. توربینهای احتراق صنعتی232.4.4. پیلهای سوختی2.4.5. مزایای نیروگاههای پیل سوختی DFC23342.4.5. سیستمهای فتوولتاییک372.4.6. سیستمهای توربینبادی372.5. دلایل رویکرد به منابع منابع تولید پراکنده در دنیا382.6. موانع و مشکلات توسعه منابع منابع تولید پراکنده در دنیا392.7. منابع تولید پراکنده در ایران402.8. بررسی برخی تجربیات جهانی42فصل سوم: تولیدپراکندهدرسیستمهايتوزیعانرژيومقایسهآنباتولیدات متمرکز3.1. مقدمه483.2. نحوه اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه503.3. مزایای اساسی تولید پراکنده523.3.1. تامین توان523.3.2. توان اظطراری523.3.3. توزیع متعادل بار523.3.4. بهبود کیفیت توان و قابلیت توان523.3.5. بهبود پروفیل ولتاژ533.3.6. افزایش طول عمر تجهیزات533.3.7. کاهش تلفات533.3.8. تولید پراکنده و مسائل زیست محیطی533.4. مشکلات اتصال DG به شبکه توزیع543.5. مشکلات قابلیت اطمینان و کیفیت توان543.5.1. تغییرات آرام یا سریع ولتاژ553.5.2. هارمونیکها و هارمونیکهای میانی563.6. مسئله کنترل563.7. مسئله امنیت573.8. مسائل زیست محیطی573.9. ابعاد اقتصادی583.10. وظایف و مسئولیتها در زمان بهرهبرداری593.11. بهرهبرداری واحدهای تولیدی603.12. دستورالعمل شرایط اتصالات تولید پراکنده به شبکه توزیع613.13. شرایط فنی اتصالات تولید پراکنده به شبکه توزیع623.14. کلید هماهنگ کننده توان64فصل4: بررسیاقتصاديتولیداتپراکنده4.1. مقدمه714.2. منابع انرژیهای تجدیدپذیر و ویژگیهای اقتصادی آنها714.3. بررسی اقتصادی تولید پراکنده در سیستم توزیع754.4. بررسی مسائل اقتصادی پروژهها764.4.1. مزایای اقتصادی DG از دید مشترکان784.4.2. مزایای اقتصادی DG از دید شرکت توزیع794.5. ارزیابی اقتصادی فنیآوریهای تولید پراکنده804.6. نمونهای از بررسیهای صورت گرفته در جهت گزینش بهینه اقتصادی منابع تولیدپراکنده81فصل5: بررسی مشکلات تامین توان در صنایع نفت و گاز5.1. مقدمه845.2. مشکلات استفاده از بخار تولیدی برای سیکل ترکیبی855.3. مشکلات تامین توان برای فاز12865.4. مشکلات تامین توان الکتریکی در فاز2و3 پارس جنوبی865.5. مشکلات تامین توان الکتریکی در پالایشگاه سوم875.6. بررسی بعضی از خطاهای منجر به توقف اضطراری پالایشگاه بید بلند925.7. بررسی علل قطع مکرر برق در خط دوم سرخص به پالایشگاه شهید هاشمی نژاد945.8. تحلیل و پیشنهاد96 فصل6: پخش بار6.1. مقدمه986.2. بررسی مسئله پخش بار996.2.1. باس اسلک1046.2.2. باس بار1056.2.3. باس ژنراتور1056.2.4. باس کنترل ولتاژ1066.3. روش مستقیم برای حل معادلات خطی جبری معادلات چندمجهوله1076.3.1. روش گوس1106.4. متدهایی برای حل معادلات غیرخطی جبری1136.4.1. روش گوس1136.4.2. روش تکرار گوس با استفاده از Y-bus1146.4.3. روش تکرار گوس با استفاده از Z-bus1176.4.4. Improved G.S. برای حل دستگاه معادلات غیرخطی1176.4.5. روش Relaxation در حل مسئله پخش بار1236.4.6. روش نیوتن-رافسون در حل مسئله پخش بار1256.5. مقایسه روشهای گوس-سایدل و نیوتن رافسون132فصل7: اساسالگوریتمکرم شبتاب7.1. مقدمه1367.2. روشهای بهینهسازی1367.3. الگوریتم کرم شبتاب138فصل8: جایابیبهینه DG براساسالگوریتمکرم شبتاب8.1. مقدمه1458.2. ضرورت جایابی نیروگاههای تولید پراکنده در شبکه1468.3. انواع روشهای مکانیابی تولیدپراکنده1468.4. ضرورت استفاده از الگوریتمهای فرا ابتکاری1478.5. روند جایابی بهینه پیل سوختی توسط الگوریتم کرم شبتاب1488.6. نتایج شبیهسازی و جایابی بهینه پیل سوختی1498.7. تحلیل نتایج شبیهسازی152فصل 9: بررسی اقتصادی استفاده از پیل سوختی9.1. مقدمه1709.2. مشخصات و اطلاعات تجهیزات تهیه توان1709.3. معرفی نرم افزار HOMER1799.4. شبیه سازی1819.4.1. مشخصات بار1819.4.2. داده های ورودی دیزل ژنراتور1829.4.3. داده های ورودی پیل سوختی1829.4.4. مشخصات گازوئیل مصرفی1829.4.5. مشخصات گاز طبیعی مصرفی1829.5. نتایج حاصل از شبیه سازی183فصل10: نتیجهگیری و پیشنهاداتنتیجهگیری و پیشنهادات187منابعمنابع190 فهرست جدول عنوانصفحهجدول 1-2- تعاریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان20جدول 2-2- مقایسه کلی بین پیلهای سوختی آلی از نظر دمای کارکرد و بازده توان تولیدی34جدول 3-2- پتانسل موجود در کشور42جدول 4-2- مزایا و معایب دو روش حمایت از انرژیهای تجدید پذیر45جدول 1-3- سهم DGها از تولید برق در جهان54جدول 2-3- شرایط اتصال ژنراتورهای سنکرون64جدول 3-3- نیاز واحدهای تولید کوچک به مونیتورینگ65جدول 4-3- سرعت پاسخ به اغتشاش66جدول 5-3- سرعت پاسخ تولیدات پراکنده به حذف اغتشاش فرکانس67جدول 6-3- تغییرات و نوسانات ولتاژ69جدول 7-3- درصد هارمونیکهای قابل قبول تزریق شده توسط واحدهای تولیدی کوچک69جدول 1-4- هزینه های سوخت و نگهداری نیروگاههای گازی و بخار برای تولید یک مگاوات ظرفیت در مدت 20 سال74جدول 2-4- میزان برق تولیدی از نفت و گاز و هزینه آن74جدول 3-4- پارامتر اقتصادی در ارتباط با نیروگاه بادی75جدول 4-4- مقادیر پولی مزایای اقتصادی DGبرای مشترکان79جدول 5-4- مقادیر پولی مزایای اقتصادی DGبرای شرکتهای برق80جدول 6-4- مشخصات فنی و اقتصادی منابع مختلف انرژی81جدول 7-4- نتایج تحلیلها و انتخابهای برتر اقتصادی برای بار مصرفی مفروض از میان منابع مختلف انرژی82جدول 1-6- تقسیم بندی باس ها بر اساس وسایل تعبیه شده بر روی آنها104جدول 2-6- مقایسه میزان همگرایی روشهای مختلف134جدول 1-8- پارامترهای الگوریتم کرم شب تاب در حالت مختلف برای جایابی پیل سوختی152جدول 2-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در سیستم 30 باسه استاندارد به ازای درصدهای مختلفی از بار152جدول 3-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در سیستم 30 باسه استاندارد بدون تغییر بار سیستم154جدول 4-8- مقادیر حداقل و حداکثر ولتاژ های به دست آمده از الگوریتم کرم شب تاب برای سیستم استاندارد به ازای درصدهای مختلفی از بار155جدول 5-8- متغییرهای تعریف شده برای پیل سوختی در الگوریتم کرم شب تاب156جدول 6-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در بخشی از سیستم توزیع پالایشگاه گازی به ازای درصدهای مختلفی از بار161جدول 7-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در بخشی از سیستم توزیع پالایشگاه گازی بدونه تغییرات بار سیستم162جدول 8-8- مقادیر حداقل و حداکثر ولتاژهای به دست آمده از الگوریتم کرم شب تاب برای سیستم توزیع پالایشگاه گازی به ازای درصدهای مختلفی از بار163جدول 1-9- هزینه خالص در توانهای برابر183جدول 2-9- هزینه سالیانه در توانهای برابر183جدول 3-9- هزینه خالص برای اقتصادی ترین حالت ممکن184جدول 4-9- هزینه سالیانه برای اقتصادی ترین حالت ممکن185 فهرست شکل ها عنوانصفحهشکل 1-1- نیروگاه خورشدی سهموی خطی10شکل 2-1- نیروگاه خورشدی 250 کیلو وات شیراز11شکل 3-1- مزرعه بادی منجیل12شکل 4-1- نیروگاه بادی ولفجر منجیل13شکل 5-1- توربین بادی 600 کیلو وات بابائیان منجیل13شکل 6-1- نمونه ای از یک نیروگاه زمین گرمایی14شکل 7-1- تاسیسات تولید انرژی از لجن فاضلاب15شکل 8-1- زیر ساخت یک اقتصاد هیدروژنی17شکل 1-2- مراحل عملکرد موتورهای رفت و برگشتی22شکل 2-2- مراحل عملکرد میکرو توربینها23شکل 3-2- مراحل عملکرد توربین های احتراقی24شکل 4-2- مراحل عملکرد پیل سوختی24شکل 5-2- یکی از کاربردهای پیل سوختی در صنعت نفت36شکل 6-2- نحوه عملکرد سیستم فتوولتایک37شکل7-2- اجزای توربین بادی38شکل 8-2- روند رشد تولیدات پراکنده در جهان39شکل 1-3- اتصال منابع تولید پراکنده بصورت مستقل از شبکه51شکل 2-3- اتصال منابع تولید پراکنده بصورت موازی با شبکه51شکل 1-4- نمودار دایره ای سهم نیروگا ه های مختلف در تولید برق ایران74شکل 2-4- مقایسه قیمت تولید برق از منابع مختلف انرژی75شکل 3-4- تغیرات هزینه بهره برداری و ذخیره سالیانه با تغییرات قیمت سوخت77شکل 4-4- نرخ برگشت سرمایه با توئجه به قیمت گاز و برق78شکل 5-4- مقایسه دوره برگشت سالانه سرمایه81شکل 1-5- شماتیک تک خطی نیروگاه پالایشگاه دوم88شکل 2-5- تاثیر نویز در پالایشگاه پنجم90شکل 3-5- شمای کلی ارتباط داخلی پست برق پالایشگاه ششم91شکل 4-5- تاثیر نویز بر ETدر پالایشگاه ششم91شکل 5-5- مقایسه میزان انحراف دکلهای برق خط سرخس94شکل 6-5- محاسبه زاویه انحراف یک مقره آویز95شکل 7-5- مقایسه وضعیت زنجیره مقره قبل و بعد از نصب وزنه روی دکل 3796شکل 1-6- یک سیستم قدرت تک ماشینه100شکل 2-6- تحلیل پخش بار سیستم nباس101شکل 3-6- ارائه الگوریتم کامپیوتری برای محاسبه ماتریس معکوس109شکل 4-6- فلوچارت روش گوس با استفاده از Ybus116شکل 5-6- یک شبکه نمونه117شکل 6-6- یک نمونه ترانس ساده120شکل 7-6- مقایسه روش گوس سایدل و نیوتن رافسون133شکل 8-6- تاثیر اندازه ضریب شتاب در همگراهی روشهای مختلف135شکل 9-6- ارتباط بین کل زمان مورد نیاز و تعداد باسها135شکل 1-7- شبه کد الگوریتم کرم شب تاب143شکل 1-8- دیاگرام تک خطی سیستم تست استاندارد 30 باسه153شکل 2-8- نموندار پروفیل ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی156شکل 3-8- نمودار پروفیل زاویه ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب رادیان بدون نصب پیل سوختی157شکل 4-8- نمودار توان اکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی157شکل 5-8- نمودار توان راکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی158شکل 6-8- نمودار پروفیل ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 10158شکل 7-8- نمودار زاویه ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب رادیان با نصب پیل سوختی در باس 10159شکل 8-8- نمودار توان اکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 10159شکل 9-8- نمودار توان راکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 10160شکل 10-8- دیاگرام تک خطی بخشی از سیستم توزیع پالایشگاه گازی160شکل 11-8- نمودار پروفیل ولتاژ سیستم توزیع یکی از پالایشگاههای گازی پارس جنوبی بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی164شکل 12-8- نمودار پروفیل زاویه ولتاژ سیستم توزیع یکی از پالایشگاههای گازی پارس جنوبی بر حسب رادیان بدون نصب پیل سوختی164شکل13-8- نمودار توان اکتیو سیستم توزیع پالایشگاه گازی بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی165شکل 14-8- نمودار توان راکتیو سیستم توزیع پالایشگاه گازی بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی165شکل 15-8- نمودار پروفیل ولتاژ سیستم توزیع پالایشگاه گازی بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 11166شکل 16-8- نمودار زاویه ولتاژ سیستم توزیع پالایشگاه گازی برحسب رادیان با نصب پیل سوختی در باس 11166شکل 17-8- نمودار توان اکتیو سیستم توزیع پالایشگاه برحسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 11167شکل 18-8- نمودار توان راکتیو سیستم توزیع پالایشگاه برحسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 11167شکل 1-9- مشخصات دیزل ژنراتور171شکل 2-9- مشخصات پیل سوختی173شکل 3-9- تصویر یک سل تنها در یک استک174شکل 4-9- یک مجموعه از نیروگاه پیل سوختی175شکل 5-9- مواد شیمیایی مورد نیاز نیروگاه پیل سوختی177شکل 6-9- نمودار بار مصرفی180شکل7-9- محیط شبیه سازی در نرم افزار هومر182شکل 8-9- نمودار هزینه برای توان ورودی یکسان183شکل 9-9- نمودار هزینه برای اقتصادی ترین حالت ممکن184 چکیدهنیروگاههايتولیدپراکندهدارايظرفیتتولیديازچندکیلوواتتا10مگاواتهستندکهجهتتولیدانرژيالکتریکیدرنقاطنزدیکبهمصرفکنندگانبهکارمیروندازانواعآنهامیتوانبهسلولهايخورشیدي،پیلهايسوختی،میکروتوربینها،نیروگاههايباديو ... اشارهکرد . چنانچهایننیروگاههابهشبکهمتصلشوند،اثراتمختلفیرويشبکهازجملهکاهشتلفاتشبکه،بهبودپروفیلولتاژوافزایشقابلیتاطمینانشبکهخواهندداشت . عدمجایابیمناسبنیروگاههايتولیدپراکندهدرشبکهباعثافزایشتلفاتوبالارفتنهزینههايتولیدوانتقالانرژيمیشودبنابراینلازماستباروشهايبهینهسازي،جایابیایننیروگاههادرشبکهانجامگیرد؛بدینترتیبکهتعدادنیروگاههايتولیدپراکنده،محلنصبوظرفیتآنهاچنانتعیینشودکهبیشترینکاهشتلفاتشبکهبادرنظرگرفتنقیودمسألهبهوجودآید .دراینپایان نامهازروشالگوریتمکرم شب تاب دربهینهسازيمسأله جایابی بهینه پیل سوختیاستفادهشدهاست . پسازمعرفی الگوریتم کرم شب تاب اینروشدرجایابیبهینهپیل سوختی،برنامه جایابی و پخش بارنوشتهشدهواینبرنامهرويشبکههای تست استاندارد 30 باسه و بخشی از سیستم توزیع برق يكي از پالايشگاه گازي مجتمع گاز پارس جنوبي پیادهسازيواجراشدهاست.برای تحلیل بهتر نتایج ارزیابی، شاخص تغییر بار سیستم بصورت درصدی از کل بار سیستم در مکانهای نصب شده پیل سوختی ارایه شده است که کارایی الگوریتم کرم شبتاب را در مواجهه با این دگرگونیها نشان میدهد.لازم بذکر است که داده های مورد نیاز جهت برنامهنویسی پخش بار و شبیهسازی سیستمهای مذکور، با استفاده از برنامه Matlab و تولباکس Psat پیادهسازی شده است.برای تحليل اقتصادي استفاده از مجموعه پيل سوختي به جهت تامين توان الكتريكي از نرم افزار Homer استفاده شده و كاركرد آن با ديزل ژنراتور موجود در پالايشگاه گازیمورد مقايسه قرار گرفته است. فصل1مروريبرانرژیهايتجدیدپذیر 1.1. مقدمهدسترسیکشورهايدرحالتوسعهبهانواعمنابعجدیدانرژي،برايتوسعه اقتصاديآنهااهمیتاساسیداردوپژوهشهايجدیدنشاندادهکهبینسطح توسعهیککشورومیزانمصرفانرژيآن،رابطهمستقیمیبرقراراست باتوجهبهذخایرمحدودانرژيدرجهانفعلی،دیگرنمیتوانبهمنابع موجودانرژيمتکیبود.درکشورمانیز،باتوجهبهنیازروزافزونبهمنابعانرژيوکمشدنمنابع انرژيفسیلیضرورتسالمنگهداشتنمحیطزیست،کاهشآلودگیهوا، محدودیتهايبرقرسانیوتامینسوختبراينقاطوروستاهايدورافتاده و... استفادهازانرژیهاينومانند:انرژيباد،انرژيخورشید،هیدروژنو انرژيهايداخلزمینمیتواندجایگاهویژهايداشتهباشد [1].امروزه،بحرانهايسیاسی،اقتصاديومسائلینظیرمحدودیتدوامذخایر فسیلینگرانیهايزیستمحیطی،ازدحامجمعیت، رشداقتصاديوضریب مصرف،همگیمباحثجهانمشمولیهستندکهباگستردگیتمام،فکر اندیشمندانرادریافتنراهکارهايمناسبدرحلمناسبمعضلاتانرژي درجهان،بهخصوصبحرانهايزیستمحیطی،بهخودمشغولداشته است. بدیهیاستامروزهپشتوانهاقتصاديوسیاسیکشورها،بستگیبه میزانبهرهوريآنهاازمنابعفسیلیداردوتهیگشتنمنابعفسیلی،نهتنها تهدیدياستبراياقتصادکشورهايصادرکننده،بلکهنگرانیعمدهايرا براينظاماقتصاديمللواردکنندهبهوجودآوردهاستصاحبانمنابعفسیلی بایستیواقعنگرانهبدانندکهبرداشتامروزایشانازذخایرفسیلی،مستلزم بهرهوريکمترفرداونهایتا،ًتهیشدنمنابعشاندرمدتزمانکمترخواهد بود. خوشبختانه،بیشترممالکجهانبهاهمیتونقشمنابعمختلفانرژي،به ویژهانرژيهايتجدیدپذیر (نو) درتامیننیازهايحالوآیندهپیبردهوبه طورگسترده،درتوسعهبهرهبرداريازاینمنابعلایزال،تحقیقاتوسیع وسرمایهگذاريهاياصولیمیکنند. باتوجهبهاینگونهگرایشهاي اساسیوفزایندهدرزمینهاستفادهازانرژيهايتجدیدپذیروفناوریهاي مربوطدرکشورهايصنعتیودرحالتوسعهدرایراننیزلازماستراهبردها وبرنامههايزیربناییواصولیتدوینشود [2].گرایشجهانیتوجهبهبهرهبرداريازانرژيهايتجدیدپذیروپیامدهاي زیستمحیطیایجابکردهکهسازمانهاومراکزمتعدديدرایران،علاقه مندبهاجرايپروژههاییدراینزمینهباشند،هرچنداینگونهفعالیتها لازموموثراست،ولیآیاایناقداماتطبقبرنامهریزيوتحقیقاتاصولیدر سطحملیانجاممیگیردیااینراانفعالیوبهصورتپراکنده،تفویض مستقلوسلیقهاياجرامیکنندبدینترتیباستکههنوزبسیارياز چالشهاوسوالهادرتوجیهودفاعازتوسعهبهرهبرداريازانرژيهاي تجدیدپذیردرایران،بدونجوابماندهاند. بدیهیاستکهاینگونهروندتوسعه،بدونبرنامهجامعومدرنصحیحو پایدارنخواهدبودتدوینراهبرديجامعجهتبهرهوريبهترازانرژيدر کشور،مستلزمشناختکاملوضعیتکنونیوتعییندقیقوضعیتمطلوب آندرجمیعجهاناست.انتظارمیرودباتوسعهبهرهبرداريازانرژيهايپاكدرجمهورياسلامی ایران،برمبنايراهبردوبرنامهايمدونبتوانبسیاريازچالشهارا شناساییوراهکارهايمناسبراانتخابوتبییننمود. وبهابهاماتوسوال هايمهمیچون:
امکان سنجی فنی اقتصادی استفاده از پیلهای سوختی در صنایع نفت و گاز word
فهرست مطالب عنوانصفحهچکیده1فصل اول: مروريبرانرژیهايتجدیدپذیر1.1. مقدمه21.2. اهمیت موضوع31.3. تقسیمبندی انواع انرژی61,4.اهمیت توجه به انرژی های پاک71.5. انواع انرژیهای تجدیدشونده81.5.1. انرژی برق-آبی81.5.2. انرژی خورشیدی91.5.3. انرژی باد111.5.4. انرژی زمینگرمایی (ژئوترمال)141.5.5. انرژی زیست توده141.5.6. انرژیهای دریایی151.5.7. هیدروژن و پیلسوختی161.6. خلاصه مشخصههای منابع نوین انرژیهای تجدیدپذیر17فصل دوم: تاریخچهتولیدپراکندهدرجهان2.1. مقدمه192.2. تعریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان202.3. کاربردهای منابع تولید پراکنده202.4. انواع تکنولوژی منابع تولید پراکنده212.4.1. موتورهای رفت و برگشتی222.4.2. میکروتوربینها232.4.3. توربینهای احتراق صنعتی232.4.4. پیلهای سوختی2.4.5. مزایای نیروگاههای پیل سوختی DFC23342.4.5. سیستمهای فتوولتاییک372.4.6. سیستمهای توربینبادی372.5. دلایل رویکرد به منابع منابع تولید پراکنده در دنیا382.6. موانع و مشکلات توسعه منابع منابع تولید پراکنده در دنیا392.7. منابع تولید پراکنده در ایران402.8. بررسی برخی تجربیات جهانی42فصل سوم: تولیدپراکندهدرسیستمهايتوزیعانرژيومقایسهآنباتولیدات متمرکز3.1. مقدمه483.2. نحوه اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه503.3. مزایای اساسی تولید پراکنده523.3.1. تامین توان523.3.2. توان اظطراری523.3.3. توزیع متعادل بار523.3.4. بهبود کیفیت توان و قابلیت توان523.3.5. بهبود پروفیل ولتاژ533.3.6. افزایش طول عمر تجهیزات533.3.7. کاهش تلفات533.3.8. تولید پراکنده و مسائل زیست محیطی533.4. مشکلات اتصال DG به شبکه توزیع543.5. مشکلات قابلیت اطمینان و کیفیت توان543.5.1. تغییرات آرام یا سریع ولتاژ553.5.2. هارمونیکها و هارمونیکهای میانی563.6. مسئله کنترل563.7. مسئله امنیت573.8. مسائل زیست محیطی573.9. ابعاد اقتصادی583.10. وظایف و مسئولیتها در زمان بهرهبرداری593.11. بهرهبرداری واحدهای تولیدی603.12. دستورالعمل شرایط اتصالات تولید پراکنده به شبکه توزیع613.13. شرایط فنی اتصالات تولید پراکنده به شبکه توزیع623.14. کلید هماهنگ کننده توان64فصل4: بررسیاقتصاديتولیداتپراکنده4.1. مقدمه714.2. منابع انرژیهای تجدیدپذیر و ویژگیهای اقتصادی آنها714.3. بررسی اقتصادی تولید پراکنده در سیستم توزیع754.4. بررسی مسائل اقتصادی پروژهها764.4.1. مزایای اقتصادی DG از دید مشترکان784.4.2. مزایای اقتصادی DG از دید شرکت توزیع794.5. ارزیابی اقتصادی فنیآوریهای تولید پراکنده804.6. نمونهای از بررسیهای صورت گرفته در جهت گزینش بهینه اقتصادی منابع تولیدپراکنده81فصل5: بررسی مشکلات تامین توان در صنایع نفت و گاز5.1. مقدمه845.2. مشکلات استفاده از بخار تولیدی برای سیکل ترکیبی855.3. مشکلات تامین توان برای فاز12865.4. مشکلات تامین توان الکتریکی در فاز2و3 پارس جنوبی865.5. مشکلات تامین توان الکتریکی در پالایشگاه سوم875.6. بررسی بعضی از خطاهای منجر به توقف اضطراری پالایشگاه بید بلند925.7. بررسی علل قطع مکرر برق در خط دوم سرخص به پالایشگاه شهید هاشمی نژاد945.8. تحلیل و پیشنهاد96 فصل6: پخش بار6.1. مقدمه986.2. بررسی مسئله پخش بار996.2.1. باس اسلک1046.2.2. باس بار1056.2.3. باس ژنراتور1056.2.4. باس کنترل ولتاژ1066.3. روش مستقیم برای حل معادلات خطی جبری معادلات چندمجهوله1076.3.1. روش گوس1106.4. متدهایی برای حل معادلات غیرخطی جبری1136.4.1. روش گوس1136.4.2. روش تکرار گوس با استفاده از Y-bus1146.4.3. روش تکرار گوس با استفاده از Z-bus1176.4.4. Improved G.S. برای حل دستگاه معادلات غیرخطی1176.4.5. روش Relaxation در حل مسئله پخش بار1236.4.6. روش نیوتن-رافسون در حل مسئله پخش بار1256.5. مقایسه روشهای گوس-سایدل و نیوتن رافسون132فصل7: اساسالگوریتمکرم شبتاب7.1. مقدمه1367.2. روشهای بهینهسازی1367.3. الگوریتم کرم شبتاب138فصل8: جایابیبهینه DG براساسالگوریتمکرم شبتاب8.1. مقدمه1458.2. ضرورت جایابی نیروگاههای تولید پراکنده در شبکه1468.3. انواع روشهای مکانیابی تولیدپراکنده1468.4. ضرورت استفاده از الگوریتمهای فرا ابتکاری1478.5. روند جایابی بهینه پیل سوختی توسط الگوریتم کرم شبتاب1488.6. نتایج شبیهسازی و جایابی بهینه پیل سوختی1498.7. تحلیل نتایج شبیهسازی152فصل 9: بررسی اقتصادی استفاده از پیل سوختی9.1. مقدمه1709.2. مشخصات و اطلاعات تجهیزات تهیه توان1709.3. معرفی نرم افزار HOMER1799.4. شبیه سازی1819.4.1. مشخصات بار1819.4.2. داده های ورودی دیزل ژنراتور1829.4.3. داده های ورودی پیل سوختی1829.4.4. مشخصات گازوئیل مصرفی1829.4.5. مشخصات گاز طبیعی مصرفی1829.5. نتایج حاصل از شبیه سازی183فصل10: نتیجهگیری و پیشنهاداتنتیجهگیری و پیشنهادات187منابعمنابع190 فهرست جدول عنوانصفحهجدول 1-2- تعاریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان20جدول 2-2- مقایسه کلی بین پیلهای سوختی آلی از نظر دمای کارکرد و بازده توان تولیدی34جدول 3-2- پتانسل موجود در کشور42جدول 4-2- مزایا و معایب دو روش حمایت از انرژیهای تجدید پذیر45جدول 1-3- سهم DGها از تولید برق در جهان54جدول 2-3- شرایط اتصال ژنراتورهای سنکرون64جدول 3-3- نیاز واحدهای تولید کوچک به مونیتورینگ65جدول 4-3- سرعت پاسخ به اغتشاش66جدول 5-3- سرعت پاسخ تولیدات پراکنده به حذف اغتشاش فرکانس67جدول 6-3- تغییرات و نوسانات ولتاژ69جدول 7-3- درصد هارمونیکهای قابل قبول تزریق شده توسط واحدهای تولیدی کوچک69جدول 1-4- هزینه های سوخت و نگهداری نیروگاههای گازی و بخار برای تولید یک مگاوات ظرفیت در مدت 20 سال74جدول 2-4- میزان برق تولیدی از نفت و گاز و هزینه آن74جدول 3-4- پارامتر اقتصادی در ارتباط با نیروگاه بادی75جدول 4-4- مقادیر پولی مزایای اقتصادی DGبرای مشترکان79جدول 5-4- مقادیر پولی مزایای اقتصادی DGبرای شرکتهای برق80جدول 6-4- مشخصات فنی و اقتصادی منابع مختلف انرژی81جدول 7-4- نتایج تحلیلها و انتخابهای برتر اقتصادی برای بار مصرفی مفروض از میان منابع مختلف انرژی82جدول 1-6- تقسیم بندی باس ها بر اساس وسایل تعبیه شده بر روی آنها104جدول 2-6- مقایسه میزان همگرایی روشهای مختلف134جدول 1-8- پارامترهای الگوریتم کرم شب تاب در حالت مختلف برای جایابی پیل سوختی152جدول 2-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در سیستم 30 باسه استاندارد به ازای درصدهای مختلفی از بار152جدول 3-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در سیستم 30 باسه استاندارد بدون تغییر بار سیستم154جدول 4-8- مقادیر حداقل و حداکثر ولتاژ های به دست آمده از الگوریتم کرم شب تاب برای سیستم استاندارد به ازای درصدهای مختلفی از بار155جدول 5-8- متغییرهای تعریف شده برای پیل سوختی در الگوریتم کرم شب تاب156جدول 6-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در بخشی از سیستم توزیع پالایشگاه گازی به ازای درصدهای مختلفی از بار161جدول 7-8- توان الکتریکی بهینه تزریق شده توسط پیل سوختی نصب شده در بخشی از سیستم توزیع پالایشگاه گازی بدونه تغییرات بار سیستم162جدول 8-8- مقادیر حداقل و حداکثر ولتاژهای به دست آمده از الگوریتم کرم شب تاب برای سیستم توزیع پالایشگاه گازی به ازای درصدهای مختلفی از بار163جدول 1-9- هزینه خالص در توانهای برابر183جدول 2-9- هزینه سالیانه در توانهای برابر183جدول 3-9- هزینه خالص برای اقتصادی ترین حالت ممکن184جدول 4-9- هزینه سالیانه برای اقتصادی ترین حالت ممکن185 فهرست شکل ها عنوانصفحهشکل 1-1- نیروگاه خورشدی سهموی خطی10شکل 2-1- نیروگاه خورشدی 250 کیلو وات شیراز11شکل 3-1- مزرعه بادی منجیل12شکل 4-1- نیروگاه بادی ولفجر منجیل13شکل 5-1- توربین بادی 600 کیلو وات بابائیان منجیل13شکل 6-1- نمونه ای از یک نیروگاه زمین گرمایی14شکل 7-1- تاسیسات تولید انرژی از لجن فاضلاب15شکل 8-1- زیر ساخت یک اقتصاد هیدروژنی17شکل 1-2- مراحل عملکرد موتورهای رفت و برگشتی22شکل 2-2- مراحل عملکرد میکرو توربینها23شکل 3-2- مراحل عملکرد توربین های احتراقی24شکل 4-2- مراحل عملکرد پیل سوختی24شکل 5-2- یکی از کاربردهای پیل سوختی در صنعت نفت36شکل 6-2- نحوه عملکرد سیستم فتوولتایک37شکل7-2- اجزای توربین بادی38شکل 8-2- روند رشد تولیدات پراکنده در جهان39شکل 1-3- اتصال منابع تولید پراکنده بصورت مستقل از شبکه51شکل 2-3- اتصال منابع تولید پراکنده بصورت موازی با شبکه51شکل 1-4- نمودار دایره ای سهم نیروگا ه های مختلف در تولید برق ایران74شکل 2-4- مقایسه قیمت تولید برق از منابع مختلف انرژی75شکل 3-4- تغیرات هزینه بهره برداری و ذخیره سالیانه با تغییرات قیمت سوخت77شکل 4-4- نرخ برگشت سرمایه با توئجه به قیمت گاز و برق78شکل 5-4- مقایسه دوره برگشت سالانه سرمایه81شکل 1-5- شماتیک تک خطی نیروگاه پالایشگاه دوم88شکل 2-5- تاثیر نویز در پالایشگاه پنجم90شکل 3-5- شمای کلی ارتباط داخلی پست برق پالایشگاه ششم91شکل 4-5- تاثیر نویز بر ETدر پالایشگاه ششم91شکل 5-5- مقایسه میزان انحراف دکلهای برق خط سرخس94شکل 6-5- محاسبه زاویه انحراف یک مقره آویز95شکل 7-5- مقایسه وضعیت زنجیره مقره قبل و بعد از نصب وزنه روی دکل 3796شکل 1-6- یک سیستم قدرت تک ماشینه100شکل 2-6- تحلیل پخش بار سیستم nباس101شکل 3-6- ارائه الگوریتم کامپیوتری برای محاسبه ماتریس معکوس109شکل 4-6- فلوچارت روش گوس با استفاده از Ybus116شکل 5-6- یک شبکه نمونه117شکل 6-6- یک نمونه ترانس ساده120شکل 7-6- مقایسه روش گوس سایدل و نیوتن رافسون133شکل 8-6- تاثیر اندازه ضریب شتاب در همگراهی روشهای مختلف135شکل 9-6- ارتباط بین کل زمان مورد نیاز و تعداد باسها135شکل 1-7- شبه کد الگوریتم کرم شب تاب143شکل 1-8- دیاگرام تک خطی سیستم تست استاندارد 30 باسه153شکل 2-8- نموندار پروفیل ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی156شکل 3-8- نمودار پروفیل زاویه ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب رادیان بدون نصب پیل سوختی157شکل 4-8- نمودار توان اکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی157شکل 5-8- نمودار توان راکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی158شکل 6-8- نمودار پروفیل ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 10158شکل 7-8- نمودار زاویه ولتاژ سیستم 30 باسه بر حسب رادیان با نصب پیل سوختی در باس 10159شکل 8-8- نمودار توان اکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 10159شکل 9-8- نمودار توان راکتیو سیستم 30 باسه بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 10160شکل 10-8- دیاگرام تک خطی بخشی از سیستم توزیع پالایشگاه گازی160شکل 11-8- نمودار پروفیل ولتاژ سیستم توزیع یکی از پالایشگاههای گازی پارس جنوبی بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی164شکل 12-8- نمودار پروفیل زاویه ولتاژ سیستم توزیع یکی از پالایشگاههای گازی پارس جنوبی بر حسب رادیان بدون نصب پیل سوختی164شکل13-8- نمودار توان اکتیو سیستم توزیع پالایشگاه گازی بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی165شکل 14-8- نمودار توان راکتیو سیستم توزیع پالایشگاه گازی بر حسب پریونیت بدون نصب پیل سوختی165شکل 15-8- نمودار پروفیل ولتاژ سیستم توزیع پالایشگاه گازی بر حسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 11166شکل 16-8- نمودار زاویه ولتاژ سیستم توزیع پالایشگاه گازی برحسب رادیان با نصب پیل سوختی در باس 11166شکل 17-8- نمودار توان اکتیو سیستم توزیع پالایشگاه برحسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 11167شکل 18-8- نمودار توان راکتیو سیستم توزیع پالایشگاه برحسب پریونیت با نصب پیل سوختی در باس 11167شکل 1-9- مشخصات دیزل ژنراتور171شکل 2-9- مشخصات پیل سوختی173شکل 3-9- تصویر یک سل تنها در یک استک174شکل 4-9- یک مجموعه از نیروگاه پیل سوختی175شکل 5-9- مواد شیمیایی مورد نیاز نیروگاه پیل سوختی177شکل 6-9- نمودار بار مصرفی180شکل7-9- محیط شبیه سازی در نرم افزار هومر182شکل 8-9- نمودار هزینه برای توان ورودی یکسان183شکل 9-9- نمودار هزینه برای اقتصادی ترین حالت ممکن184 چکیدهنیروگاههايتولیدپراکندهدارايظرفیتتولیديازچندکیلوواتتا10مگاواتهستندکهجهتتولیدانرژيالکتریکیدرنقاطنزدیکبهمصرفکنندگانبهکارمیروندازانواعآنهامیتوانبهسلولهايخورشیدي،پیلهايسوختی،میکروتوربینها،نیروگاههايباديو ... اشارهکرد . چنانچهایننیروگاههابهشبکهمتصلشوند،اثراتمختلفیرويشبکهازجملهکاهشتلفاتشبکه،بهبودپروفیلولتاژوافزایشقابلیتاطمینانشبکهخواهندداشت . عدمجایابیمناسبنیروگاههايتولیدپراکندهدرشبکهباعثافزایشتلفاتوبالارفتنهزینههايتولیدوانتقالانرژيمیشودبنابراینلازماستباروشهايبهینهسازي،جایابیایننیروگاههادرشبکهانجامگیرد؛بدینترتیبکهتعدادنیروگاههايتولیدپراکنده،محلنصبوظرفیتآنهاچنانتعیینشودکهبیشترینکاهشتلفاتشبکهبادرنظرگرفتنقیودمسألهبهوجودآید .دراینپایان نامهازروشالگوریتمکرم شب تاب دربهینهسازيمسأله جایابی بهینه پیل سوختیاستفادهشدهاست . پسازمعرفی الگوریتم کرم شب تاب اینروشدرجایابیبهینهپیل سوختی،برنامه جایابی و پخش بارنوشتهشدهواینبرنامهرويشبکههای تست استاندارد 30 باسه و بخشی از سیستم توزیع برق يكي از پالايشگاه گازي مجتمع گاز پارس جنوبي پیادهسازيواجراشدهاست.برای تحلیل بهتر نتایج ارزیابی، شاخص تغییر بار سیستم بصورت درصدی از کل بار سیستم در مکانهای نصب شده پیل سوختی ارایه شده است که کارایی الگوریتم کرم شبتاب را در مواجهه با این دگرگونیها نشان میدهد.لازم بذکر است که داده های مورد نیاز جهت برنامهنویسی پخش بار و شبیهسازی سیستمهای مذکور، با استفاده از برنامه Matlab و تولباکس Psat پیادهسازی شده است.برای تحليل اقتصادي استفاده از مجموعه پيل سوختي به جهت تامين توان الكتريكي از نرم افزار Homer استفاده شده و كاركرد آن با ديزل ژنراتور موجود در پالايشگاه گازیمورد مقايسه قرار گرفته است. فصل1مروريبرانرژیهايتجدیدپذیر 1.1. مقدمهدسترسیکشورهايدرحالتوسعهبهانواعمنابعجدیدانرژي،برايتوسعه اقتصاديآنهااهمیتاساسیداردوپژوهشهايجدیدنشاندادهکهبینسطح توسعهیککشورومیزانمصرفانرژيآن،رابطهمستقیمیبرقراراست باتوجهبهذخایرمحدودانرژيدرجهانفعلی،دیگرنمیتوانبهمنابع موجودانرژيمتکیبود.درکشورمانیز،باتوجهبهنیازروزافزونبهمنابعانرژيوکمشدنمنابع انرژيفسیلیضرورتسالمنگهداشتنمحیطزیست،کاهشآلودگیهوا، محدودیتهايبرقرسانیوتامینسوختبراينقاطوروستاهايدورافتاده و... استفادهازانرژیهاينومانند:انرژيباد،انرژيخورشید،هیدروژنو انرژيهايداخلزمینمیتواندجایگاهویژهايداشتهباشد [1].امروزه،بحرانهايسیاسی،اقتصاديومسائلینظیرمحدودیتدوامذخایر فسیلینگرانیهايزیستمحیطی،ازدحامجمعیت، رشداقتصاديوضریب مصرف،همگیمباحثجهانمشمولیهستندکهباگستردگیتمام،فکر اندیشمندانرادریافتنراهکارهايمناسبدرحلمناسبمعضلاتانرژي درجهان،بهخصوصبحرانهايزیستمحیطی،بهخودمشغولداشته است. بدیهیاستامروزهپشتوانهاقتصاديوسیاسیکشورها،بستگیبه میزانبهرهوريآنهاازمنابعفسیلیداردوتهیگشتنمنابعفسیلی،نهتنها تهدیدياستبراياقتصادکشورهايصادرکننده،بلکهنگرانیعمدهايرا براينظاماقتصاديمللواردکنندهبهوجودآوردهاستصاحبانمنابعفسیلی بایستیواقعنگرانهبدانندکهبرداشتامروزایشانازذخایرفسیلی،مستلزم بهرهوريکمترفرداونهایتا،ًتهیشدنمنابعشاندرمدتزمانکمترخواهد بود. خوشبختانه،بیشترممالکجهانبهاهمیتونقشمنابعمختلفانرژي،به ویژهانرژيهايتجدیدپذیر (نو) درتامیننیازهايحالوآیندهپیبردهوبه طورگسترده،درتوسعهبهرهبرداريازاینمنابعلایزال،تحقیقاتوسیع وسرمایهگذاريهاياصولیمیکنند. باتوجهبهاینگونهگرایشهاي اساسیوفزایندهدرزمینهاستفادهازانرژيهايتجدیدپذیروفناوریهاي مربوطدرکشورهايصنعتیودرحالتوسعهدرایراننیزلازماستراهبردها وبرنامههايزیربناییواصولیتدوینشود [2].گرایشجهانیتوجهبهبهرهبرداريازانرژيهايتجدیدپذیروپیامدهاي زیستمحیطیایجابکردهکهسازمانهاومراکزمتعدديدرایران،علاقه مندبهاجرايپروژههاییدراینزمینهباشند،هرچنداینگونهفعالیتها لازموموثراست،ولیآیاایناقداماتطبقبرنامهریزيوتحقیقاتاصولیدر سطحملیانجاممیگیردیااینراانفعالیوبهصورتپراکنده،تفویض مستقلوسلیقهاياجرامیکنندبدینترتیباستکههنوزبسیارياز چالشهاوسوالهادرتوجیهودفاعازتوسعهبهرهبرداريازانرژيهاي تجدیدپذیردرایران،بدونجوابماندهاند. بدیهیاستکهاینگونهروندتوسعه،بدونبرنامهجامعومدرنصحیحو پایدارنخواهدبودتدوینراهبرديجامعجهتبهرهوريبهترازانرژيدر کشور،مستلزمشناختکاملوضعیتکنونیوتعییندقیقوضعیتمطلوب آندرجمیعجهاناست.انتظارمیرودباتوسعهبهرهبرداريازانرژيهايپاكدرجمهورياسلامی ایران،برمبنايراهبردوبرنامهايمدونبتوانبسیاريازچالشهارا شناساییوراهکارهايمناسبراانتخابوتبییننمود. وبهابهاماتوسوال هايمهمیچون: