دیسپاچینگ در شبکه‌های قدرت
در شبکه های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحد های بزرگ تولیدی ، افت ناگهانـــی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد.
کنترل فرکانس و ولتاژ
یكی از مهمترین فراسنج های كنترلی شبكه ، فركانس می باشد که تغییرات آن نمایانگر تغییر در فرایند تولید و مصرف است و به همین مناسبت ازعوامل بسیارمهم دربهره برداری و كنترل وضعیت شبكه می باشد. در بهره برداری شبکه، اطلاعات مربوط به فركانس شبكه باید بصورت لحظه ای ثبت گردد و این بدان معنی است كه حجم وسیعی از این اطلاعات در یك محدوده زمانی باید ثبت و مورد بررسی قرار گیرد. لازم به توضیح است که تغییرات فركانس بیش از مقدار نامی آن علاوه بر وارد آوردن صدمات به تاسیسات شبکه برق رسانی ، بر وسائل مشتركان برق نیز اثرات زیانباری خواهد داشت همچنین در صورتیكه فركانس شبكه در حد مطلوب و مجاز كنترل نگردد موجب عدم پایداری و حتی فروپاشی شبكه خواهد شد. در شبكه سراسری برق ایران طبق دستور العمل های ثابت بهره برداری ، تغییرات مجاز فركانس شبکه بین ۷/۴۹ تا ۳/۵۰ هرتز است . نمونه هایی از عدم کنترل بموقع فرکانس و فروپاشی شبکه به شرح زیر می باشد:
فروپاشی شبکه در ۳۰ اردیبهشت ۱۳۸۱ و همچنین فروپاشی بخش شمالی شبکه در ۱۲ فروردین ۱۳۸۲ که هر دو ناشی از عدم کنترل محلی فرکانس در بخش هایی است که به دلایل مختلف دچار حادثه شده اند .
در شبکه های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحد های بزرگ تولیدی ، افت ناگهانـــی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد. عملکرد رله های اشاره شده زمانی اثر بخش خواهد بود که میزان تغییرات کاهشی فرکانس و ولتاژ در حدی باشد که فرصت لازم ( حداقل ۲۵۰ میلی ثانیه ) را در اختیار رله قرار دهد . زیرا در غیر این صورت رله ها عمل نکرده و فرکانس همچنان کاهش می یابد تا سرانجام فروپاشی حادث شود . عکس العمل سریع در تصحیح فرکانس و ولتاژ شبکه خصوصا" در زمان وقوع حادثه ، یکی از عوامل تعیین کننده می باشد . به طور سنتی تصحیح کننده های فرکانس عمدتا" نیروگاه های آبی مجهز به گاورنرهای سریع هستند که می توانند کل توان تولیدی خود را در ظرف چند ثانیه به میزان قابل توجه ای تغییر دهند . تنظیم کننده های ولتاژ نیز عمدتا" ژنـــراتورهای سنکرون مجهز به سیستم های [AVR۱] می باشند که در کسری از ثانیه وارد عمل می شوند . تنظیم فرکانس شبکه می تواند در هر نقطه از شبکه صورت پذیرد به شرط آنکه امـکان انتقال توان در خطوط در شبکه وجود داشته باشد . به عنوان مثال اگر حادثه ای در خراسان باعث کاهش فرکانس شبکه شود واحد های آبی در خوزستان می توانند نسبت به تصحیح فرکانس وارد عمل شوند اما پاره ای از مواقع این امر ممکن است موجب افزایش بار خطوط " دز- اندیمشک " و یا " علی آباد – اسفراین " شود و حتی موجب قطع این خطوط گردد که در این حالت وضعیت شبکه بسیار آسیب پذیر خواهد شد . بنابراین به منظور حفظ پایداری و ایمنی شبکه، کنترل فرکانس و ولتاژ باید به گونه ای انجام پذیرد که قابلیت انجام عملیات کنترلی چه در منطقه و چه در کل شبکه وجود داشته باشد . با توجه به پراکندگی و تنوع نیروگاه ها در تمامی طول شبکه سراسری برق کشور ، قابلیت بالقوه کنترل فرکانس و ولتاژ شبکه بطور همزمان وجود دارد ولی به دلایل مشروحه زیر از آن استفاده درست نمی شود:
* درآمد نیروگاه ها بر اساس انرژی تولید است لذا جهت کسب درآمد ، نیروگاه ها همواره سعی در تولید در حد حداکثر ظرفیت عملی خود دارند . حتی در حال حاضر نیز که خریدار برق نیروگاه ها بازار برق می باشد ، نیروگاه ها تلاش دارند که قیمت های پیشنهادی خود را به گونه ای تنظیم نمایند که با حداکثر تولید در مدار باقی بمانند . لذا ذخیره ای جهت کنترل فرکانس موجود نمی باشد و اگر هم چنین ذخیره ای منظور شود هزینه ای بابت آن پرداخت نمی گردد .
* با توجه به تغییرات قابلیت تولید و محدویت جریان خروجی ژنراتورها ، معمولا" واحد نیروگاهی نمی تواند همزمان حداکثر تولید توان اکتیو و راکتیو را داشته باشد لذا در صورتیکه بخواهد جهت تامین ولتاژ مورد نیاز به تولید توان راکتیو بپردازد باید از تولید توان اکتیو خود بکاهد و این در حالی است که کاهش توان اکتیو بمعنی کاهش انرژی تولیدی و کاهش درآمد است .
از این دو مورد چنین استنباط می گردد که برای حفظ شبکه و کنترل فرکانس ضروری است از نظر موازین قانونی تمهیداتی اندیشیده شود تا انگیزه لازم برای تولید بار راکتیو مورد نیاز از سوی نیروگاه ها بوجود آید زیرا اگر چنین روندی شکل نگیرد خسارتهای ناشی از خاموشی بیش از پرداخت هزینه بار راکتیو تولیدی نیروگاه ها خواهد بود .
* رشد سالانه افزون بر ۱۰ درصد مصرف برق کشور و عدم وجود ذخیره کافی ، بهره برداری از شبکه را به سمتی سوق داده است که حاشیه های امنیتی شبکه کاهش یافته و نیاز امنیتی شبکه را تامین نمی نماید . بالطبع در چنین شرایطی احتمال خاموشی های ناخواسته افزایش یافته و احتمال ناپایداری شبکه نیز افزایش خواهد یافت تا حدی که تحت شرایط اضطراری نمی توان از فروپاشی شبکه جلوگیری نمود . با توجه به اینکه در شبکه های برق رسانی ، نیروگاه های آبی بیشترین سهم را در کنترل فرکانس به عهده دارند، پراکندگی این نوع نیروگاه ها می تواند کمک موثری به کنترل منطقه ای فرکانس باشد . در ایـران به علت شرایط خاص جغرافیایی و وجود رودخانه های عظیم، اکثر نیروگاه های برق آبی در جنوب غرب کشور واقع شده اند و اگر چه کنترل فرکانس شبکه سراسری را انجام می دهند ولیکن کنترل فرکانس بصورت منطقه ای همچنان با مشکل مواجه است . از سوی دیگر به دلیل کمبود منابع آبی کشور ، اولویت آب ذخیره شده در پشت ســـدها ، آبیاری و تامین آب مـــورد نیاز بخش های صنعتی و کشاورزی و آب شرب می باشد لذا تولید برق و استفاده از امکانات نیروگاه های برق آبی برای تنظیم فرکانس در اولویت دوم قراردارد و حتی در زمانــهای کم آبی و سال های خشکسالی ،کنترل بوسیله این نیروگاه ها با مشکل مواجـــه می گردد . با عنایت به مشکلاتی که به آن اشاره شده است، معاونت راهبری شبکه برق شرکت مدیریت شبکه بر آن شد تا طرح ها را جهت بهبود شرایط تهیه نماید تا با کمک مسئولین صنعت برق و سایر نهادهای تصمیم گیرنده ، خدمات کیفی و کمی مطلوبی ارائه گردد .
رئوس اقدامات پیش بینی شده به شـــرح زیر می باشد:
۱) ارائه طرح راه اندازی بازار خدمات جنبی کنترل فرکانس و کنترل ولتاژ به هیئت تنظیم بازار جهت ایجاد انگیزه های اقتصادی در شرکت های تولید برق حرارتی با هدف بهبود قابلیت کنترل فرکانس منطقه ای
۲) مطالعات امکان سنجی احداث نیروگاه های تلمبه ذخیره ای در نقاط مختلف کشور پهناور ایران
هر چند ایران کشوری است با شرایط اقلیمی نیمه خشک و کویری ولیکن با توجه به کوهستانهای پراکنده و شیب های تند فلات قاره، امکان ساخت حوضچه های آبی در فواصل نزدیک و با اختلاف ارتفاع مناسب وجود دارد و می توان از آنها به عنوان ســـدهای تلمبه ذخیره ای برای ذخیره سازی انرژی در ساعات کم باری و نیز تنظیم فرکانس و ولتاژ در منطقه اســــتفاده نمود. در ضمن یادآور می شود كه نیروگاه تلمبه ذخیره ای سیاه بیشه با قدرت ۱۰۰۰ مگاوات تا سال ۱۳۸۷ به بهره برداری خواهد رسید .
منبع
در شبکه های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحد های بزرگ تولیدی ، افت ناگهانـــی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد.
کنترل فرکانس و ولتاژ
یكی از مهمترین فراسنج های كنترلی شبكه ، فركانس می باشد که تغییرات آن نمایانگر تغییر در فرایند تولید و مصرف است و به همین مناسبت ازعوامل بسیارمهم دربهره برداری و كنترل وضعیت شبكه می باشد. در بهره برداری شبکه، اطلاعات مربوط به فركانس شبكه باید بصورت لحظه ای ثبت گردد و این بدان معنی است كه حجم وسیعی از این اطلاعات در یك محدوده زمانی باید ثبت و مورد بررسی قرار گیرد. لازم به توضیح است که تغییرات فركانس بیش از مقدار نامی آن علاوه بر وارد آوردن صدمات به تاسیسات شبکه برق رسانی ، بر وسائل مشتركان برق نیز اثرات زیانباری خواهد داشت همچنین در صورتیكه فركانس شبكه در حد مطلوب و مجاز كنترل نگردد موجب عدم پایداری و حتی فروپاشی شبكه خواهد شد. در شبكه سراسری برق ایران طبق دستور العمل های ثابت بهره برداری ، تغییرات مجاز فركانس شبکه بین ۷/۴۹ تا ۳/۵۰ هرتز است . نمونه هایی از عدم کنترل بموقع فرکانس و فروپاشی شبکه به شرح زیر می باشد:
فروپاشی شبکه در ۳۰ اردیبهشت ۱۳۸۱ و همچنین فروپاشی بخش شمالی شبکه در ۱۲ فروردین ۱۳۸۲ که هر دو ناشی از عدم کنترل محلی فرکانس در بخش هایی است که به دلایل مختلف دچار حادثه شده اند .
در شبکه های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحد های بزرگ تولیدی ، افت ناگهانـــی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد. عملکرد رله های اشاره شده زمانی اثر بخش خواهد بود که میزان تغییرات کاهشی فرکانس و ولتاژ در حدی باشد که فرصت لازم ( حداقل ۲۵۰ میلی ثانیه ) را در اختیار رله قرار دهد . زیرا در غیر این صورت رله ها عمل نکرده و فرکانس همچنان کاهش می یابد تا سرانجام فروپاشی حادث شود . عکس العمل سریع در تصحیح فرکانس و ولتاژ شبکه خصوصا" در زمان وقوع حادثه ، یکی از عوامل تعیین کننده می باشد . به طور سنتی تصحیح کننده های فرکانس عمدتا" نیروگاه های آبی مجهز به گاورنرهای سریع هستند که می توانند کل توان تولیدی خود را در ظرف چند ثانیه به میزان قابل توجه ای تغییر دهند . تنظیم کننده های ولتاژ نیز عمدتا" ژنـــراتورهای سنکرون مجهز به سیستم های [AVR۱] می باشند که در کسری از ثانیه وارد عمل می شوند . تنظیم فرکانس شبکه می تواند در هر نقطه از شبکه صورت پذیرد به شرط آنکه امـکان انتقال توان در خطوط در شبکه وجود داشته باشد . به عنوان مثال اگر حادثه ای در خراسان باعث کاهش فرکانس شبکه شود واحد های آبی در خوزستان می توانند نسبت به تصحیح فرکانس وارد عمل شوند اما پاره ای از مواقع این امر ممکن است موجب افزایش بار خطوط " دز- اندیمشک " و یا " علی آباد – اسفراین " شود و حتی موجب قطع این خطوط گردد که در این حالت وضعیت شبکه بسیار آسیب پذیر خواهد شد . بنابراین به منظور حفظ پایداری و ایمنی شبکه، کنترل فرکانس و ولتاژ باید به گونه ای انجام پذیرد که قابلیت انجام عملیات کنترلی چه در منطقه و چه در کل شبکه وجود داشته باشد . با توجه به پراکندگی و تنوع نیروگاه ها در تمامی طول شبکه سراسری برق کشور ، قابلیت بالقوه کنترل فرکانس و ولتاژ شبکه بطور همزمان وجود دارد ولی به دلایل مشروحه زیر از آن استفاده درست نمی شود:
* درآمد نیروگاه ها بر اساس انرژی تولید است لذا جهت کسب درآمد ، نیروگاه ها همواره سعی در تولید در حد حداکثر ظرفیت عملی خود دارند . حتی در حال حاضر نیز که خریدار برق نیروگاه ها بازار برق می باشد ، نیروگاه ها تلاش دارند که قیمت های پیشنهادی خود را به گونه ای تنظیم نمایند که با حداکثر تولید در مدار باقی بمانند . لذا ذخیره ای جهت کنترل فرکانس موجود نمی باشد و اگر هم چنین ذخیره ای منظور شود هزینه ای بابت آن پرداخت نمی گردد .
* با توجه به تغییرات قابلیت تولید و محدویت جریان خروجی ژنراتورها ، معمولا" واحد نیروگاهی نمی تواند همزمان حداکثر تولید توان اکتیو و راکتیو را داشته باشد لذا در صورتیکه بخواهد جهت تامین ولتاژ مورد نیاز به تولید توان راکتیو بپردازد باید از تولید توان اکتیو خود بکاهد و این در حالی است که کاهش توان اکتیو بمعنی کاهش انرژی تولیدی و کاهش درآمد است .
از این دو مورد چنین استنباط می گردد که برای حفظ شبکه و کنترل فرکانس ضروری است از نظر موازین قانونی تمهیداتی اندیشیده شود تا انگیزه لازم برای تولید بار راکتیو مورد نیاز از سوی نیروگاه ها بوجود آید زیرا اگر چنین روندی شکل نگیرد خسارتهای ناشی از خاموشی بیش از پرداخت هزینه بار راکتیو تولیدی نیروگاه ها خواهد بود .
* رشد سالانه افزون بر ۱۰ درصد مصرف برق کشور و عدم وجود ذخیره کافی ، بهره برداری از شبکه را به سمتی سوق داده است که حاشیه های امنیتی شبکه کاهش یافته و نیاز امنیتی شبکه را تامین نمی نماید . بالطبع در چنین شرایطی احتمال خاموشی های ناخواسته افزایش یافته و احتمال ناپایداری شبکه نیز افزایش خواهد یافت تا حدی که تحت شرایط اضطراری نمی توان از فروپاشی شبکه جلوگیری نمود . با توجه به اینکه در شبکه های برق رسانی ، نیروگاه های آبی بیشترین سهم را در کنترل فرکانس به عهده دارند، پراکندگی این نوع نیروگاه ها می تواند کمک موثری به کنترل منطقه ای فرکانس باشد . در ایـران به علت شرایط خاص جغرافیایی و وجود رودخانه های عظیم، اکثر نیروگاه های برق آبی در جنوب غرب کشور واقع شده اند و اگر چه کنترل فرکانس شبکه سراسری را انجام می دهند ولیکن کنترل فرکانس بصورت منطقه ای همچنان با مشکل مواجه است . از سوی دیگر به دلیل کمبود منابع آبی کشور ، اولویت آب ذخیره شده در پشت ســـدها ، آبیاری و تامین آب مـــورد نیاز بخش های صنعتی و کشاورزی و آب شرب می باشد لذا تولید برق و استفاده از امکانات نیروگاه های برق آبی برای تنظیم فرکانس در اولویت دوم قراردارد و حتی در زمانــهای کم آبی و سال های خشکسالی ،کنترل بوسیله این نیروگاه ها با مشکل مواجـــه می گردد . با عنایت به مشکلاتی که به آن اشاره شده است، معاونت راهبری شبکه برق شرکت مدیریت شبکه بر آن شد تا طرح ها را جهت بهبود شرایط تهیه نماید تا با کمک مسئولین صنعت برق و سایر نهادهای تصمیم گیرنده ، خدمات کیفی و کمی مطلوبی ارائه گردد .
رئوس اقدامات پیش بینی شده به شـــرح زیر می باشد:
۱) ارائه طرح راه اندازی بازار خدمات جنبی کنترل فرکانس و کنترل ولتاژ به هیئت تنظیم بازار جهت ایجاد انگیزه های اقتصادی در شرکت های تولید برق حرارتی با هدف بهبود قابلیت کنترل فرکانس منطقه ای
۲) مطالعات امکان سنجی احداث نیروگاه های تلمبه ذخیره ای در نقاط مختلف کشور پهناور ایران
هر چند ایران کشوری است با شرایط اقلیمی نیمه خشک و کویری ولیکن با توجه به کوهستانهای پراکنده و شیب های تند فلات قاره، امکان ساخت حوضچه های آبی در فواصل نزدیک و با اختلاف ارتفاع مناسب وجود دارد و می توان از آنها به عنوان ســـدهای تلمبه ذخیره ای برای ذخیره سازی انرژی در ساعات کم باری و نیز تنظیم فرکانس و ولتاژ در منطقه اســــتفاده نمود. در ضمن یادآور می شود كه نیروگاه تلمبه ذخیره ای سیاه بیشه با قدرت ۱۰۰۰ مگاوات تا سال ۱۳۸۷ به بهره برداری خواهد رسید .
منبع
آخرین ویرایش:
