۱ آبان ۱۳۹۸
بازدیدها: 19
بدون نظر

ریزشبکه‌ها ازنظر منابع تولید توان، کاربرد و پارامترهای خط به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند که در اینجا به معرفی این تنوع که در ادبیات استفاده شده پرداخته می‌شود.

۱- تقسیم‌بندی بر اساس منابع تولیدی

منابع تولید توان در یک ریزشبکه می‌توانند با توجه به امکانات در دسترس و همچنین ناحیه جغرافیایی متفاوت باشند. منابع تولید توان فتوولتائیک، بادی، پیل سوختی، منابع ذخیره کننده انرژی، بیوماس و واحدهای تولید همزمان برق و حرارت(CHP) به‌عنوان عمده‌ترین منابع تولیدی ریزشبکه شناخته شده‌اند. بر اساس نوع منابع تولیدی، ریزشبکه‌ها را می‌توان به سه دسته AC، DC و هیبریدی (AC/DC) تقسیم‌بندی کرد. اکثر ریزشبکه‌های ساخته شده در سراسر جهان به‌صورت AC هستند. واحدهای تولید توان AC به‌صورت مستقیم و گاهی اوقات توسط مبدل‌های الکترونیک قدرت (پشت به پشت) به شبکه فشار ضعیف AC متصل می‌شوند. از سویی دیگر، واحدهای تولیدی مانند پیل سوختی، سلول‌های خورشیدی و منابع ذخیره کننده انرژی که توان خروجی آنها به‌صورت DC است، از طریق مبدل‌های DC به AC به شبکه فشار ضعیف AC متصل می‌شوند. شکل زیر نحوه اتصال واحدهای تولیدی مختلف به شبکه AC را نشان می‌دهد.

نحوه اتصال واحدهای تولیدی مختلف به شبکه AC فشار ضعیف

از مزایای شبکه‌های AC به DC می‌توان به افزایش ولتاژ آسان از طریق ترانسفورماتور درحالی‌که در شبکه‌های DC به مبدل‌های DC به DC نیاز دارد که پیاده‌سازی آن مشکل‌تر است و همچنین حفاظت مدار در سیستم AC کامل‌تر از سیستم DC است و حفاظت سیستم‌های DC به تحقیقات بیشتری نیاز دارد.

با توجه به تجهیزات مصرف‌کننده امروزی و منابع تولید انرژی تجدید پذیر آینده، ما نیاز به انتخاب جایگزینی برای شبکه‌های جریان متناوب امروزی داریم. با توسعه مفهوم شبکه‌های هوشمند، استفاده از شبکه‌های فشار ضعیف DC نیز برای تأمین توان صنایع و ساختمان‌های تجاری در حال افزایش است. در آینده سیستم توزیع DC یک راه‌حل مناسب برای تأمین نیاز مصرف‌کنندگان خواهد بود که در آن صورت واحدهای تولید AC باید توسط مبدل‌های AC به DC به شبکه متصل شوند. علاوه براین، اطلاعات بهره‌برداری آماری از مقایسه سیستم‌های DC و AC مشان می‌دهد که معماری پیکربندی سیستم‌های DC بیشتر در دسترس است. ریزشبکه‌های DC اغلب برای کاربردهایی مناسب هستند که نیاز به تغذیه بارهای حساس مثل تجهیزات الکترونیکی داریم. اگرچه درصد استفاده از ریزشبکه‌های DC هنوز کم است اما ابراز علاقه انجمن‌های علمی مربوطه به این سیستم‌ها به دلیل مزایای آنها در حال افزایش است. شکل زیر یک شبکه فشار ضعیف DC با واحدهای DG متصل به آن را در نقطه اتصال مشترک نشان می‌دهد.

نحوه اتصال واحدهای تولیدی مختلف به شبکه DC فشار ضعیف

از مزایای شبکه‌های DC نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • اتصال منابع تولید تجدید پذیر نظیر فتوولتائیک، باتری و غیره به شبکه آسان‌تر بوده و نیازی به مرحله تبدیل به AC ندارد.
  • خطوط DC امپدانس کمتری در مقایسه با خطوط AC دارند. بعلاوه اثر پوستی فقط در شبکه‌های AC وجود دارد که این قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد.
  • هیچ توان راکتیو در خطوط DC وجود ندارد و به همین دلیل توان انتقالی از خطوط افزایش می‌یابد.
  • نیازی به سنکرون سازی منابع تولیدی با شبکه DC نیست؛ زیرا سیستم‌های DC دارای فرکانس صفر هستند و نیازی به کنترل سنکرون سازی ندارند.
  • بارهای زیادی نظیر کامپیوترها، باتری‌ها، شارژها و غیره به ولتاژ یکسو شده نیاز دارند که اگر از سیستم DC استفاده شود، دیگر نیازی به مرحله یکسوسازی نیست.
  • اجتناب از قرار گرفتن انسان در معرض فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز.

نوع دیگری از ریزشبکه‌ها، سیستم‌های هیبریدی هستند که متشکل از شین‌های AC و DC هستند. توربین بادی، دیزل ژنراتور و بارهای مرسوم جریان متناوب به شبکه AC متصل می‌شوند درحالی‌که، واحدهای فتوولتائیک همراه با مبدل‌هایشان، پیل‌های سوختی و بارهای جریان مستقیم به شبکه DC متصل می‌شوند. شین‌های AC و DC از طریق یک مبدل چهار ربع سه فاز که می تواند به‌عنوان اینورتر یا یکسوساز عمل کند، باهم ترکیب می‌شوند. شکل زیر یک ریزشبکه هیبریدی را نشان می‌دهد.

ریزشبکه هیبریدی

 

 

۲- طبقه‌بندی بر اساس کاربرد

یک ریزشبکه می‌تواند مانند شکل زیر با ریزمنابع مختلف و بارها نشان داده شود. سه نوع ریزشبکه با توجه به مود بهره‌برداری و ساختار معرفی می‌شوند. ریزشبکه همیشه مستقل که در شکل زیر نشان داده شده اتصالی به شبکه سراسری ندارد و هرگز به شبکه متصل نمی‌شود و همیشه به‌صورت مستقل کار می‌کند. در این ریزشبکه‌ها اغلب از روش‌های کنترل غیرمتمرکز استفاده می‌شود و حداکثر توان مصرف‌کنندگان محدود شده و الزامات کیفیت توان در مقایسه با ریزشبکه آزمایشگاهی بسیار کمتر است. از این ریزشبکه‌ها معمولاً در نقاط دورافتاده و پایگاه‌های نظامی که دسترسی به آنها مشکل است استفاده می‌شوند. ریزشبکه‌های باقابلیت اتصال به شبکه در یک نقطه مشترک به شبکه سراسری متصل می‌شوند و ازنظر جغرافیایی ناحیه بزرگی را در مقایسه با ریزشبکه‌های آزمایشگاهی پوشش می‌دهند. این ریزشبکه همچنین می‌تواند به‌صورت مستقل از شبکه نیز کار کند. یک ریزشبکه آزمایشگاهی معمولاً به شبکه سراسری متصل شده و می‌تواند با ایجاد یک سیستم تبادل اشتراکی یک راه کسب و کار ارائه دهد. این نوع از ریزشبکه‌ها معمولاً در صنایع و سازمان‌ها استفاده می‌شود. شبیه یک سیستم قدرت بزرگ، مسائل پایداری یک ریزشبکه می‌تواند به پایداری ولتاژ، پایداری سیگنال کوچک و پایداری گذرا تقسیم شود.

ریزشبکه مستقل با ریزمنابع و بارها

 

۳- تقسیم‌بندی بر اساس پارامترهای خط

در مطالعات انجام شده، ریزشبکه‌ها معمولاً به‌صورت سیستم‌های القایی (X>>R) یا مقاومتی (R>>X) در نظر گرفته شده‌اند به‌طوری‌که پارامترهای خط بر کنترل ریزشبکه و انتخاب نوع کنترل‌کننده تأثیر می‌گذارد. در این بخش ریزشبکه‌ها بر اساس پارامترهای خط را به دو دسته مقاومتی و القایی تقسیم‌بندی می‌کنیم.

ریزشبکه‌ها را می‌توان بر اساس امپدانس خطوط به دو دسته مقاومتی و القایی تقسیم‌بندی کرد. بخش القایی خط در شبکه‌های HV و MV معمولاً از بخش مقاومتی امپدانس خط بزرگ‌تر است. قسمت اهمی امپدانس خط در شبکه‌های HV و MV نسبت به قسمت القایی کوچک‌تر بوده و بدون اینکه باعث ایجاد خطای قابل‌توجهی در محاسبات شود، می‌تواند نادیده گرفته شود.

برخلاف شبکه‌های HV، امپدانس در شبکه‌هایLV  اساساً خاصیت اهمی دارد و بنابراین قسمت القایی امپدانس ناچیز و قابل صرفه نظر کردن است. ریزشبکه‌های ولتاژ پایین اساساً دارای خطوط با خاصیت اهمی غالب هستند. در شبکه‌های قدرت مرسوم، مقداری اینرسی چرخان قابل‌توجهی با شبکه همراه می‌شود. به‌عنوان مثال، اینرسی ناشی از ژنراتورهای سنکرون بزرگ. بااین‌وجود، ریزشبکه‌ها معمولاً شبکه‌های توزیع ولتاژ پایینی هستند که فاقد مقدار قابل‌توجهی اینرسی هستند. مقادیر  نمونه برای ریزشبکه‌های مقاومتی معمولاً عددی بین ۲ تا ۸ در نظر گرفته می‌شوند.