مهلونت برفامه‌ریزی و نغقارت راهبردی رسسی جمهور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. حمهوری اسلامی ابران مهلونت برفامه‌ریزی و نغقارت راهبردی رسسی جمهور ضوابط اتصال و بهره برداری ثیرو گاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق فشریه شمطاره ۶۵۰ معاونت نظارت راهبردی وزارت نیرو امور نظام فنی پژوهشگاه نیرو 1 13177 ۱۳۹۲ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ([) سم محاال ام رک و ارت را وی س ور ۹.۳۳۹۷ شنامه به د تگاه‌های اجرایی. مهندسان مشاور 9 پیمانکاران ۱۳۹۳/۲۲ موضوع : ضوابط اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق به استناد ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و مواد (۶) و (۷) آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی- مصوب سال ۱۳۵۲و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور (موضوع تصویب‌نامه شماره ۴۲۳۳۹ /ت ۳۳۴۹۷ه مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیأت محترم وزیران)» به پیورست نشریه شماره ۶۵۰ امور نظام فنی. با عنوان « ضوابط اتصال و بهره‌برداری نبروگاه‌های بادی بزررگ به شبگه سراسری برق» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. رعایت مفاد این ضابطه برای دستگاه‌های اجرایی, مشاوران. پیمانکاران و سایر عوامل ذینفع نظام فنی اجرایی در صورت نداشتن ضوابط معتبر, از تاریخ ۱۳۹۳/۰۳/۰۱ الزامی است. امور نظام فنی این معاونت در مورد مفاد نشربه پیوست. دربافت کننده نظرات و پیشنهادهای اصلاحی مربوط بوده و عهده‌دار اعلام اصلاحات لازم به طور آدواری خواهد بود. ش ش: ۱۱۳۴۵۸ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- خواننده گرامی امور نظام فنی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور با استفاده از نظر کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این نشریه کرده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان. این اثر از این‌رق از شما خواننده گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده هرگونه ایراد و اشکال فنی مراتب را به صورت ۱- شماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۲- ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت آمکان متن اصلاح شده را برای جایگزینی ارسال نمایید. کارشناسان این آمور نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشانی برای مکاتبه : تهران. میدان بهارستان. خیابان صفی‌علی‌شاه» مرکز تلفن ۳۳۲۷۱ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت رأهبردی ربیس جمهور. امور نظام فنی ور ود 7 ۳: 12 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- بسمه تعالی نظام فنی و اجرایی کشور (مصوبه شماره ۴۲۳۳۹/ت ۳۳۴۹۷ ه مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیأت وزیران) به کارگیری معیارهاء استانداردها و ضوابط فنی در مراحل تهیه و اجرای طرح و نیز توجه لازم به هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری در قیمت تمام‌شده طرح‌ها را مورد تأکید جدی قرار داده است و این امور به استناد ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه و نظام فنی اجرایی کشورء وظیفه تهیه و تدوین ضوابط و معیارهای فنی طرح‌های توسعه‌ای کشور را به عهده دارد. محدود بودن ذخایر منابع آنرژی فسیلی و مشکلات زیست‌محیطی ناشی از فعالیت نیروگاه‌هایی که از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. توجه جهانی را به سمت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر جلب کرده است. در این میان. انرژی باد به عنوان یکی از مهم‌ترین و اقتصادی‌ترین منابع آنرژی تجدیدپذیر از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. در گذشته. به علت پایین بودن تون تولیدی توربین‌های بادی, این توربین‌ها به عنوان منابع تولید پراکنده در شبکه در نظر گرفته شده و عمدتاً به شبکه توزیع متصل می‌شدند. ولی امروزه با افزایش ظرفیت تولید توربین‌های بادی تا چند مگاوات و استفاده از تعداد زیادی توربین بادی در قالب یک مزرعه بادی, نیروگاه‌های بادی چندصد مگاواتی به وجود آمده‌اند. حتی در برخی کشورهاء بخش مهمی از تولید برق کشور از طریق نیروگاه‌های بادی انجام می‌شود. واضح است که نمی‌توان یک نیروگاه بادی چندصد مگاواتی را بدون انجام مطالعات لازم به شبکه برق متصل کرد؛ زیرا این نیروگاه می‌تواند تأثیرات قابل توجهی بر عملکرد استاتیکی و دینامیکی شبکه بگذارد. همچنین, چنین نیروگاه‌هایی باید به شبکه‌های فوق‌توزیع و انتقال متصل شوند و نمی‌توان با آنها به صورت تولیدات پراکنده برخورد کرد. به علاوه ضوابط خاصی در شبکه بهره‌برداری شوند. در کشور ایران» برنامه‌ریزی‌های راهبردی و کلان برای بهره‌گیری از ظرفیت‌های موجود نیروگاه‌های بادی وجود دارد؛ بنابراین» لازم است دستورالعمل‌های اتصال و بهره‌برداری این نیروگاه‌ها با توجه به شرایط بومی و خاص شبکه ایران تدوین و تنظیم گردند. در این نشریه. شرایط لازم برای اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها ارائه می‌شوند. در اینجا منظور از نیروگاه‌های بادی, نیروگاه‌هایی هستند که توان نامی آن‌ها بالاتر از ۲۵ مگاوات است و به شبکه ۶۳ کیلوولت و بالاتر متصل می‌شوند و در نتیجه. می‌توانند در عملکرد شبکه تأثیر گذار باشند. با توجه به دستورالعمل آارائه‌شده از سوی توانیر در زمینه اتصال مولدهای مقیاس کوچک به شبکه توزیع نیروی برق. نیروگاه‌های بادی زیر ۲۵ مگاوات یا متصل به زیر سطح ولتاژ ۶۳ کیلوولت به عنوان نیروگاه‌های تولید پراکنده محسوب می‌شوند. الزامات اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها را می‌توان در قالب ۶ بند ذیل دسته‌بندی کرد: ۱ الزامات توان اکتیو و فرکانس 1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ الزامات توان راکتیو و ولتاز ۳) الزامات حفاظت و تحمل خطا" ۴) الزامات کیفیت توان ۵) الزامات مدل‌سازی, پایش". کنترل, ارتباطات و ثبت وقایع ۶) الزامات تست صرف‌نظر از مورد ششم. برقرار بودن هریک از این ضوابط. بسته به مورد.ء لازم است قبل از اتصال به شبکه یا پس از آن ارزیابی شود. اگر برقراری ضابطه ای را بتوان قبل از اتصال به شبکه ارزیابی نمود. آن ضابطه مربوط به حوزه اتصال محسوب می‌شود؛ در مقابل, اگر برقراری ضابطه‌ای را باید پس از اتصال به شبکه بررسی نمود. آن ضابطه مربوط به حوزه بهره برداری است. در عین حال, ممکن است ضابطه ای مربوط به هردو حوزه اتصال و بهره برداری باشد؛ به این معنا که لازم است این ضوابط قبل از اتصال به شبکه برقرار باشند و پس از اتصال به شبکه نیز برقرار باقی بمانند؛ به عبارت دیگر, قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه قدرت. تست‌های مرتبط بر روی نیروگاه انجام می‌شوند و در صورت عملکرد صحیح., اجازه اتصال نیروگاه به شبکه صادر می‌شود؛ سپس بهره‌برداری نیروگاه بادی مطابق این الزامات صورت می‌گیرد. در فصل‌های بعدی این نشریه. هریک از الزامات فوق به طور تفصیلی بررسی می‌شوند. معاونت نظارت راهبردی به این وسیله از پژوهشگاه نیرو(پژوهشکده برق) که مسوولیت قرارداد انجام این پروژه را به عهده داشته است و همچنین تمامی افرادی که در تهیه و تدوین و پیشبرد این نشریه اهتمام ورزیده اندء جناب آقای مهندس حمزه مصطفوی, کارشناسان آمور نظام فنی و نیز نهادها و شرکت های مهندسین مشاور که با اظهار نظرهای خود این معاونت را در جهت غنا بخشیدن به آن یاری نموده اند سپاسگزاری و قدردانی نموده و توفیق روزافزون آنان را از درگاه ایزد یکتا آرزومند است. معاون نظارت راهبردی "۳۵۵۱۱ 06 ۲5۳۵۵۷۵ - 08 -------- صفحهٔ بعد -------- مدیر پروژه: زهرا مدیحی بیدگلی اعضای گروه تهیه کننده حبیب‌اله رئوفی ابراهیم رضایی محمد ستاره اعضای گروه تاییدکننده همایون برهمندپور بابک پر کار کومله داود جلالی حبیب قراگوزلو مزلقان یکی مسلمی مهدی مقیم‌زاده هدایت و راهبری پروژه: فرزانه اقا رمضانعلی محمد رضا طلا کوب پژوهشگاه نیرو کارشناسی مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو دکترای مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ارشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ارشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ارشد مهندسی برق-قدرت شر کت توانیر دکترای مهندسی برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی مهندسی برق- قدرت شرکت مدیریت شبکه برق ایران دکترای مهندسی برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت شرکت مدیریت شبکه برق ایران ‏ کارشناسی ارشد مهندسی برق - قدرت کشاورزی و معدن کارشناس امور نظام فنی 3 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱: مقدمه‌ای بر به کار گیری انرژی بادی در تولید برق ی ی ۱۳ ۱-۱- مقدمه ۳ ۲-۱- تاریخچه انرژی بادی ی ی ی ی یر ۳-۱- تولید برق از انرژی بادی در ابران و جهان ۵ ۴-۱- مبانی کار کرد توربین بادی ام ۵-۱- انواع توربین‌های بادی ب ی ی ی ی ی ۱-۵-۱- توربین بادی با ژنراتور القابی قفس سنجابی (562160) ی ی یا ۲-۵-۱- توربین بادی با ژنراتور القابی با تغذبه دوگانه (:0۳16) ۵ ۳-۵-۱- توربین بادی با ژنراتور سنکرون با محر که مستقیم (:0056) ی ۱ ۶-۱- مزرعه (نیروگاه) بادی ۱ ۷-۱- دستورالعمل شبکه با حضور نیروگاه بادی ۱۳ فصل ۲: الزامات توان اکتیو و فرکانس ۳ ۱-۳- مقدمه یی یر ۱۵ ۲-۲- ننظیم نوان اکتیو ی ی ی ی ۱۵ ۳-۲- ظرفیت رزرو ری ی وروی ور یر و ری و ۱۱ ۴-۲- محدودیت نرخ تغییر توان اکتیو ی ۱۱ ۵-۲- سیستم کنترل فرکانس رو و ریب پا فصل ۳: الزامات تنوان راکتیو و ولتاز ی ی رو ری و رو و ری ۱۵ ۱-۳- مقدمه ۳۵ ۲-۳- مدهای کاری کنترل ولتاز ۳۵ ۳-۳- محدوده ضریب توان ۳ ۴-۳- تأمین دینامیک توان راکتیو ۱۳۹ ۵-۳- محدوده توان اکتیو برای رعایت ضربب توان م۳ فصل ۴: الزامات حفاظت و تحمل خطا ۳۹ ۱-۴- مقدمه ۳۹ ۲-۴- سیستم‌های حفاظتی مورد نیاز ۳۳ ۳-۴- عملکرد سیستم حفاظتی در برابر تغییرات آرام ولتاز یر هو ۴-۴- عملکرد سیستم حفاظتی در برابر تغییرات فرکانس ۳۳ ۵-۴- تحمل خطا ۳۳ فصل ۵: الزامات کیفیت توان ۳ ۱-۵- مقدمه ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲-۵- قلیکر ولقار سس ۳۹ ۳-۵- نامتعادلی ولقار سس ۳ ۴-۵- هار موتیک‌ها ی ۳ ۵-۵- هارمونیک‌های میات ی ۳۹ فصل ۶: الزامات مدل‌سازی, پایش. کنترل, ار تباطات و ثبت وقایع سس ۳۵ ۳-۶- کنترل, پایش و ار تباطات ی ۳ ۲-۳-۶ الزامات پایش و کنترل توریین‌های بادی ی ۳۹ ۴-۶- یت وقا یعس ۳۹1 فصل ۷: الزامات تست و 1 ۲-۷- تست راه‌اندازی و خاموشی - نرخ تغییر توان اکتی وس ۳ ۵ ۳-۷- تست تولید توان اکتیو ثابت بر اساس مقادیر مرچع مشخص ی ۵۳ ۴-۷- تست منحنی توان اکتیو -قر کاقس سس 0۵ ۶-۷- تست ظرفیت توان را کتیو س ی ۵ ۷-۷- تست تحمل ولتاژ خین خطا ( 18 1۷) سس 1 ۸-۷- تست‌های کیفیت وان سس ۳و ۳-۸-۷- هارمونیک ولتاژ و جریان و هارمونیک‌های میاقی سس ۳ ۹-۷- تست مدل ساژی و ۳ ۱۰-۷ تست سیگنال‌های مخابراتی و کنترلی سس 0 پیوست ۱: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود پیوست ۲: الزامات توان اکتیو. فرکانس, توان راکتیو و ولتاز برای واحدهای بادی پیوست ۳: الزامات حفاظت و عملکرد در حالت خطا برای واحدهای بادی ۵ -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ۴: الزامات کیفیت توان. مدل‌سازی. پایش. کنترل, ارتباطات و ثبت وقایع برای واحدهای باد -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ مقدمه‌ای بر به کار گیری افرزی بلدی در تولید برق -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- مقدمه‌ای بر ب هکارگیری انرژی بادی در نولید برق ۳ ۱-۱- مقدمه با توجه به مشکلات زیست محیطی ناشی از فعالیت نیروگاه‌هایی که از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. امروزه استفاده از آنرژی‌های تجدیدپذیر (انرژی‌های نو) اهمیت ویژه‌ای یافته است. رویکرد گسترده به آنرژی‌های تجدیدپذیر و حمایت‌های دولت در این زمینه. باعث شده است که استفاده از فن‌آوری‌های جدید برای تولید برق در کشور روزبه‌روز بیشتر شود. یکی از انواع آنرژی‌های تجدیدپذیرء انرژی بادی است که با توجه به بادخیز بودن کشورء دارا بودن مناطق مناسب برای احداث نیروگاه بادی و همچنین قیمت تمام‌شده مناسب. بیشتر از سایر آنواع منابع آنرژی تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از این آنرژی برای تولید برق, مزایای متعددی از جمله استحصال آنرژی رایگان و بدون هزینه سوخت. احداث و بهره‌برداری آسان و سریع. کاهش تلفات و آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال انرژی در صورت استفاده در محل مصرف و مهم‌تر از همه عدم انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی و حفظ محیط زیست را در پی دارد. از معایب کاربرد آنرژی بادی در تولید برق می‌توان به عدم قطعیت در توان تولیدی, کاهش کیفیت توان (به علت تزریق هارمونیک و فلیکر به شبکه) کاهش پایداری فرکانس (به علت کاهش اینرسی موْثر شبکه)» خروج نیروگاه‌های بادی در صورت ایجاد خطا در شبکه (به علت حساسیت بالای آن‌ها) و کاهش پایداری گذرای ولتاژ شبکه (در مورد توربین‌های سرعت ثابت) اشاره کرد. ۳-۱- تاریخچه آنرژی بادی بشر از زمان‌های بسیار دور به نیروی لایزال باد پی برده و سال‌ها بود که از این انرژی برای به‌حرکت درآوردن کشتی‌ها و آسیاب‌های بادی بهره می‌گرفت. طی سالیان درازء انرژی باد به انرژی مکانیکی و در دوران اخیر به انرژی الکتریکی تبدیل و مورد استفاده واقع شده است. منابع تاریخی نشان می‌دهند که ساخت آسیاب‌ها در ایران. عراق» مصر و چین قدمت باستانی داشته و در این تمدن‌هاء از آسیاب‌های بادی برای خرد کردن دانه‌ها و پمپاز آب استفاده می‌شده است. چنان که از شواهد تاریخی برمی‌آید.ء در قرن ۱۷ قبل از میلاد. حمورابی پادشاه بابل طرحی ارائه داده بود تا بتوان به کمک آن دشت حاصل خیز بین‌النهرین را توسط انرژی حاصل از باد آبیاری نمود. آسیاب‌هایی که در آن زمان ساخته می‌شدند از نوع ماشین‌های محور قائم و شبیه به آن‌هایی هستند که امروزه آثار آن‌ها در نواحی خواف و تایباد اآیران به چشم می‌خورد. ایرانیان اولین کسانی بودند که در حدود ۲۰۰ سال قبل از میلاد مسیح برای آرد کردن غلات از اآسیاب‌های بادی با محور قائم استفاده کردند. سایر کاربردهای این انرژی در ایران قدیم عبارتند از کشیدن آب از چاه و خنک کردن منازل از کانال‌های مخصوص جهت هدایت باد. بعد از ایران. کشورهای عربی و اروپایی پی به قدرت باد در تبدیل انرژی بردند. با توجه به شواهد موجود. می‌توان آدعا کرد که زادگاه ماشین‌های بادی از نوع محور قائم. حوزه شرقی مدیترانه و چین بوده است. در قرون وسطی, آسیاب‌های بادی در ایتالیاء فرانسه. اسپانیا و پرتقال متداول گردیده و کمی بعد در -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ ضوابط انصال و بهره برداری نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق بریتانیاء هلند و آلمان نیز به‌کار گرفته شد. آسیاب‌های بادی که در اروپا ساخته می‌شدند. از نوع آسیاب‌های محور افقی چهار پره بودند که برای آرد کردن حبوبات و گندم به‌کار می‌رفتند. مردم هلند آسیاب‌های بادی را از سال ۱۳۵۰ میلادی به‌منظور خشک کردن زمین‌های پست ساحلی و همچنین گرفتن روغن از دانه‌ها و بریدن چوب و تهیه پودر رنگ برای رنگرزی به‌کار گرفتند. آن‌چه که هلند را در قرن هفدهم میلادی در زمره غنی‌ترین و صنعتی‌ترین کشورهای اروپا قرار دادء صنعت کشتی‌سازی و ساخت آسیاب‌های بادی در آن کشور بود. توربین‌های بادی بطنی, که شامل پره‌های متعدد هستند. بعدها متداول شدند. در آغاز قرن بیستم» اولین توربین‌های بادی سریع و مدرن ساخته شدند. امروزه فعال‌ترین کشورها در این زمینه آلمان, اسپانیاء دانمارک. هند و آمریکا می‌باشند. انرژی بادی» نظیر سایر منابع تجدیدپذیرء از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به‌صورت پراکنده و غیرمتمرکز و استفاده از آسیاب‌های بادی» تنها جزء بسیار کوچکی از انرژی بادی را استفاده می‌کرد. این انرژی تا پیش از انقلاب صنعتی, به‌عنوان یک منبع انرژی به‌طور گسترده‌ای مورد بهره‌برداری قرار می‌گرفت؛ ولی در دوران انقلاب صنعتی. استفاده از سوخت‌های فسیلی, به دلیل ارزانی و قابلیت اطمینان بالاء جایگزین آنرژی بادی شد. در این دوره» توربین‌های بادی قدیمی دیگر از نظر اقتصادی قابل رقابت با نیروگاه‌های فسیلی نبودند؛ تا این که در سال‌های ۱۹۷۳۲ و ۰۱۹۷۸ دو شوک بزرگ نفتی ضربه بزرگی به اقتصادهای وابسته به انرژی‌های حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به‌این‌ترتیب. هزینه انرژی تولیدشده به‌وسیله توربین‌های بادی در مقایسه با نرخ جهانی قیمت انرژی بهبود یافت. پس از آن» مراکز و موْسسات تحقیقاتی و آزمایشگاهی متعددی در سراسر دنیا به بررسی فن‌آوری‌های مختلف جهت استفاده از انرژی بادی به عنوان یک منبع بزرگ انرژی پرداختند. به علاوه, این بحران باعث ایجاد تمایلات جدیدی در زمینه کاربرد فن‌آوری انرژی بادی جهت تولید برق برای اتصال به شبکه. پمپاژ آب و تأمین انرژی الکتریکی نواحی دورافتاده شد. همچنین در سال‌های اخیر. مشکلات زیست‌محیطی و مسائل مربوط به تغییر آب و هوای کره زمین به علت استفاده از منابع انرژی فسیلی, بر شدت این تمایلات افزوده است. از سال ۰۱۹۷۵ پیشرفت‌های شگرفی در زمینه توربین‌های بادی در جهت تولید برق به‌عمل آمده است. در سال ۰ اولین توربین برق بادی متصل به شبکه سراسری نصب گردید. بعد از مدت کوتاهی, اولین نیروگاه بادی چند مگاواتی در آمریکا نصب و به بهره‌برداری رسید. در پایان سال ۰۱۹۹۰ ظرفیت توربین بادی متصل به شبکه در جهان به ۷ ۲۰۰ رسید. این ظرفیت نصب‌شده» توانایی تولید سالانه 01۷۷/1 ۳۲۰۰ برق را داشت که تقریباً تمام این تولید مربوط به ایالت کالیفرنیا در آمریکا و کشور دانمارک بود. امروزه» کشورهای دیگر نظیر هلند. آلمان, انگلستان, ایتالیاء اسپانیاء چین و هند برنامه‌های ملی ویژه‌ای را در جهت توسعه و عرضه تجاری انرژی باد آغاز کرده‌اند. در طی دهه گذشته, هزینه تولید انرژی به‌کمک توربین‌های بادی به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته است. در حال حاضرء توربین‌های بادی از کاراآیی و قابلیت اطمینان بیشتری در مقایسه با ۱۵ سال پیش برخوردارند. با این همه. استفاده وسیع -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- مقدمه‌ای بر ب هکا رگیری انرژی بادی در نولید برق ۵ از سیستم‌های مبدل انرژی باد (*۷۷۳: 05) هنوز آغاز نگردیده است. در مباحث مربوط به انرژی بادء بیشتر تأکیدات بر توربین‌های بادی مولد برق جهت اتصال به شبکه است؛ زیرا این نوع از کاربرد انرژی باد می‌تواند سهم مهمی در تأمین برق مصرفی جهان داشته باشد. براساس پیش‌بینی‌های صورت گرفته توسط انجمن انرژی بادی (۷۷۷/5۸)» انرژی بادی تا سال ۲۰۲۰ قادر به تأمین حداقل 7۱۳ از برق مصرفی جهان خواهد بود؛ همچنین, ظرفیت نصب‌شده جهانی در این سال به حداقل 0۷۷) ۱۵۰۰ خواهد رسید. به‌طور کلی, با استفاده از انرژی باد به‌عنوان یک منبع آنرژی در دراز صدت. می‌توان دو برابر مصرف انرژی الکتریکی فعلی جهان را تأُمین کرد. ۳-۱- تولید برق از انرژی بادی در ایران و جهان در سال ۲۰۱۲ کل ظرفیت نصب‌شده نیروگاه‌های بادی در دنیا برابر ۲۸۲,۵۸۷ مگاوات برآورد شده است. از این میان, مهم‌ترین ۱۰ کشوری که از آنرژی بادی برای تولید برق استفاده می‌کنند به ترتیب عبارتند از چین (۷۵,۳۲۴ مگاوات معادل ۲۶/۷ درصد)» آمریکا (۶۰,۰۰۷ مگاوات معادل ۲۱/۲ درصد)» آلمان (۳۱,۳۰۸ مگاوات معادل ۱۱/۱ درصد)» اسپانیا (۲۲,۷۹۶ مگاوات معادل ۸/۱ درصد)» هند (۱۸,۴۳۲۱ مگاوات معادل ۶/۵ درصد)» انگلستان (۸,۳۴۵ مگاوات معادل ۲ درصد) ایتالیا (۸,۱۴۴ مگاوات معادل ۲/۹ درصد)» فرانسه (۷,۵۶۴ مگاوات معادل ۲/۷ درصد)» کانادا (۶,۲۰۰ مگاوات معادل ۲/۲ درصد) و پرتقال (۴,۵۲۵ مگاوات معادل ۱/۶ درصد). این ۱۰ کشور در مجموع دارای ۴ مگاوات معادل ‎۸۵/٩‏ درصد از ظرفیت بادی نصب‌شده موجود در دنیا هستند. سایر کشورها نیز در مجموع دارای ۳۹,۸۵۲ مگاوات معادل ۱۴/۱ درصد از ظرفیت بادی نصب‌شده موجود در دنیا هستند. در ایران, تا کنون نیروگاه‌های بادی توسعه چندانی نیافته‌اند. تا پایان سال ۰۱۳۹۰ کل ظرفیت نصب‌شده نیروگاه بادی در ایران برابر ۹۸/۲۱ مگاوات بوده است. این ظرفیت معادل ۰/۰۳۵ درصد ظرفیت بادی نصب‌شده جهان در سال ۲۳ محسوب می‌شود. در حال حاضرء نیروگاه‌های بادی منجیل و بینالود مهم‌ترین نیروگاه‌های بادی ایران به شمار می‌آیند که تا پایان سال ۱۳۹۰ به ترتیب ۶۵/۲ مگاوات (معادل ./۶۶/۴ ظرفیت بادی نصب‌شده کل کشور) و ۲۸/۳۸ مگاوات (معادل ./۲۸/۹ از ظرفیت نصب‌شده بادی کشور) را تشکیل می‌دهند. سایر نیروگاه‌های بادی, که به طور پراکنده در استان‌های آذربایجان شرقی» سیستان و بلوچستان, فارس,» خوزستان و اصفهان قرار دارند. در مجموع ۴/۶۳ مگاوات (معادل /۴/۷ ظرفیت بادی نصب‌شده کل کشور) را تولید می‌کنند. 3 ۰ ۰ "۷۷/1۵۵ ۳:۲۵ 00۷6۲۹1۵۱ 5 * ۷۷/۵۳۵ ۷۷1۵۵ ۳۵۳۵۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ضوابط انصال و بهره برداری نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق ۳-۱- مبانی کارکرد توربین بادی مطابق قوانین فیزیکی, توان باد ۳ (۷۷) که با چگالی هوای برابر با م (۴8/101) و با سرعتی برابر با ۷ ‎)7/٩(‏ از سطحی به مساحت ۸ (-*1) عبور می‌کند از رابطه (۱-۱) قابل محاسبه است: (۱-۱) ۸4 .۳-0 مطابق این رابطهء توان باد با چگالی هوا و مکعب سرعت باد رابطه مستقیم دارد. لازم به ذکر است چگالی هوا در شرایط استاندارد (سطح دریا و دمای ۱۵ درجه سلسیوس) برابر با 8/10 ۱/۲۵۵ می‌باشد. اگر یک توربین در مسیر وزش باد قرار بگیرد. نمی‌تواند همه انرژی موجود در باد را جذب کند و تنها کسری از آن را جذب می‌کند که به این کسرء ثابت توان (۲)) گفته می‌شود. لذا توان جذب شده توسط توربین را می‌توان مطابق رابطه (۲-۱) محاسبه نمود. (۲-۱) 7 ک۲-0.5 ثابت توان. مطابق قوانین فیزیک. حداکثر برابر با ۰/۵۹۲۶ می‌باشد؛ پس حداکثر توان قابل مهار از بادی با سرعت ۷ توسط توربین, مطابق رابطه (۲-۱) قابل محاسبه است: (۳-۱) ۲-6 توان جذب‌شده توسط توربین» به ژنراتور داده می‌شود تا این توان مکانیکی را به توان الکتریکی تبدیل کند. اگر بازده ژنراتور مقداری ثابت و برابر با [ فرض شود. حداکثر توان الکتریکی حاصل از توربین بادی از رابطه (۴-۱) قابل محاسبه است: (۴-۱) 0 ۲-96۵ باید توجه نمود که در عمل, رسیدن به این حد ممکن نخواهد بود. برای سرعت‌های بالای باد (حدود 5 ۱۵) توان تولیدی توربین بادی دیگر متناسب با سرعت باد نبوده و مقدار ثابتی می‌شود؛ به عبارت دیگر ثابت توان به سرعت باد وابسته است. در عمل, میزان توان به‌دست‌آمده از یک توربین بادی در شرایط استاندارد برای سرعت‌های مختلف باد.ء توسط یک منحنی, که به آن منحنی توان تولیدی توربین بادی گفته می‌شود. قابل محاسبه است. شکل (۱- ۱) منحنی توان تولیدی توربین 547 را نشان می‌دهد. این توربین بادی در ایران ساخته شده و در همه نیروگاه‌های بادی ایران نصب و بهره‌برداری می‌شود. این توربین از نوع 5-10 با توان تولیدی نامی ۷۷ ۶۶۰ می‌باشد. این منحنی از طریق انجام آزمایش بر روی توربین به دست می‌آید. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- مقدمه‌ای بر ب هکا رگیری انرژی بادی در نولید برق ۷ 3 (5/ر) 50660 ۱۷۱۲۵ شکل (۱-۱): منحنی توان تولیدی توربین بادی 547 در این منحنی, ۲ سرعت باد دارای اهمیت است: ۱- ,رز ۷ که سرعت بادی است که توربین قبل از آن توانایی تولید توان را ندارد. برای توربین 547 این مقدار برابر ۹ ۴ می‌باشد. ۲- ۷ که اولین سرعت بادی است که توربینء توان حداکثر خود را تولید می‌کند. برای توربین 547 این مقدار برابر ۳ ۷ که سرعت بادی است که توربین بعد از آن به‌علت محافظت توربین, اجازه تولید توان را ندارد. برای توربین 7 این پارامتر برابر با ‎1/۹٩‏ ۲۵ می‌باشد. توان تولیدی توربین در فاصله صفر تا ,ز ین۷ ناجچیز است (تقریباً برابر با صفر)» در فاصله ,رز ۷ تا رییم۷ تقریباً متناسب با مکعب سرعت باد.ء در فاصله بییم۷ تا سس ۷ مقداری ثابت و برابر با توان نامی توربین بادی (برای اکثر توربین‌ها) و برای سرعت‌های بالاتر از سه ۷ برابر با صفر می‌باشد. محدوده ن..م۷ برای توربین‌های بادی مختلف بین ‎۱/٩‏ ۱۲ تا٩/۳‏ ۱۶و محدوده ...۷ بین 1/5 ۲۰ تا ‎1/٩‏ ۲۵ می‌باشد. همان‌طور که ذکر شد. توانی که از منحنی توان تولیدی توربین به‌دست می‌آید (: ۳۷) برای شرایط استاندارد می‌باشد. از طرفی, همان‌طور که در رابطه (۳-۱) بیان شده است. توان تولیدی توربین با چگالی هوا رابطه مستقیم دارد؛ لذا توان تولیدی توربین بادی در چگالی هوای م برابر است با: (۵-۱) با ان 0 که در این رابطه. «م چگالی هوا در شرایط استاندارد و ۳ توان به‌دست آمده از منحنی توان تولیدی توربین بادی می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ضوابط انصال و بهره برداری نبروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق به دلیل آن که سرعت باد در طی زمان همواره برابر مقدار حداکثر آن نیست. توان استحصالی از توربین نیز همواره برابر مقدار حداکثر آن نمی‌باشد. نسبت توان متوسط تولیدشده توسط توربین بادی به حداکثر ظرفیت تولیدی توربین در طی دوره زمانی مورد نظر را ضریب ظرفیت می‌نامند. یک توربین بادی نصب‌شده در سطح دریا (بالاترین فشار هوا)» ضریب ظرفیت سالیانه‌ای در حدود ۸۳۵ دارد. انتخاب مکان مناسب برای نصب توربین بادی و جهت نصب توربین‌ها در محل از نکات حیاتی برای توسعه اقتصادی این گونه توربین‌هاست. گذشته از دسترسی به سرعت وزش باد مناسب در محل مورد نظرء عوامل مهم دیگری مانند دسترسی به خطوط انتقال, قیمت زمین مورد استفاده, ملاحظات استفاده از زمین و مسائل زیست‌محیطی ساخت و بهره‌برداری نیز در انتخاب یک محل برای نصب توربین بادی مور است. ۵-۱- انواع توربین‌های بادی اجزای مختلف یک توربین بادی به‌صورت کلی در شکل (۲-۱) نشان داده شده است. این اجزا عبارتند از: برح - ژنراتور ۲۱۳۳ شکل (۲-۱): اجزای مختلف یک توربین بادی کنترل پره برای محدود کردن توان مکانیکی در هنگام افزایش زیاد سرعت باد بودند. اولین مدل‌سازی‌ها برای این توربین‌ها انجام شده است. امروزه این نوع توربین‌ها بهکلی منسوخ شده‌اند. علت این امر پیچیدگی طراحی بپهینه اقتصادی و قابل اطمینان این توربین‌ها می‌باشد؛ زیرا سرعت روتور این توربین‌ها ثابت است و تغییرات سرعت باد تماماً به ۹۷۵۷ 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- مقدمه‌ای بر ب هکا رگیری انرژی بادی در نولید برق ۹ تغییرات توان و گشتاور مکانیکی منجر می‌شود. علاوه بر این این توربین‌ها می‌بایست قبل از اتصال به شبکه سنکرون شوند که این امر با وجود یک نیروی محرکه غیرقابل کنترل بسیار پیچیده است. لذا ژنراتورهایی مانند ژنراتور القایی قفس سنجابی و ژنراتورهای سرعت متغیر به‌عنوان سیستم تبدیل الکترومکانیکی جایگزین این نوع ژنراتورهای سنکرون شدند. ژنراتورهای القایی قفس سنجابی نسبت به ژنراتورهای سنکرون مذکورء ارزان‌تر و نیز دارای منحنی گشتاور - سرعت بسیار مطلوب‌تر بودند. این نوع ژنراتورها امروزه نیز مورد استفاده می‌باشند. پس از مدتی علاوه بر این ژنراتورهاء علاوه بر این نوع توربین‌هاء انواع دیگر توربین‌های بادی مانند توربین بادی با ژنراتور سنکرون متصل به شبکه از طریق مبدل الکترونیک قدرت تمام موج و نیز توربین بادی دارای ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه با مبدل منبع جریان تریستوری جهت تغذیه سیم‌پیچی روتورء طراحی و ساخته شده‌اند. امروزه. دو نوع توربین بادی سرعت ثابت و سرعت متغیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. توربین‌های بادی سرعت ثابت. توربین‌هایی هستند که دارای ژنراتور القایی قفس سنجابی می‌باشند. این توربین‌ها با نام توربین‌های بادی 5210 شناخته می‌شوند. دو نوع توربین‌های بادی سرعت متغیر نیز آمروزه مورد استفاده هستند که عبارتند از توربین‌های بادی با ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه (1010) و توربین‌های بادی با ژنراتور سنکرون با محر که مستقیم (0050). در ادامه این توربین‌های بادی شرح داده شده‌اند. ۱-۵-۱- نوربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی (:5216) ژنراتور 56107 یک ماشین القایی قفس سنجابی است که به‌طور مستقیم به شبکه قدرت متصل می‌شود. سرعت روتور این نوع ژنراتور با تغییر توان تولیدی آن تغییر می‌کند؛ ولی تغییرات سرعت آن بسیار محدود و در حد ۱ یا ۲ درصد است؛ به همین دلیل به این نوع توربین بادی, توربین بادی سرعت ثابت که گفته می‌شود. ۳-۵-۱- توربین بادی با زنراتور القایی با تغذیه دوگانه (:0۳16) ژنراتور "10۳10 یک ژنراتور القایی با روتور سیم پیچی‌شده است که روتور آن توسط یک مبدل پشت به پشت" تغذیه می‌شود و استاتور آن به‌طور مستقیم به شبکه متصل است. توسط مبدل, ولتاژ و فرکانس روتور تنظیم می‌شود. با تنظیم فرکانس روتورء فرکانس استاتور در حالات مختلف کار کرد مقداری ثابت (۵۰112 یا 112 ۶۰) می‌ماند و با تنظیم ولتاژ می‌دهد که بتواند در سرعت‌های متغفیری کار کند (از حدود ۰/۷ تا ۱/۳ سرعت مبنا) که‌این 100000 ععه) اعزسی5 * 7 10000 ۳۵۵ ع6اطا00 * ی -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ضوابط انصال و بهره برداری نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق بر خلاف ژزنراتور القایی قفس سنجابی است که سرعت آن تقریباً ثابت است (یک یا دو درصد تغییر از سرعت مبنا). این امر سبب می‌شود که استرس مکانیکی کمتری به توربین و مخصوصاً قسمت محرکه آن وارد شود. قابلیت توان تولیدی بالاتر و نیز استرس مکانیکی کمتر نسبت به ژنراتورهای القایی قفس سنجابی و نیز مبدل کوچک‌تر و لذا قیمت پایین‌تر نسبت به ژنراتور سنکرون با محرکه مستقیم. باعث شده است که آمروزه اکثر توربین‌های بادی ساخته شده به همراه ژنراتور القایی. دارای تغذیه دوگانه باشند. ۳-۵-۱- توربین بادی با ژنراتور سنکرون با محرکه مستقیم (:0056) در ژنراتور *10150ء از ژنراتور سنکرون برای تولید برق استفاده می‌شود. این ژنراتورء ژنراتوری با تعداد قطب زیاد و سرعت کم است و معمولاً بدون نیاز به جعبه‌دنده به روتور توربین متصل می‌شود. این ژنراتور» با استفاده از یک مبدل پشت به پشت به شبکه متصل می‌شود. یکی از مزایای اصلی استفاده از این نوع توربین‌ها آن است که پره‌های توربین و همچنین ژنراتور می‌توانند در حالت بازدهی بهینه عمل کنند. مزیت دیگر این نوع توربین‌های بادی, مستقل بودن (ایزوله بودن) ژنراتور آن‌ها از شبکه است که ناشی از وجود مبدل می‌باشد. مشکل اصلی این نوع توربین‌ها آن است که تمام توان باید از مبدل عبور کند. بازده مبدل در این نوع توربین‌ها بازده کل سیستم را مستقیماً تحت تأثیر قرار می‌دهد. لذا مبدل باید مقاوم و دارای بازده خیلی بالا باشد. این امر هزینه و حجم مبدل را افزایش می‌دهد. ۶-۱- مزرعه (نیروگاه) بادی به طور معمول, توربین‌های بادی در قالب مزارع بادی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک مزرعه بادی "" می‌تواند شامل چندین توربین بادی باشد که توسط سیستم اتصال توربین‌ها!" به ترانسفورماتور مزرعه متصل می‌شوند. شکل (۳-۱) نمای یک مزرعه بادی نمونه با ظرفیت کلی حدود ۸1۷۷ ۱۵۰ را نشان می‌دهد. در این مزرعه بادی نمونه. ۶ قسمت وجود دارد که هر قسمت شامل ۱۲ توربین می‌باشد. هر قسمت توسط کابل ۲۷ ۳۰ به ترانسفورماتور ۷ ۳۰ / ۴۷ ۱۳۲ مزرعه متصل است. خروجی ترانسفورماتور مزرعه توسط یک کابل 11۷۱ ۲۵ به شبکه ۴۷ ۱۳۲ موجود در ساحل متصل می‌شود. ولتاژ برق تولیدی هر توربین ۴۷ ۰/۷ است که برای هر توربین توسط یک ترانسفورماتور ۷ ۷۷/۰/۷ ۲۰ به ولتاژ ۷۷ ۳۰ تبدیل می‌شود و به کابل ۷۷ ۳۰ متصل می‌گردد. 1 ۰ ۰ " 0۳01 0۷6 5030۶ 10 : ۷/1 0 11 ):0[[6010۳ 7 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- مقدمه‌ای بر ب هکارگیری انرژی بادی در نولید برق نا تنس بدخشسنی ع او 2۱۸۳۷ مرس نس (ح) ۴ مضه تحرو ان همه بها کر اه ری مها مس شتا ۷ 0 ۷ 07 0۸ عموگ همم ناس شنت ۷۷۵ ۷ 00 مهن با 30 71 امه با ۱۵۵ ۱ موه جاهون از 30 . 4 / 1 یس و1 ۷۷۵ ۷22 ۱ ۷۷۹,۹2 7 7 / بنج بمب جنرب مک نام ی ۳ 0 7 مک یکت و ی / عنام نکمم بت تم تدم ۱۱ که 1 1 / نع لمع نی بیکک ای للم / للم / للم / ل بت نا ب تنم نتم ۷۲ ۷ نتم بلتم لپ لیا لیا ۴ ج وهای وهی با 30 اه مهو و کچ هه شکل (۳-۱): یک مزرعه (نیروگاه) بادی نمونه معمولا سرعت بادی که به تمامی توربین‌های بادی یک مزرعه بادی می‌رسد. ثابت فرض می‌شود؛ زیرا توربین‌های بزرگ در یک مزرعه بادی با فاصله‌ای در حدود 1 ۳۰۰ تا 1 ۵۰۰ از یکدیگر نصب می‌شوند. لذا تغییرات سرعت باد با تاخیر قابل توجهی در سطح مزرعه بادی دیده می‌شود. همچنین, از امپدانس سیستم اتصال توربین‌ها در مقابل امپدانس ترانسفورماتور مزرعه بادی صرف‌نظر می‌شود. چنین فرضی معمولا برقرار است؛ به عنوان مثال, در یکی از مراجع ذکر شده که بر مبنای ظرفیت مزرعه. راکتانس ترانسفورماتور مزرعه حدود ۰/۰۸ تا ۰/۱ پریونیت است؛ این در حالی است که مدل‌سازی تمامی توربین‌های یک مزرعه بادی, سب بالا رفتن حجم محاسبات شده و نیرز نیازمند اطلاع از الگوی دقیق و جهت وزش باد در هنگام اجرای برنامه و نیز اطلاع از سیستم اتصال توربین‌ها می‌باشد که در بسیاری از موارد مقدور نیست. لذا در مدل‌سازی مزرعه بادی جهت مطالعات الکتریکی, از مدل تجمعی مزرعه بادی "" استفاده می‌شود. اگر امپدانس سیستم اتصال توربین‌ها در مقابل امپدانس ترانسفورماتور مزرعه بادی قابل صرف‌نظر باشد. می‌توان مزرعه بادی را با مدل یکی از این توربین‌ها مدل‌سازی کرد. به این مدل, مدل تجمعی مزرعه بادی گفته می‌شود. شکل (۴-۱) نمای مدل تجمعی یک مزرعه بادی نوعی را نشان می‌دهد. اگر از هر نوع توربین بادی» چند واحد در یک مزرعه بادی موجود باشند. به ازای هریک از آن‌ها یک مدل تجمعی به ترانسفورماتور مزرعه متصل می‌شود. [3/1004 ۸۵20۳022100 ۳۵۳۳ ۷/۵۵ ۱۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ ضوابط انصال و بهره برداری نبروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه سراسری برق و8 علر5 طح :۲3 ۶ه اورنه2 85 امنتتحصته 1[ یت وت ۱۱ ۳ 1 2 3 چ8 (01)ه) 4 #وا‌هاتمت ح 21 جع 0 10 ۰ انستاً وه هت ود سم و مدوم سوه و و 11 7 م۷ و 1 دمسهان ۲03 3 تاد شکل (۴-۱): مدل تجمعی مزرعه (نیروگاه) بادی متصل به شبکه ۷-۱- دستورالعمل شبکه با حضور نیروگاه بادی ۰.۰ ۱۳ ۰.۰ ۰۰ ۰۰ ۰ ۰۰ ۰۰ 0 ۰ ۰ ۰۰ سس می‌شود 9 هدف از آن. بیان ضوابط عملکرد شبکه برق و تجهیزات آن در این کشورها است. در مورد برخی کشورها دستورالعمل شبکه به سه دسته زیر تقسیم می‌شود: - 0006 ع۳1۵0108: ضوابط مربوط به نحوه برنامه‌ریزی شبکه را بیان می‌کند. - 0006 0۵۵110-): ضوابط مربوط به نحوه اتصال به شبکه را بررسی می‌کند. - ۲-006 [[00672110۵ ,006721108 ] 000721101 ضوابط مربوط به نحوه بهره‌برداری از شبکه را بیان می‌کند. در سایر کشورهاء اگرچه در واقع دستورالعمل شامل مطالبی مربوط به هریک از سه بند فوق است؛ ولی لزوماً تفکیک چنانکه پیشتر گفته شد. اتصال یک نیروگاه بادی بزرگ به شبکه فوق‌توزیع یا انتقال, قطعاً بر نحوه عملکرد شبکه تأثیر خواهد گذاشت. بنابراین, باید دستورالعمل شبکه به گونه‌ای بازنویسی یا تکمیل شود که تأثیر وجود نیروگاه‌های بادی بزرگ در شبکه را نیز در نظر بگیرد. بازنویسی یا تکمیل دستورالعمل شبکه. به عواملی مانند ساختار شبکه. میزان ارتباط شبکه با شبکه‌های مجاورء میزان قوی بودن شبکه و غیره بستگی دارد. یکی از مهم‌ترین عوامل موثر در این زمینه. میزان نفوذ ظرفیت بادی؟! در شبکه است که به طور خلاصه آن را ضریب نفوذ می‌نامند. این کمیت. ضریبی است که با استفاده از تقسیم دو عبارت بر هم محاسبه و بر حسب درصد بیان می‌شود. صورت این کسر, کل ظرفیت بادی نصب‌شده شبکه. حداکثر چند درصد از بار پیک می‌تواند توسط نیروگاه‌های بادی تأمین شود. البته. در عمل ممکن است به علت مسائلی مانند شرایط آب و هوایی کشور و غیره. در شرایط پیک بار تنها بخشی از ظرفیت نصب‌شده بادی بتواند وارد * 6۵ 4 ۹ ۷۷/۵۵ ۲00۵0100 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- مقدمه‌ای بر ب هکا رگیری انرژی بادی در نولید برق ۳ شبکه شود؛ ولی این امر در محاسبه این کمیت دخالت داده نمی‌شود. ضریب نفوذ عامل بسیار مهمی در زمینه اثرات متقابل نیروگاه بادی 0 شکه است. اگر ضریب نفود پایین باشد. نیروگاه تأثیر چندانی بر عملکرد شکه ندارد؛ در مقابل, اگر ضریب نفوذ بالا باشد. تأثیر نیروگاه بادی بر شبکه قطعاً قابل توجه است. بازنویسی یا تکمیل دستورالعمل شبکه معمولاً به دو صورت انجام می‌شود: در روش اولء دستورالعمل به‌گونه‌ای تکمیل می‌شود که ضوابط مخصوص مربوط به توربین بادی در آن گنجانده شده باشد. در روش دوم» دستورالعمل جداگانه‌ای برای ضوابط مخصوص توربین بادی تهیه می‌شود که معمولاً دستورالعمل بادی شبکه" نامیده می‌شود. محورهای موضوعی دستورالعمل شبکه در زمینه نیروگاه‌های بادی, قبلاً در پیشگفتار در قالب ۶ محور ذکر شد. منابع مورد استفاده برای تدوین این نشریه به دو دسته منابع داخلی و خارجی تقسیم می‌شوند. منابع داخلی شامل ضوابط و دستورالعمل‌های مربوط به اتصال نیروگاه‌ها به شبکه [۱] بهره‌برداری از شبکه [۲]. مولدهای مقیاس کوچک [۳-۴] کیفیت توان [۵] و نیز برخی ضوابط خاص نیروگاه‌های تجدیدپذیر [۷-۶] می‌باشند. منابع خارجی نیز شامل چین. آمریکاء بوسنی و هرزگوین و9 زلاند نو می‌باشند. علاوه بر آن. در مواردی از استانداردهای 1۳۴ استانداردهای 1۳۳۳ ۳ منابع دیگر استفاده شده است. 6 00 ۷۷:۵۵ * ۸0۵۳ ۱۹ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۲ از املت توان اکتیو و فر کلنس -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۲ مقدمه کنترل توان اکتیو در نیروگاه‌های بادی یک قابلیت مهم به شمار می‌رود. کنترل توان اکتیو مزایای زیادی دارد؛ به ویژه زمانی که باد در حداکثر خود باشد و نیاز به محدود کردن این توان حداکثر وجود داشته باشد. در حال حاضر, بیشترین کاربرد کنترل توان اکتیو برای کمک کردن به بهره‌برداری شبکه در زمان وقوع پیشامدهایی است که ظرفیت فرکانس است. در برخی از کشورهاء نیروگاه‌های بادی با تنظیم توان اکتیو خروجی خود در کنترل فرکانس مشارکت می‌کنند؛ در حالی که در برخی دیگر از کشورهاء از نیروگاه‌های بادی به این منظور استفاده نمی‌شود. در این فصل, الزامات مربوط به کنترل توان اکتیو و فرکانس نیروگاه بادی ارائه می‌شوند. این الزامات هم مربوط به حوزه اتصال و هم مربوط به حوزه بهره‌برداری هستند. قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه. تست‌های مرتبط با توان اکتیو و فرکانس بر روی سیستم کنترلی نیروگاه انجام می‌شود و در صورت عملکرد صحیح و برآورده شدن این الزامات. اجازه اتصال نیروگاه به شبکه صادر می‌شود. سپس در هنگام بهره‌برداری از نیروگاه در شبکه. با توجه به همین الزامات از نیروگاه بادی بهره‌برداری می‌شود. شایان ذکر است که طبق دستورالعمل ثابت بهره‌برداری شماره ۲ (کنترل فرکانس)» فرکانس نامی شبکه تولید و انتقال برق ایران ۵۰ هرتز و دامنه نوسانات مجاز آن در شرایط عادی بهره‌برداری ۵۰۰/۳ ۲-۲- تنظیم توان اکتیو اعمال محدودیت بر روی مقدار توان اکتیو خروجی"" عمومی‌ترین قابلیت نیروگاه‌های بادی در زمینه کنترل توان اکتیو است. توان خروجی نیروگاه بادی ثابت نیست و متناسب با سرعت باد به صورت لحظه‌ای تغییر می‌کند. مالک یک نیروگاه بادی تمایل دارد که در تمام شرایط حداکثر توانی را که می‌تواند تولید کند به شبکه تزریق کند؛ اما هنگامی که بهره‌بردار شبکه. با در نظر گرفتن شرایط بحرانی برای امنیت شبکه. دستور کاهش توان خروجی "" نیروگاه بادی را صادر می‌کند. تمام توربین‌های بادی در یک نیروگاه توان خروجی خود را بر اساس مقدار توان تعیین‌شده توسط بهره‌بردار شبکه تنظیم می‌کنند. بهره‌بردار شبکه. ممکن است به دلایل مربوط به امنیت شبکه. دستور جدا شدن نیروگاه بادی از ارت زره باید توجه شود که در عمل, این محدوده هم‌اکنون به ۵۰4۰/۲ هرتز تبدیل شده است؛ ولی این امر هنوز در یک دستورالعمل رسمی ابلاغ‌شده ذکر : : 19 ۲۲1 ۲۳۳۵۵۲۵۵ ۰ 20 1 ۲۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها محدودیت حرارتی خطوط انتقال نیز می‌تواند باعث شود که نیروگاه بادی مجبور به کاهش توان خروجی خود شود و یا در مواردی که شبکه دچار اضافه بار شده است به ناچار از مدار خارج شود. این مسأله در مورد نیروگاه‌های بادی, به خصوص در کشورهای پهناور با طبیعت غیر یکنواخت. بسیار اتفاق می‌افتد؛ زیرا بیشتر مناطقی که از نظر وزش باد وضعیت خوبی دارند در نقاط دور از مصرف قرار دارند؛ در نتیجه. بیشتر نیروگاه‌های بادی در نقاطی احداث می‌شوند که است نقش تعیین‌کننده‌ای در بهره‌برداری بهینه از آن دارد. عوامل دیگری که می‌تواند منجر به محدودیت تولید شود شامل پرشدگی خطوط کنترل ولتاژ و قیود پایداری شبکه هستند. بنابراین» نیروگاه بادی باید قابلیت تنظیم توان اکتیو خروجی خود را بر روی یک مقدار ثابت و پایین‌تر از مقدار نامی خود داشته باشد. در هنگامی که بهره‌بردار شبکه دستور کاهش توان خروجی نیروگاه بادی را صادر می‌کند. نیروگاه باید بتواند توان خروجی خود را بر اساس مقدار توان تعیین‌شده توسط بهره‌بردار تنظیم کند. ۳-۲- ظرفیت رزرو منظور از ظرفیت رزرو آن است که توان اکتیو خروجی, در محدوده فرکانس عادی شبکه. به صورت درصد مشخصی از توان اکتیو در دسترس (حداکثر توان قابل تولید توسط باد) تنظیم شود. به این نوع اعمال محدودیت. محدودیت دلتای توان اکتیو گفته می‌شود که کاربرد آن عموماً برای ایجاد یک مقدار توان به صورت رزرو چرخان است. در این حالت. در شرایط عادی, بخشی از آنرژی بادی قابل تبدیل به برق بلااستفاده مانده و به هدر می‌رود. در کشورهایی که دارای ضریب نفوذ بالای انرژی بادی هستند. معمولاً از نیروگاه‌های بادی برای کنترل فرکانس در زمان افت فرکانس استفاده می‌شود که لازمه آن. در نظر گرفتن درصدی از توان اکتیو خروجی به عنوان رزرو می‌باشد. در مقابل» در کشورهای با ضریب نفوذ بادی پایین» این امر چندان رایج نیست. بنابراین» وجود ظرفیت رزرو برای نیروگاه بادی ضروری نیست. ۴-۲- محدودیت نرخ تغییر توان اکتیو یکی دیگر از محدودیت‌های توان اکتیو در نیروگاه بادی» اعمال محدودیت بر روی نرخ تغییر توان خروجی !" است. تعیین نرخ حداکثر برای توان اکتیو خروجی در یک شبکه به منظور عملکرد مطلوب"" آن شبکه انجام می‌شود. نیروگاه‌های بادی به صورت ذاتی توان ثابت تولید نمی‌کنند؛ زیرا توان خروجی آن‌ها متناسب با سرعت باد است. تغییرات توان تولیدی نیروگاه‌های بادی توسط منابع دیگر موجود در شبکه (نیروگاه‌های سنتی) پوشش داده می‌شود. زمانی که ضریب نفوذ نیروگاه‌های بادی در یک شبکه قدرت زیاد باشد. برنامه‌ریزی تولید (پیش بینی مقدار ظرفیت رزرو مورد نیاز) ۲۲1 3۵۱6 ۲۵۳ ۹ 001 ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- الزامات نوان اکتیو و ف رکانس ۹ در نیروگاه‌های سنتی آن شبکه عموماً بر اساس توان پیش‌بینی‌شده نیروگاه‌های بادی انجام می‌گیرد. بر این اساس, حداکثر نرخ تغییر توان نیروگاه بادی معمولاً به اندازه‌ای است که منابع دیگر موجود در شبکه بتوانند افزایش/کاهش توان اکتیو را در زمان مناسب و با در نظر گرفتن یک مقدار منطقی به عنوان رزرو چرخان پاسخ دهند. بنابراین» در صورت توافق بین مالک نیروگاه بادی و بهره‌بردار شبکه. نیروگاه بادی می‌تواند قابلیت محدود کردن نرخ افزایش وا/یا کاهش توان اکتیو خروجی خود بر روی مقادیر حداکثر را داشته باشد. در این صورت. این مقادیر باید بر حسب مگاوات بر دقیقه توسط بهره‌بردار شبکه مشخص و به بهره‌بردار نیروگاه اعلام شوند. ۵-۲۳ سیستم کنترل فرکانس برای کنترل فرکانس, ژنراتورها می‌توانند در دوره‌های زمانی کوتاه. توان خروجی خود را بر مبنای تغییرات فرکانس شبکه تنظیم کنند. این در واقع متعادل کردن تولید و مصرف در یک دوره زمانی کوتاه است تا فرکانس در یک بازه کند؛ در نتیجه. تمام ژنراتورها برای کنترل فرکانس مناسب نیستند و قابلیت این کنترل نیز متفاوت است. قابلیت ژنراتور بادی برای کنترل فرکانس به طور مشخص به شرایط باد وابسته است؛ به این دلیل که بدون باد توان خروجی برای تنظیم شدن در کار نخواهد بود. مسأله دیگر نوع توربین بادی است. ژنراتورهصای بادی 0 ۲۵1۵۳۲ 286 212100 آلهاه (که دیگر قدیمی شده‌اند) نمی‌توانند توان خروجی خود را کنترل کنند و در مجهز به تنظیم‌کننده‌ی زاویه "" می‌توانند توان خود را کنترل کنند. از آنجا که فرکانس یک شاخص سراسری "۲ در شبکه قدرت محسوب می‌شود. تمام ژنراتورها در هر نقطه از شبکه می‌توانند بر روی آن تأثیر بگذارند. با این وجودء در برخی از کشورها نیروگاه‌های بادی در کنترل فرکانس مشارکت می‌کنند و در برخی دیگر. از نیروگاه‌های بادی به این منظور استفاده نمی‌شود. نحوه مشارکت نیروگاه بادی در زمینه کنترل فرکانس معمولاً با "منحنی توان اکتیو(/)-فرکانس" مشخص می‌شود. در این منحنی, در محدوده فرکانسی که نیروگاه باید به شبکه متصل باقی بماند. حداکثر سه ناحیه کنترلی متفاوت می‌تواند وجود داشته باشد. در ناحیه اول, که فرکانس از مقدار مجاز کمتر شده است. نیروگاه بادی, متناسب با افت فرکانس, توان خروجی خود را تا مقدار حداکثر قابل تولید افزایش می‌دهد. برای اینکه نیروگاه بادی بتواند در این ناحیه کنترل فرکانس انجام دهد. در شرایط عادی, درصدی از توان اکتیو به صورت رزرو چرخان در نظر گرفته می‌شود. در ناحیه دوم فرکانس در محدوده‌ی مجاز قرار دارد؛ این ناحیه یک باند مرده کنترلی است که در آن نیروگاه درصد توان ثابت با مقدار ثابتی را به دستور بهره‌بردار شبکه ** ۳۵ ۳7 ه[0ا‌نآ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها تولید می‌کند. در ناحیه سوم که فرکانس از مقدار مجاز بیشتر شده است. نیروگاه بادی, متناسب با افزایش فرکانس, توان اکتیو خروجی خود را کاهش می‌دهد. به طور کلیء کنترل فرکانس در شبکه قدرت در دو مد متفاوت انجام می‌گیرد: کنترل در ناحیه اول (زمانی که فرکانس از حد مجاز کمتر است) و کنترل در ناحیه سوم (زمانی که فرکانس از حد مجاز زمانی که تولید توان اکتیو در یک شبکه از مصرف آن بیشتر می‌شود. فرکانس شبکه افزایش می‌یابد؛ در این شرایط برای بازگرداندن فرکانس به محدوده‌ی عادی, ژنراتورهای موجود در شبکه توان اکتیو خروجی خود را کاهش می‌دهند. در دستورالعمل شبکه بسیاری از کشورهاء مشارکت ژنراتورهای بادی در کاهش توان خروجی در زمان افزایش فرکانس در به صورت یک الزام قید شده است. زمانی که تولید توان اکتیو در یک شبکه از مصرف آن کمتر می‌شود. فرکانس شبکه کاهش می‌یابد؛ در این شرایط برای بازگرداندن فرکانس به محدوده‌ی عادی. ژنراتورهای موجود در شبکه توان اکتیو خروجی خود را افزایش می‌دهند. نکته اساسی در مورد نیروگاه‌های بادی این است که آن‌ها باید در شرایط عادی, توانی کمتر از توان در دسترس خود را تولید کنند تا بتوانند در شرایطی که فرکانس شبکه افت می‌کند. به شبکه توان تزریق کنند. این مسأله به این دلیل مهم است که قسمتی از انرژی بادی قابل تولید از دست می‌رود. در مورد ژنراتورهای دیگرء زمانی که ژنراتور توانی پایین‌تر از ظرفیت نامی خود تولید می‌کند. می‌توان سوخت را ذخیره کرد؛ ولی در مورد باد نمی‌توان آنرژی باد را ذخیره کرد و در نتیجه قسمتی از این انرژی در واقع به هدر می‌رود. به همین دلیل. در حالت کلی استفاده از نیروگاه بادی برای کنترل اولیه فرکانس منطقی به نظر نمی‌رسد. استفاده از نیروگاه بادی در این مد عمومیت کمتری نسبت به حالت افزایش فرکانس دارد و بیشتر در کشورهایی که دارای ضریب نفوذ بالای نیروگاه‌های بادی هستند مرسوم است [۱]. بنابراین» در مورد نیروگاه‌های بادی با ظرفیت کمتر از ۱۰۰ مگاوات. وجود سیستم کنترل فرکانس ضروری نیست. در مورد نیروگاه‌های بادی با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات و بالاتر»ء سیستم کنترل فرکانس نیروگاه بادی باید دارای ویژگی‌های زیر باشد: الف) سیستم کنترل فرکانس حداقل باید قابلیت و امکان تعریف و تنظیم فرکانس مرجع در محدوده 7۳ هرز را به طور پیوسته و یا در پله‌های حداکثر ۰/۰۵ هرتز دار باشد. ب) باند مرده در سیستم کنترل توان اکتیو-فرکانس نباید بیش از ۰/۰۳ درصد (۰/۰۱۵ هرتز) باشد. ج) منحنی توان اکتیو - فرکانس نیروگاه بادی باید مطابق با شکل (۱-۲) باشد. بر اساس این منحنی, نیروگاه بادی موظف است تا زمانی که فرکانس شبکه کمتر از ۵۰/۳۲ هرتز می‌باشد. ۱۰۰/ توان اکتیو در دسترس را تولید کند. در فرکانس‌های بالاتر از ۵۰/۳ هرتزء نیروگاه باید توان اکتیو خروجی خود را با شیبی که توسط بهره‌بردار شبکه تعیین می‌شود کاهش دهد. زمانی که فرکانس به ۵۲ هرتز رسید. نیروگاه باید از شبکه خارج شود. در فرکانس‌های بین ۴۷/۵ تا ۴۸ هرتزء نیروگاه بادی باید در وضعیت اضطراری به مدت یک ساعت -------- صفحهٔ بعد -------- در مدار باقی بماند. در این بازه فرکانسی. نیروگاه باید توان خروجی خود را تا ۹۵/ توان اکتیو در دسترس کاهش دهد. در فرکانس‌های زیر ۴۷/۵ هرتزء نیروگاه باید از شبکه جدا شود. د) در صورت توافق بین مالک نیروگاه و بهره‌بردار شبکه. فرکانس‌های ذکرشده در بند ج و شکل (۱-۲) می‌توانند با توجه به مشخصات نیروگاه تغییر کنند. فرکانس (هرتز) 24 3 50 8 47.5 شکل (۱-۲): منحنی "توان اکتیو (7) -فرکانس " نیروگاه بادی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۳ الزامات وان راکتیو و ولتاز -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - الزامات توان راکتیو و ولتاژ ۵ ۱-۳ مقدمه توان راکتیو را نمی‌توان در مسافت‌های طولانی انتقال داد و به همین دلیل, نیازمندی‌های مرتبط با توان راکتیو به صورت محلی مورد توجه قرار می‌گیرند. کنترل توان راکتیو معمولاً با کنترل ولتاژ شبکه و تأأمین تقاضای توان راکتیو بارها مرتبط است. از نظر بهره‌بردار شبکه. نقش قابلیت‌های توان راکتیو ژنراتورها در هر دو موضوع یادشده بسیار مهم است. در مورد ژنراتورهای سنکرون, معمولاً بهره‌بردار شبکه یک محدوده برای ضریب توان مورد نیاز تعیین می‌کند و ژنراتور مطابق دستور بهره‌بردارء توان راکتیو خود را به گونه‌ای تولید می‌کند که ضریب توان در این محدوده باقی بماند. در مورد نیروگاه‌های بادی, بهره‌بردار شبکه برای مسأله تنظیم ولتاژ نسبت به تأمین تقاضای توان راکتیو بارها اهمیت بیشتری قائل است. در شبکه انتقال, مسأله‌ی توان راکتیو و ولتاژ نیروگاه بادی می‌تواند مشکل‌زا باشد. به عنوان مشال, انتقال مقدار زیادی توان تولیدشده توسط نیروگاه بادی در یک مسافت طولانی, می‌تواند منجر به پدید آمدن مشکلات جدی در زمینه کنترل ولتاژ شود. در ارتباط با الزامات کنترل توان راکتیو و ولتاژز نبروگاه بادی» دو بحث کلی مطرح است: اول اینکه نیروگاه در چه مد کنترلی با شبکه تبادل توان راکتیو دارد و دوم اینکه محدوده مورد انتظار تولیدامصرف توان راکتیو توسط نیروگاه بادی چگونه است. این الزامات هم مربوط به حوزه اتصال و هم مربوط به حوزه بهره‌برداری هستند. قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه. تست‌های مرتبط با توان راکتیو و ولتاژ بر روی سیستم کنترلی نیروگاه انجام می‌شوند و در صورت عملکرد صحیح و برآورده شدن این الزامات. اجازه اتصال نیروگاه به شبکه صادر می‌شود. سپس در هنگام بهره‌برداری از نیروگاه در شبکه. با توجه به همین الزامات از نیروگاه‌های بادی بهره‌برداری می‌شود. شایان ذکر است که طبق دستورالعمل ثابت بهره‌برداری شماره ۳ (کنترل ولتاژ» محدوده مجاز نوسانات ولتاژ در شرایط عادی بهره‌برداری ۰/۹۸ تا ۱/۰۲ پریونیت می‌باشد [۲]. ۳-۳- مدهای کاری کنترل ولتاز همان‌طور که پیشتر اشاره شد. کنترل توان راکتیو نیروگاه‌های بادی در شبکه انتقال بیشتر با هدف تنظیم ولتاژ انجام می‌شود تا برآورده کردن نیازهای راکتیو بار. تنظیم ولتاژ در شبکه. رابطه مستقیم با کنترل توان راکتیو دارد. با توجه به اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه انتقال, این انتظار از نیروگاه‌های بادی وجود دارد که به اندازه ژنراتورهای سنکرون دارای قابلیت‌های کنترل توان راکتیو باشند. الزامات توان راکتیو در یک شبکه به مشخصات خود شبکه مربوط می‌باشد؛ در حالی که میزان تأثیر تزریق توان راکتیو به یک نقطه از شبکه بر روی ولتاژ شبکه در آن نقطه, به ظرفیت اتصال کوتاه شبکه در آن نقطه بستگی دارد. در دستورالعمل شبکه بیشتر کشورهاء بهره‌بردار شبکه یک مقدار مرجع"" برای ولتاژ یا 7 ۹۵۲-001 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها ضریب توان یا توان راکتیو در نقطه اتصال نیروگاه بادی به شبکه تعریف می‌کند. به طور کلی. سه مد کنترل ولتاژ - توان راکتیو وجود دارند که عبارتند از تنظیم توان راکتیو تنظیم ضریب توان و تنظیم ولتاز. با توجه به اینکه مدهای کنترل ولتاز - توان راکتیو دو به دو به یکدیگر وابسته هستند. نیروگاه بادی در هر لحظه تنها در یکی از این سه مد می‌تواند کار کند. نیروگاه بادی سیگنال مرجع توان راکتیو را با دقت مشخصی دریافت می‌کند و مشابه توان اکتیوء توان راکتیو خود را در این مقدار تثبیت می‌نماید. در مد تنظیم ضریب توان» توان راکتیو متناسب با توان اکتیو تنظیم می‌شود تا ضریب توان بر روی یک مقدار ثابت تنظیم شود. در مد تنظیم ولتازه به طور معمول مقدار مرجع ولتاژ توسط بهره‌بردار شبکه تعیین می‌شود و نیروگاه بادی» ولتاژ خود را بر روی آن تنظیم می‌نماید. در برخی از کشورهاء به جای مرجع ولتاژه یک محدوده مشخص بین ولتاز حداقل و حداکثر به همراه منحنی دروپ ولتاژ-توان راکتیو ارائه می‌شود. طبق این منحنی» ولتاز نیروگاه بادی با شیب مشخص و متناسب با توان راکتیو خروجی تنظیم می‌شود. در شبکه انتقال, استفاده از نیروگاه‌های بادی در مد تنظیم ولتاژز عمومیت بیشتری نسبت به مدهای تنظیم توان راکتیو و تنظیم ضریب توان دارد. یکی از دلایل این امر آن است که نیروگاه‌های بادی معمولاً در نقاط دور از مصرف احداث می‌شوند. خطوط طولانی میان تولیدکننده و مصرف‌کننده و افزایش تلفات یا افزایش احتمالی ولتاژ- در نتیجه عبور توان راکتیو- سبب می‌شود که نیروگاه‌های بادی ملزم به تنظیم ولتاز خروجی خود در نقطه اتصال به شبکه شوند. تنظیم ولتاژ عموماً به دو طریق انجام می‌شود: تنظیم کننده خودکار ولتاژ"" و تپ ترانسفورماتور. البته تنظیم کننده نقطه اتصال نیروگاه بادی به شبکه بر عهده بهره‌بردار نیروگاه بادی گذارده می‌شود [۱]. بنابراین» نیروگاه بادی باید مجهز به سیستم ۸۷1 بوده و بتواند در مد تنظیم ولتاژ کار کند. در این مد. نیروگاه بادی باید قابلیت تنظیم ولتاژ نقطه اتصال بر روی یک مقدار مرجع را داشته باشد. مقدار مرجع ولتاز توسط بهره‌بردار شبکه توافق‌نامه بین مالک نیروگاه بادی 9 بهره‌بردار شکه قید شود. ۳-۳- محدوده ضربب توان همانند ژنراتورهای سنکرون. انتظار می‌رود که نیروگاه‌های بادی نیز در محدوده مشخصی از ضریب توان کار کنند. در حالی که ژنراتورهای سنکرون دارای قابلیت‌های ذاتی خوبی در تولید و کنترل توان راکتیو خود می‌باشند. این قابلیت در مورد بسیاری از ژنراتورهای القایی به‌کاررفته در نیروگاه‌های بادی ضعیف‌تر است. یک ژنراتور القایی» به صورت ذاتی از 26 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- الزامات توان راکتیو و ولتاژ ۳۲ شبکه برق یا خازن‌هایی که به آن متصل شده توان راکتیو جذب می‌کند. علاوه بر این خود نیروگاه بادی ممکن است دارای یک شبکه کابلی قابل توجه با مشخصه‌های راکتیو مختص به خود باشد که این می‌تواند در توان‌های اکتیو متفاوت. بر روی قابلیت‌های راکتیو آن تأثیرگذار باشد. با توجه به نیاز برای هماهنگی نیروگاه‌های بادی با سایر ادوات و ژنراتورهای موجود در شبکه. سازندگان توربین بادی و مالکان نیروگاه‌های بادی برخی قابلیت‌های حداقلی را در مورد توان راکتیو برآورده می‌نمایند. این قابلیت‌هاء که معمولاً به صورت یک بازه یا محدوده برای ضریب توان مورد نیاز مطرح می‌شوند. می‌توانند توسط خود توربین بادی یا ادوات خارجی متصل به نیروگاه بادی (مانند خازن یا ادوات ۳۸)75) تأمین شوند. آنچه مسلم است. هرچه قابلیت راکتیو مورد انتظار از نیروگاه بادی بیشتر شود (به این معنی که ژنراتور یا نیروگاه بادی برای اتصال به شبکه ملزم به فراهم کردن بازه وسیع‌تری از ضریب توان شود)» هزینه ساخت توربین و احداث نیروگاه افزایش می‌یابد. این افزایش هزینه شامل هزینه ساخت توربین با قابلیت‌های بالاترء افزودن ادوات جبران‌ساز دیگر به نیروگاه بادی به دلیل قابلیت‌های محدود توربین‌های بادی و حتی تغییر سطح عایقی ادوات نیروگاه و نیاز به طراحی مناسب می‌باشد. در واقع, افزایش قابلیت‌های مورد نیاز در ارتباط با توان راکتیوء مطلوب مالک نیروگاه بادی نیست. این در حالی است که بهره‌بردار شبکه. برای برآورده کردن نیازهای راکتیو و ایجاد انعطاف در بهره‌برداری از شبکه خود. تمایل دارد قابلیت‌های بیشتری از نیروگاه‌های بادی درخواست کند. در این زمینه» بهره‌بردار شبکه. برای کاستن از هزینه‌های تحمیلی به مالک نیروگاه. حداقل‌های مورد نیاز شبکه خود در ارتباط با توان راکتیو را در نظر می‌گیرد و بر این اساس. قابلیت‌های حداقلی را از نیروگاه بادی طلب می‌کند. دستورالعمل‌های شبکه کشورهاء عموماً یک محدوده را برای ضریب توان نیروگاه‌های بادی تعیین می‌کنند. در برخی از دستورالعمل‌هاء این محدوده صرفاً با بیان دو مقدار برای ضریب توان‌های مجاز پیش‌فاز و پس‌فاز مشخص گردیده است؛ در این حالت. قابلیت‌های راکتیو مورد انتظار از نیروگاه بادی در محدوده‌ای متناسب با توان اکتیو خروجی مطرح می‌شود. این قابلیت. عموماً در نقطه اتصال و در بیشتر موارد (به استثنای چند کشور) در سمت فشارقوی ترانسفورماتور اصلی نیروگاه بادی تعریف می‌شود. در برخی دیگر از دستورالعمل‌هاء این محدوده با جزئیات بیشتری نظیر تعیین ضریب توان مجاز در شرایط کاهش یا افزایش ولتاژ شبکه و یا در شرایط کم باری و ... مشخص شده است |[۳-۲]. بنابراین» نیروگاه بادی باید قابلیت تولید توان اکتیو نامی در هر ضریب توان بین ‎۰/٩‏ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز را ۴-۳- تأمین دینامیک توان راکتیو سایر ادوات جبران‌ساز توان راکتیو (مانند ادوات ۳۸۲75 و خازن‌های سوئیچ‌شونده) تأمین می‌شود. تر کیب انواع مختلف -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها توربین‌ها با قابلیت‌های متفاوت در کنار ادوات جبران‌سازء انعطاف‌پذیری بالایی به تأمین توان راکتیو می‌دهد. با توجه به این که تأمین توان راکتیو در نیروگاه‌های بادی عمدتاً برای کنترل ولتاژ مورد نیاز است. حداقل بخشی از تأمین توان راکتیو می‌تواند به صورت دینامیک باشد. تأمین دینامیک توان راکتیو توسط توربین بادی و ادوات ۳۸۲75 و تأمین استاتیک توان راکتیو از طریق خازن‌های سوئیچ‌شونده صورت می‌گیرد. در دستورالعمل شبکه برخی کشورهاء محدوده‌ای را برای کنترل دینامیک توان راکتیو در درون محدوده مورد نیاز ضریب توان مشخص شده است؛ در حالی که در بنابراین» این امر که توان راکتیو مورد نیاز در چه بازه‌ای از ضریب توان باید به صورت دینامیک تأمین شود. باید در توافق‌نامه بین مالک نیروگاه بادی 2 بهره‌بردار شکه قید شود. ۵-۳- محدوده توان اکتیو برای رعابت ضریب توان تأمین توان راکتیو در بار کم یا بی‌باری برای توربین‌های سرعت متغیرء که با مبدل به شبکه متصل می‌شوند. رایج است؛ با این وجود. این توربین‌ها لزوماً قادر به حفظ ضریب توان خود در محدوده مجازء از توان اکتیو صفر تا توان اکتیو حداکثرء نمی‌باشند. اصرار بر وجود چنین الزامی ممکن است منجر به نیاز برای نصب جبران‌سازهای راکتیو دیگری در نیروگاه بادی شود. مسأله توجیه پذیری وجود این قابلیت اضافی از اهمیت زیادی برخوردار است. واضح است که با تولید اثر آن شبیه به تولید توان راکتیو صفر در توان اکتیو صفر می‌باشد. این امر نشان می‌دهد که الزام یک نیروگاه بادی به تولید توان راکتیو در بی‌باری (توان اکتیو صفر) به معنی در نظر گرفتن عملکرد آن فراتر از یک تولیدکننده برق است. این دستورالعمل برخی کشورها حداقلی از توان اکتیو تعیین می‌شود که رعایت محدوده ضریب توان» تنها از توان اکتیو حداقل تعیین‌شده تا تا توان اکتیو حداکثر الزامی باشد. بنابراین» در توافق‌نامه میان مالک نیروگاه و بهره‌بردار شبکه باید قید شود که بازه ضریب توان مورد نیازء حداقل تا چه درصدی از توان اکتیو در دسترس, لازم است توسط نیروگاه بادی تامین شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ از امات حفاظت و تحمل خطا -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الزامات حفاظت و نحمل خطا ۳ ۱-۴- مقدمه در گذشته. نیروگاه‌های بادی به صورت منابع تولید پراکنده مورد استفاده قرار می‌گرفتند. به دلیل کوچک بودن نیروگاه‌های بادی و تأثیر کم این نیروگاه‌ها بر روی شبکه. نصب سیستم‌های کنترلی و حفاظتی پیچیده صرفه اقتصادی نداشت. در این سال‌هاء از نظر حفاظت. تنها حفاظت نیروگاه بادی مطرح بود؛ به این معنی که تجهیزات نیروگاه بادی (تمامی تجهیزات مانند ژنراتورء ترانسفورماتور و غیره) دارای حفاظت مناسب بودند؛ اما نیروگاه از نظر کارکرد موازی با شبکه دارای حفاظت خاصی نبود و تنها محدودیت‌های شبکه به عنوان معیار حفاظتی در نظر گرفته می‌شد. این محدودیت‌ها در واقع شامل محدودیت‌های ولتاژ و فرکانس شبکه در نقطه اتصال نیروگاه بادی به شبکه هستند. طبق این محدودیت‌هاء در صورتی که فرکانس یا ولتاژ نقطه اتصال نیروگاه بادی به شبکه از محدوده مجاز قابل تحمل خارج شود. نیروگاه بادی از شبکه جدا می‌شود. بر این آساس, در صورت وقوع هرگونه تغییر در شبکه. چه در حالت کارکرد عادی شبکه (تغییرات بار» ورود و خروج خط و غیره) و چه در حالت گذرای شبکه (خطاهای متقارن و یا نامتقارن)» که منجر به خروج ولتاژ و فرکانس شبکه از محدوده مجاز قابل تحمل می‌شد. نیروگاه‌های بادی از شبکه جدا می‌شدند. اما در سال‌های اخیرء نیروگاه‌های بادی بزرگ با ظرفیت بالا در بسیاری از کشورها نصب و راه‌اندازی شده است. بر اساس مطالعات صورت گرفته در این کشورهاء نشان داده شده است که تنظیمات حفاظتی قبلی (صرفاً محدوده مجاز قابل تحمل برای ولتاژ و فرکانس)» در صورت وقوع هر گونه تغییری در شبکه. می‌تواند باعث خروج حجم بالایی از نیروگاه‌های بادی شود. این امر می‌تواند احتمال ناپایداری و یا فروپاشی ولتاژ در شبکه را افزایش دهد؛ بنابراین» نیروگاه‌های بادی بزرگ تنها تحت شرایط معینی می‌توانند از شبکه جدا شوند و در سایر موارد. متصل به شبکه باقی می‌مانند. در این فصل, الزامات حفاظتی مربوط به نیروگاه بادی آرائه می شوند. این الزامات شامل سه قسمت هستند: سیستم‌های حفاظتی که باید در یک نیروگاه بادی وجود داشته باشند. نحوه عملکرد سیستم حفاظتی در برابر تغییرات ارام ولتاژ و نحوه عملکرد سیستم حفاظتی در برابر تغییرات فرکانس. علاوه بر آن, الزامات مربوط به نحوه تحمل تغییرات شدید در شبکه (تحمل خطا) نیز در این فصل ارائه می‌شوند. برخی از این الزامات صرفاً مربوط به حوزه اتصال و برخی دیگر مربوط به هر دو حوزه اتصال و بهره‌برداری هستند. الزامات سیستم‌های حفاظتی, حفاظت در برابر تغییرات فرکانس, حفاظت در برابر تغییرات آرام ولتاژ و تحمل خطا مربوط به حوزه اتصال هستند. در واقع» نیروگاه باید به سیستم‌های همچنین. این سیستم‌های حفاظتی باید دارای تنظیمات ویژه و قابلیت‌های مورد نظر بهره‌بردار شبکه باشند؛ به گونه‌ای که قادر باشند مطابق با کار کرد مورد نظر بهره‌بردار شبکه (در شرایط عادی و در شرایط بروز خطا) عمل کنند. بنابراین. قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه. باید با بررسی این سیستم‌ها و تنظیمات و قابلیت‌های آن‌ها. از عملکرد درست سیستم‌های حفاظتی اطمینان حاصل کرد. در عین حال, حفاظت در برابر تغییرات فرکانس, حفاظت در برابر تغییرات آرام ولتاژ و تحمل خطا مربوط به حوزه بهره‌برداری نیز می‌شوند. در واقع» در هنگام بهره‌برداری شبکه. سیستم‌های -------- صفحهٔ بعد -------- مه ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها حفاظتی باید به همان گونه‌ای که توسط بهره‌بردار شبکه مشحخحص شده بود در برابر حروج ولتاز 0 فرکانس از محدوده ۲-۴- سیستم‌های حفاظتی مورد نیاز برای حفاظت نیروگاه بادی. رعایت موارد ذیل ضروری است. قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه و بهره‌برداری از آن باید از صحت کار سیستم‌های حفاظتی ذکرشده اطمینان حاصل نمود: - نیروگاه بادی باید توسط حداقل یک کلید قدرت به شبکه متصل گردد. این کلید باید قابلیت تحمل حداکثر جریان اتصالی در نقطه اتصال به شبکه را مطابق با استاندارد ۲37.013 188 داشته باشد. -‏ نیروگاه بادی متصل به شبکه در سطح ولتاز ۴۰۰ و ۲۳۰ کیلوولت باید مجهز به دو سیستم حفاظت اصلی و نیروگاه بادی متصل به شبکه ۱۳۲ کیلوولت و پایین‌تر باید حداقل مجهز به یک سیستم حفاظت اصلی باشد. - نیروگاه بادی باید علاوه بر سیستم حفاظت اصلی, مجهز به سیستم حفاظت پشتیبان باشد تا در صورت عملکرد نادرست سیستم حفاظت اصلی, اتصالی توسط سیستم حفاظت پشتیبان بر طرف گردد. - کلیه کلیدهای قدرت در نقطه اتصال نیروگاه بادی به شبکه باید مجهز به حفاظت عیب کلید"" باشند. در صورت ناموفق بودن سیستم حفاظت اصلی به دلیل عیب در کلید. حفاظت عیب کلید باید در طی مدت زمانی که توسط بهره‌بردار شبکه تعیین می‌شود. کلیه کلیدهای مربوط به مدارهای مجاور کلید معیوب را قطع نماید. به عنوان یک پیشنهاد. این زمان را می‌توان برابر ۱۵۰ میلی‌ثانیه در نظر گرفت. - نیروگاه بادی باید به حفاظت‌های ولتاژ بالا/ پایین *" و فرکانس بالا/ پایین!" مجهز باشد. - نیروگاه بادی باید به حفاظت اضافه جریان:" و خطای زمین مجهز گردد. -‏ نیروگاه بادی باید به حفاظت نامتعادلی "" ولتاژ و جریان مجهز گردد. - نیروگاه بادی باید به حفاظت دیفرانسیل برای ترانسفورماتور اتصال به شبکه خود مجهز باشد. -‏ نیروگاه بادی باید به حفاظت بانک خازنی مجهز گردد. - در صورتی که بهره‌بردار شبکه نصب سیستم‌های حفاظتی تله‌پروتکشن را در پست بلافصل نیروگاه بادی ضروری تشخیص دهد. مالک نیروگاه موظف به نصب این سیستم‌ها می‌باشد. - نیروگاه بادی باید دارای سیستم حفاظت صاعقه بر اساس استاندارد 61400-24 1۳2 باشد. - سیستم زمین نیروگاه بادی باید مطابق با فصل نهم استاندارد 61400-24 1۳2 طراحی شود. 6 3۳۵6 ازیاتن 27 ۷۵۱۵۵ 7۳06۶] /۳م0۵ 2۹ ۳۳۵۵۷ 0۵۵۲/1706 2۷ 1 0۵۷6۴ ۷ ۱ ۲7۵۳۵16 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الزامات حفاظت و تحمل خطا ۳۳ 7 سیستم حفاظت نیروگاه بادی برای عملکرد درست باید هماهن؟ با : نم حفاظت " 5 تنظر شود. ۳-۴- عملکرد سیستم حفاظتی در برابر تغییرات آرام ولتاژ در شرایط کار عادی. خطا در شبکه رخ نداده و شبکه در حالتی پایدار به سر می‌برد؛ اما در این شرایط. امکان بروز شبکه از محدوده مجاز خارج شود. افزایش یا کاهش ولتاژ شبکه موجب صدمه زدن به برخی از اجزاء (مانند ژنراتورها) منظور از تغییر آرام ولتاژ تغییر ولتاژ در شرایط کار عادی است. حفاظت نیروگاه بادی در برابر تغییرات آرام ولتاز عبارت است از رعایت محدوده مجاز تغییرات ولتاژ شبکه در شرایط کار عادی. بر این اساس, در صورتی که ولتاز نیروگاه بادی از محدوده مجاز قابل تحمل خارج شود. نیروگاه از شبکه جدا می‌شود. این محدوده مجاز در دستورالعمل شبکه کشورهای مختلف متفاوت بوده و بر اساس قابلیت و توانایی هر شبکه تعیین می‌شود. بنابراین» در صورت تغییر آرام ولتاژه نیروگاه بادی باید مطابق با جدول (۱-۴) عمل نماید. در این جدول, منظور از حالت بار خانگی ". جدا شدن از شبکه و در مدار بودن کلیه تجهیزات نیروگاه با استفاده از توان تولیدشده توسط ژنراتورها جهت تأمین مصرف داخلی نیروگاه می‌باشد [۱]. ۴-۴- عملکرد سیستم حفاظتی در برابر تغییرات فرکانس نیروگاه بادی, مانند نیروگاه‌های سنتی, در نقطه اتصال خود به شبکه دارای محدودیت در برابر تغییرات فرکانس می‌باشد. در دستورالعمل شبکه کشورهاء محدوده تغییرات فرکانس متفاوت بوده و بر اساس قابلیت شبکه تعیین می‌شود. در مورد برخی از کشورهاء خروج از این محدوده در برخی شرایط (مثلاً برای زمان خاص و یا در سطح ولتاژ خاص) مجاز شمرده می‌شود و نیروگاه بادی در این شرایط در حالت متصل به شبکه باقی می‌ماند. همچنین, در دستورالعمل شبکه برخی از کشورهاء معیار بسیار ساده‌ای (تنها محدوده فرکانس مجاز) برای محدوده تغییرات فرکانس در نظر گرفته شده است؛ در صورتی که در برخی از کشورهای دیگرء محدوده تغییرات فرکانس همراه با تغییرات ولتاژ و توان خروجی نیروگاه در نظر گرفته شده است که دارای پیچیدگی بیشتری است. بنابراین». در صورت تغییر فرکانس, نیروگاه بادی باید مطابق جدول (۲-۴) عمل نماید. در این جدول, تعریف حالت بار خانگی همان تعریف ذکرشده در بخش ۳-۴ است [۱]. 72 40] ع۹ا10] *" -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها جدول (۱-۴): محدوده تغییرات ولتاژ نیروگاه بادی نوع حالت محدوده نوسانات ولتاژ در نقطه اتصال نوع حالت و قابلیت‌های مورد نیاز 7۲ درصد ولتاژ نامی بهره‌برداری از تمام قابلیت‌ها بدون محدودیت زمانی ۰ درصد آن قابل تولید جذب حداکثر توان راکتیو بدون کاهش در حداکثر توان اکتیو قابل تولید به مدت حداقل ۱۵ دقیقه. بعد از این مدت. نیروگاه می‌تواند به حالت بار خانگی تغییر وضعیت حالت فوق‌اضطراری | افزایش بیش از ۵ درصد ولتاژ نامی و تا سطح ۱ ۱۰ درصد آن دهد. تولید حداکثر توان راکتیو بدون کاهش در حداکثر توان اکتیو قابل تولید به مدت حداقل ۶۰ دقیقه. بعد از این مدت. نیروگاه می‌تواند به حالت بار خانگی تغییر وضعیت کاهش بیش از ۰ درصد ولتاژ نامی و تا ۱۳ درصد آن دهد. حالت فوق‌اضطراری ۲ افزایش بیش از ۱۰ درصد ولتاژ نامی و با نیروگاه می‌تواند به حالت بار خانگی تغییر وضعیت دهد. شدید کاهش بیش از ۱۳ درصد ولتاز نامی جدول (۲-۴): محدوده تغییرات فرکانس نیروگاه بادی محدوده فر کانس نوع وضعیت و خواسته‌های بهره‌برداری ۵ ]> ۴۹/۷ مجاز - نیروگاه در مدار بدون هیچ‌گونه محدودیت ۷ > ]> م۴۸ اضطراری - بدون محدودیت زمانی در مدار. برای نیروگاه‌های با توان کمتر از ۱۰۰ مگاوات. حداکثر توان در دسترس تولید ۲ > ] > ۵۰/۳ شود و برای نیروگاه‌های با توان ۰ مگاوات و بالاتر. تولید مطابق شکل (۱-۲) باشد. ضطراری - یک ساعت در مدارء توان تولیدی به میزان ۹۵ درصد حداکثر توان در دسترس باشد. سپس می‌تواند در وضعیت بار خانگی قرار گیرد. فوق‌اضطراری - می‌تواند ابتدا کاهش بار داده و سپس در وضعیت بار خانگی قرار گیرد. ۴۷/۵ >] > ۸ فوق‌اضطراری - اجباراً کاهش بار داده و یا در وضعیت بار خانگی قرار گیرد. ۵-۴- تحمل خطا تحمل خطا عبارت است از عملکرد نیروگاه در حالت متصل به شبکه در صورتی که ولتاژ شبکه در اثر وقوع هر گونه خطا (اتصال کوتاه متقارن و نامتقارن) با کاهش روبرو شود. در صورت وقوع خطا در نقطه‌ای از شبکه. ولتاژ در سطح شبکه کاهش پیدا می‌کند؛ به گونه‌ای که بیشترین افت ولتاژ در محل وقوع خطا خواهد بود و با دور شدن از محل خطااء ولتاژ به تدریج افزایش پیدا می‌کند. در اثر وقوع خطاء بسته به محل خطا و مقاومت خطاء ولتاژ می‌تواند به صفر هم برسد. اگر تحمل خطا برای نیروگاه‌ها در نظر گرفته نشود. در اثر بروز خطا در شبکه. تعداد زیادی از آن‌ها از شبکه جدا می‌شوند؛ به همین دلیل, معمولا تحمل خطا برای نیروگاه‌های سنتی در نظر گرفته می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم- الزامات حفاظت و تحمل خطا ۳۵ در گذشته. برای نیروگاه‌های بادی تحمل خطا لحاظ نمی‌شد 9 تنها محدوده ولاز مجاز قابل تحمل شبکه در نظر گرفته می‌شد. در صورت وقوع خطاء آن دسته از نیروگاه‌های بادی که ولتاز نقطه اتصال آن‌ها از محدوده مجاز قابل تحمل شبکه خارج شده بود. از شبکه جدا می‌شدند. اما با توجه رشد نیروگاه‌های بادی در شبکه. این رویه دیگر کارآمد نیست. زیر در صورت بروز خطاء اگر نیروگاه‌های بادی از قابلیت تحمل خطا برخوردار نباشند. تعداد زیادی از نیروگاه‌ها از شبکه بنابراین» تحمل خطا در مورد نیروگاه بادی متصل به سطوح ولتاژ ۶۳ و ۶۶ کیلوولت الزامی نیست و تنها در صورت تشخیص بهره‌بردار شکه الزامی خواهد بود. در مورد نیروگاه بادی متصل به سطوح ولتاز ۱۳۲ کیلوولت و بالاتر, تحمل مدت. نیروگاه نباید از شبکه جدا شود. زمان رفع خطا در شبکه مطابق با جدول (۳-۴) می‌باشد [۱]. سایر موارد (مانند میزان مجاز افت ولتاژ و زمان بازیابی ولتاژ پس از رفع خطا) بر اساس توافق‌نامه بین مالک نیروگاه بادی و بهره‌بردار شبکه تعیین می‌شوند. در صورت توافق بین مالک نیروگاه بادی و بهره‌بردار شبکه. مدت زمان رفع خطا را می‌توان افزایش داد؛ ولی در هر صورت. زمان‌های افزایش‌یافته رفع خطا طبق توافق‌نامه نباید بیش از ۲۰ درصد طولانی‌تر از زمان‌های ذکرشده در جدول (۲-۴) باشند. جدول (۳-۴): زمان رفع خطا برای سطوح مختلف ولتازی شبکه ابران -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۵ الزامات کیفیت توان -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۵- مقدمه برق» نشان‌دهنده وضعیت مناسب تغییرات یا اعوجاج یا اغتشاش در کمیت‌های ولتاژه جریان و فرکانس می‌باشد. اگر کمیت‌های یادشده وضعیت مناسبی نداشته باشند. کیفیت برق نامناسب خواهد بود که می‌تواند خرابی و یا عملکرد نادرست تجهیزات شبکه و مشترکین را به دنبال داشته باشد. کیفیت برق شامل مسائل مهمی نظیر هارمونیک‌هاء فلیکر و نیروگاه‌های بادی بر اساس ساختارشان با نیروگاه‌های سنتی که فقط شامل یک ژنراتور سنکرون هستند. تفاوت زیادی دارند؛ زیرا معمولاً شامل ادوات الکترونیک قدرت هستند و همین ویژگی, می‌تواند تأثیرات آن‌ها را بر روی شبکه برق متمایز نماید. از آنجا که سرعت و جهت باد یک متغیر نامعین است. اگر نیروگاه بادی کنترل‌کننده‌های ویژه‌ای نداشته باشد. توان تولیدی کاملاً به طور اتفاقی تغییر خواهد کرد؛ به همین دلیل, معمولاً از مبدل الکترونیک قدرت برای اتصال توربین بادی به شبکه استفاده می‌شود. به همین دلیل, مسأله کیفیت توان برای اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه اهمیت زیادی دارد. در این فصل به بررسی الزامات کیفیت توان نیروگاه بادی. که شامل چهار محور مهم فلیکر ولتاژ, نامتعادلی ولتاز هارمونیک‌ها و هارمونیک‌های میانی "" می‌باشند. پرداخته می‌شود. این الزامات هم مربوط به حوزه اتصال و هم مربوط به حوزه بهره‌برداری هستند؛ قبل از اتصال به شبکه. با داشتن تعداد توربین‌ها و مشخصات توربین‌ها و با انجام محاسبات ریاضی, شاخص‌های مربوط به هریک از محورهای کیفیت توان محاسبه و بررسی می‌شود که مقادیر محاسبه‌شده در محدوده مجاز قرار داشته باشند. سپس, در هنگام بهره‌برداری از نیروگاه بادی در شبکه. مقادیر واقعی شاخص‌های کیفیت توان باید در محدوده مجاز قرار داشته باشند. ۲-۵- فلیکر ولتاز فلیکر به تأثیر زودگذری که یک منبع روشنایی بر روی حس بینایی انسان ایجاد می‌کند. به گونه‌ای که طیف فرکانسی یا شدت روشنایی آن تغییر کند. اطلاق می‌گردد. طبق تعریف. فلیکر ولتاژ به تغییرات سریع و نوسانات ولتاژ به دلیل تغییر در بار مصرفی و یا کلیدزنی گفته می‌شود. فلیکر ولتاز اغلب خود را به صورت سوسو زدن لامپ‌ها نشان می‌دهد. از عوامل اصلی تولید این پدیده بارهای صنعتی, ماشین‌های جوش‌کاری, کارخانه نورد آهن و کوره‌های قوس الکتریکی می‌باشند. فلیکر ولتاژ می‌تواند نور خروجی لامپ‌های رشته‌ای را به میزان زیادی کاهش دهد؛ اما در مورد نور ۹۹ 110۳10۳/0۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها لامپ‌های گازی (تخلیه‌ای) تأثیر کمتری از خود نشان می‌دهد. به علاوه نوسان ولتاژ می‌تواند روی گیرنده‌های تلویزیونی, وسایل کنترل الکترونیکی و کامپیوترها نیز تأثیر بگذارد. برای اندازه‌گیری فلیکر از دستگاهی استفاده می‌شود که برای محاسبه دو شاخص به کار می‌رود: شاخص کوتاه‌مدت فلیکر و شاخص بلندمدت فلیکر. شاخص کوتاه‌مدت فلیکر. به میزان شدت فلیکر در یک دوره زمانی ۱۰ دقیقه‌ای گفته می‌شود. وقتی این شاخص برابر یک است. میزان فلیکر در آستانه آزاردهی چشم انسان می‌باشد. شاخص بلندمدت فلیکرء به میزان شدت فلیکر در یک دوره زمانی ۲ ساعته گفته می‌شود. آلزامات مربوط به فلیکر در دستورالعمل شبکه بسیاری از کشورها ارائه شده است. در کشور ایران استانداردی وضع شده که بر اساس آن. حداکثر میزان فلیکر ولتاژ اندازه گیری‌شده در حالت‌های کوتاه‌مدت و بلندمدت باید به ترتیب برابر با ۰/۸ و ۰/۶ باشد [۵]. این اغتشاش برای مولدهای بادی نیز در همین محدوده مجاز می‌باشد. ۳-۵- نامتعادلی ولتاز نامتعادلی یا عدم تعادل ولتاژ, به حالتی گفته می‌شود که مقادیر ولتاژ سه فاز با یکدیگر متفاوت بوده و یا اختلاف فاز ۰ درجه بین فازها وجود نداشته باشد. منشأٌ اصلی ایجاد نامتعادلی ولتازء وجود بارهای تک‌فاز در شبکه و توزیع غیریکنواخت آن‌ها روی سه فاز است. از دیگر دلایل ایجاد نامتعادلی ولتاژ می‌تواند سوختن فیوز یکی از فازهای سیستم تغذیه یا وجود کوره‌های القایی در بار مصرف‌کنندگان بزرگ باشد. نامتعادلی ولتاژ می‌تواند تأثیرات قابل ملاحظه‌ای در ژنراتورها به وجود آورد. همچنین, این پدیده اثرات حرارتی نامناسبی را روی برخی تجهیزات. مانند موتورها و ترانسفورماتورهاء ایجاد می‌نماید که ممکن است موجب آسیب‌دیدگی این تجهیزات شود. برای اندازه گیری این پدیده از شاخصی به نام درصد نامتعادلی ولتاژ استفاده می‌شود. برای این شاخص. دو تعریف ارائه شده است. طبق تعریف اول,ء درصد نامتعادلی ولتاژ برابر است با نسبت مقدار موْلفه توالی منفی یا صفر ولتاژ به مژلفه توالی مثبت آن ضرب در ۱۰۰ |۵]. طبق تعریف دوم درصد نامتعادلی ولتاژ برابر است با قدرمطلق تفاضل بین حداکثر و حداقل ولتاژ خط سه‌فاز تقسیم بر میانگین ولتاز خط ضرب در ۱۰۰ |۱۰ در این نشریه از تعریف اول برای نامتعادلی ولتاژ استفاده شده است. الزامات مربوط به نامتعادلی ولتا در دستورالعمل شبکه برخی از کشورها نیز ارائه شده است. در این نوع مولدهاء درصد نامتعادلی ولتاژ باید حداکثر برابر با ۱ درصد باشد [۵]. ۳-۵- هارمونیک‌ها زمانی که سری فوریه یک کمیت متناوب تشکیل گردد. به موْلفه‌های فرکانسی با مرتبه بزرگتر از یک در این سری, هارمونیک گفته می‌شود. در شبکه برق» هارمونیک‌هاء ولتاژها یا جریان‌های سینوسی هستند که فرکانس آن‌ها مضربی -------- صفحهٔ بعد -------- صحیح از فرکانس نامی شبکه است. میزان اعوجاج هارمونیکی ولتاژ یا جریان با استفاده از طیف کامل هارمونیکی شکل موج مربوطه توصیف می‌شود که در آن, هر موْلفه هارمونیکی به شکل مجزا با دامنه و زاویه فاز خود مشخص می‌گردد. برخی از بارها (مانند بارهای غیرخطی, تجهیزات الکترونیکی مدرن و ...) جریان‌های هارمونیکی به شبکه تزریق می‌کنند که می‌توانند باعث ایجاد هارمونیک‌های ولتا شوند. این جریان‌ها و ولتازهای هارمونیکی سبب اضافه حرارت در تجهیزات. ترانسفورماتورها و هادی‌های حامل جریان و عملکرد نامناسب تجهیزات حفاظتی (مانند فیوزها) می‌شوند. همجنین, محدودیت هارمونیکی مربوط به هارمونیک‌های ولتاژ و هارمونیک‌های جریان است و در هریک از این موارد.ء به صورت محدودیت بر روی تک‌تک هارمونیک‌ها و نیز محدودیت بر روی اعوجاج کلی ارائه می‌شود. اعوجاج کلی ولتاژز یا جریان. که با 11110 نمایش داده می‌شود. طبق روابط زیر تعریف می‌شود: 5 50 21 (۱-۵) : ۱ ۱-2 100 < ,117110 1 3 (۲-۵) 1 4 00[(ست < ,]111 که در آنها «] و ۷۸ به ترتیب موّلفه هارمونیکی مرتبه 0 جریان و ولتاژ و , و ۷۰ به ترتیب جریان و ولتاژ نامی هستند. اعوجاج تکی ولتاژ یا جریان نیز به صورت نسبت دامنه هریک از هارمونیک‌ها به دامنه هارمونیک اصلی بر حسب درصد تعریف می‌شود. برای این نوع مولدهاء حدود مجاز هارمونیک‌ها باید مطابق با جداول (۱-۵) تا (۳-۵) باشد [۵]. ۵-۵- هارمونیک‌های میانی هارمونیک میانی, موْلفه فرکانسی یک کمیت متناوب است که فرکانس آن مضرب غیرصحیحی از فرکانس اصلی آن کمیت باشد. در شبکه برق, هارمونیک‌های میانی» ولتاژها یا جریان‌های سینوسی هستند که فرکانس آن‌ها مضرب غیرصحیحی از فرکانس اصلی شبکه است. هارمونیک‌های میانی می‌توانند در شبکه‌های با سطوح مختلف ولتاز ظاهر شوند. منبع اصلی تولید آن‌ها مبدل‌های فرکانسی» برخی یکسوکننده‌هاء موتورهای القایی و کوره‌های القایی هستند. سیگنال‌های مخابراتی که از طریق هادی‌های انتقال آنرژی الکتریکی منتقل می‌شوند نیز می‌توانند به نوعی هارمونیک میانی در نظر گرفته شوند. هارمونیک‌های میانی در گیرنده‌های کنترل ریپل تأثیرات نامناسبی می‌گذارند و همچنین اثرات نامطلوبی در موتورهای الکتریکی و کوره‌های قوس الکتریکی دارند. در این نوع مولدهاء حد مجاز برای هر هارمونیک میانی برابر ۰/۲ درصد ولتاژ نامی است [۵]. ۰ ۰ ۰ 34 ۲137۵۱ آ3ا0]" -------- صفحهٔ بعد -------- ۳,۳ درصد توان نامی به توان اتصال کوتاه در محل اتصال (8) ۹ ۵ ۵ > ۲ ۱۲ ۱ ج[ > ۰/۱ جک درصد توان نامی به توان اتصال کوتاه در محل اتصال (8) ۲ > ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برد جدول (۱-۵): حداکثر حدود مجاز هارمونیک‌های جربان برای سطح ولتاز ۶۲ و ۱۳۲ کیلوولت اعوجاج تکی هر هارمونیک جریان مرتبه ۲ ۲۳۲ > ۵ ۱۷ > [ ۳ ۱۱ ۱ ۷ ک سس اه اس هه سک سک سس جدول (۲-۵): حداکثر حدود مجاز هارمونیک‌های جربان برای سطح ولتاز ۲۳۰و ۴۰۰ کیلوولت اعوجاج تکی هر هارمونیک جریان مر تبه 1 اعوجاج کلی جریان («:1170) اعوجاج کلی جریان «:1170) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم- الزامات کیفیت نوان اعوجاج تکی هر هارمونیک ولتاز اعوجاج کلی ولتاژ (,۲1180) ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۶ ال املد لزامات مدل‌سازی» پایش» کنترل» ارتباطات و ثبت وقایع -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ششم- الزامات مدل‌سازی. پایش. کنترل, ارتباطات و ثبت وقایع ۳۷ ۱-۶- مقدمه در این فصل به الزامات مربوط به مدل‌سازی» پایش, کنترل, ارتباطات و ثبت وقایع پرداخته می‌شود. برخی از این الزامات صرفاً مربوط به حوزه اتصال و برخی دیگر مربوط به هر دو حوزه اتصال و بهره‌برداری هستند. الزامات مدل‌سازی مربوط به حوزه اتصال هستند و قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه. باید مدل آن آماده و بررسی شده باشد. الزامات پایش» کنترل و ارتباطات مربوط به هر دو حوزه اتصال و بهره‌برداری هستند. ایجاد زیرساخت‌های مخابراتی لازم برای ارسال یا دریافت سیگنال‌های مورد نظر مربوط به حوزه اتصال است؛ اما در هنگام بهره‌برداری از شبکه. دریافت و ارسال سیگنال‌ها باید به درستی انجام شود. به همین صورت. الزامات ثبت وقایع مربوط به هر دو حوزه اتصال و بهره‌برداری هستند. ایجاد زیرساخت‌های لازم برای ثبت سیگنال‌های مورد نظر مربوط به حوزه اتصال است؛ اما در هنگام بهره‌برداری از شبکه. ثبت این سیگنال‌ها باید به درستی انجام شود. ۲-۶- مدل‌سازی افزایش نفوذ نیروگاه‌های بادی در شبکه. نیاز به مطالعات جامع درباره تأثیر نیروگاه‌های بادی بر شبکه را افزایش داده است. این امرء مستلزم مشخص بودن اطلاعات توربین‌های بادی به منظور ارائه مدلی مناسب جهت استفاده در بهره‌برداری می‌شوند و ژنراتور آن‌ها می‌تواند ژنراتور سنکرون و یا القایی باشد؛ همچنین, این توربین‌ها معمولاً همراه با مبدل‌های الکترونیک قدرت هستند. این عوامل باعث می‌شوند که مدل نیروگاه بادی مانند نیروگاه‌های سنتی نباشد و مبحث مدل‌سازی توربین بادی نیاز به الزامات مربوط به خود داشته باشد. در گذشته. به دلیل مسائل اقتصادی, سازندگان توربین‌های بادی در هنگام اتصال به شبکه. مدل‌های توربین‌های بادی را به صورت مدل جعبه سیاه"" ارائه می‌دادند و مدل توربین بادی, در حالتی که هیچ یک از عناصرش قابل تغییر و مشخص نبود. به بهره بردار شبکه تحویل داده می‌شد. بهره‌بردارء برای استفاده از مدل, ورودی‌های مورد نیاز را وارد مدل می‌کرد و سپس, آن مدل را در شبکه قرار می‌داد و نتایج شبیه‌سازی را بررسی می‌کرد. اما به تدریج با زیادتر شدن نیروگاه‌های بادیء مدل‌سازی آن عام‌تر شد؛ تا جایی که چندین مدل عام برای توربین بادی ارائه شد و الزامات آن برای مدل‌سازی‌های توربین‌های مختلف بیان گردید. به همین دلیل, مالک نیروگاه بادی باید قبل از اتصال به شبکه. مدل نیروگاه بادی راء که مناسب و قابل استفاده استاتیکی باید برای انجام تحلیل‌های پخش بار و اتصال کوتاه و مدل دینامیکی باید برای تحلیل‌های گذرا و دینامیکی ۳ 810016 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها شکه مناسب باشد. مدل‌هایی که بد بهره‌بردار شکه داده می‌شوند. باید قابلیت ورود اطلاعات 9 تعییر آن‌ها ر برای پارامترهای مورد نظر بهره‌بردار شبکه داشته باشند. مالک نیروگاه بادی باید مدل را به دو شکل (مدل تک‌تک توربین‌های بادی موجود در نیروگاه بادی و مدل مجتمع‌شده نیروگاه بادی) به بهره‌بردار شبکه تحویل دهد. ۳-۶- کنترل, پایش و ارتباطات نیروگاه بادی موظف به تأمین زیرساخت‌ها و سیگنال‌های لازم در رمینه فراهم‌سازی این ار تباطات می‌باشد تا بتواند اجازه بهره‌بردار نیروگاه بادی ارسال می‌شوند و تعدادی از آن‌ها هم از بهره‌بردار نیروگاه بادی به بهره‌بردار شبکه ارسال می‌شوند. به همین دلیل, مالک نیروگاه بادی موظف است قبل از اتصال به شبکه. بسترهای مخابراتی مناسب را برای برقراری ارتباط با بهره‌بردار شبکه فراهم آورد و بعد از اتصال به شبکه. در حین بهره‌برداری, لازم است که آماده تبادل اطلاعات با ۱-۳-۶ فراهم‌سازی بسترهای مخابراتی قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه. باید امکانات مخابراتی لازم فراهم شود. امکانات و کانال های مخابراتی بین نیروگاه و بهره‌بردار شبکه. چه به صورت تلفنی و چه به صورت خودکار و از راه دورء باید برقرار باشند. در فرآیندهای کنترل و هماهنگی مانورهاء برقراری تماس بین اتاق فرمان ژنراتورها و مرکز کنترل دیسپاچینگ ملی یا منطقه‌ای (با توجه به مفاد دستورالعمل‌های تابت بهره‌برداری و ظرفیت نیروگاه) باید با استفاده از سیستم تلفنی ویژه توسط بهره‌بردار شبکه مشخص می گردد. مالک نیروگاه عهده‌دار تامین تجهیزات لازم در محل اتاق فرمان ژنراتورها و پایانه‌های قابل اتصال به کانال‌های مخابراتی بین نیروگاه و مرکز کنترل دیسپاچینگ مربوطه می‌باشد. علاوه بر این. مالک نیروگاه باید پیش‌بینی لازم را در محل اتاق ژنراتورها و دفاتر بهره‌برداری نیروگاه جهت ارسال و دریافشت اطلاعات و گزارشات از طریق نمابر و یا پست الکترونیکی به عمل آورد. قبل از شروع بهره‌برداری از اولین ژنراتور نیروگاه, مالک نیروگاه باید اطلاعات لازم را در رابطه با شماره تلفن‌های تماس, اعم از تلفن شهری, نمابر و یا ]۳ در اختیار بهره‌بردار شبکه قرار دهد. بهره‌بردار شبکه نیز متقابلاً این اطلاعات را در اختیار مالک نیروگاه قرار خواهد داد. برای به دست آوردن اطلاعات. نصب دستگاه‌های اندازه گیری مورد نیاز است؛ بنابراین, پایانه‌های راه دور و تجهیزات جمع‌آوری اطلاعات و کنترل (9۳۸] ۸) مربوط به پست بلافصل نیروگاه بادی, باید توسط مسئولان بهره‌برداری پست ۹ 0۷۵۳ 06 ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- بلافصل پیش‌بینی و در محل مناسبی در پست بلافصل و نقطه اتصال نیروگاه به شبکه نصب گردند. مسئولیت تهیه. نصب و راه‌اندازی این تجهیزات (9۳۸1۸) و رعایت کلیه استانداردها و پروتکل های جمع آوری و ارسال اطلاعات به عهده‌ی مالک پست نیروگاه بادی است. در صورت نیاز دیسپاچینگ ملی به پایانه های راه دور و تجهیزات جمع آوری اطلاعات و کنترل (92۸17۸) در نیروگاه مالک نیروگاه ملزم به تهیه. نصب و راه اندازی این تجهیزات (9۳۸۸) و رعایت کلیه استانداردها و پروتکل‌های جمع‌آوری و ارسال اطلاعات می‌باشد [۱]. ۳-۳-۶ الزامات پایش و کنترل توربین‌های بادی استاندارد 61400-25-2 1۳۳ پایش سیگنال‌های مربوط به نیروگاه بادی را به دو دسته‌ی پایش اجباری و پایش اختیاری تقسیم‌بندی نموده است؛ پایش اجباری به معنی پایش حداقل سیگنال‌های مورد نیاز برای بهره‌برداری از نیروگاه بادی است؛ در مقابل, پایش اختیاری به معنی پایش سیگنال‌هایی علاوه بر سیگنال‌های اجباری می‌باشد. تمامی سیگنال‌های اجباری که در استاندارد مذکور معرفی شده‌اند. باید قابلیت پایش, اندازه گیری, ارسال و دریافت را داشته باشند. سیگنال‌هایی که باید به آن‌ها دسترسی داشت تنها شامل موارد یادشده نیست؛ بلکه دسترسی به هر سیگنال دیگری که بهره‌بردار شبکه لازم بداند باید فراهم شود. همچنین, نیروگاه بادی قبل از اتصال به شبکه باید به توابع کنترلی زیر تجهیز شود: *‏ کنترل توان اکتیو ۹ کنترل سرعت ژنراتور کنترل زاویه پره‌های توربین کنترل ضریب توان کنترل فرکانس کنترل ولتاز علاوه بر اینهاء هر سیستم کنترلی دیگری که بهره‌بردار شبکه لازم بداند. باید در نیروگاه بادی موجود باشد. ۳-۶- ثبت وقایع مالک نیروگاه بادی موظف است در محل اتصال به شبکه. دستگاه های مورد نیاز برای ثبت وقایع را نصب نماید و برخی اطلاعات نیروگاه را که در ادامه ذکر شده, ثبت نماید. همچنین مالک نیروگاه بادی موظف است اطلاعات ثبت وقایع را در صورت نیاز در اختیار بهره‌بردار شبکه قرار دهد. مشخصات دستگاه‌های یادشده توسط بهره‌بردار شبکه تعیین می‌شوند. حداقل اطلاعات نیروگاه که پاید ثبت شوند عبارتند از: ۰ ولتاژ هر فاز جریان هر فاز -------- صفحهٔ بعد -------- 4۰ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها ۹ توان راکتیو فرکانس ۹ ولتاژز هر ژنراتور اطلاعاتی که باید ثبت شوند تنها شامل موارد یادشده نیست؛ بلکه هر کمیت دیگری که بهره‌بردار شبکه لازم بداند باید ثبت شود و در صورت لزوم در اختیار بهره‌بردار شبکه قرار گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- از املت تست -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - الزامات آنست 4۳ ۱-۷ مقدمه در کشورهای مختلف. بهره‌بردار شبکه برق با تدوین استاندارد یا دستورالعمل شبکه. قابلیت‌هایی را برای اتصال به شبکه از نیروگاه‌های بادی درخواست می‌کند. برای حصول اطمینان از اینکه یک نیروگاه بادی مطابق با دستورالعملی از پیش تعیین‌شده عمل می‌کند. پیش از اتصال به شبکه. باید تست‌های مرتبط با آن دستورالعمل را گذرانده باشد. این تست‌هاء با عنوان تست‌های اتصال, برای هر دستورالعملی متفاوت می‌باشند. این تست‌هاء بسته به مورد می‌توانند بر روی یک توربین بادی و یا بر روی مجموعه توربین‌ها (نیروگاه بادی) انجام شوند. در مورد هر تست. موارد زیر باید مشخص شوند: حداقل شرایط مورد نیاز پیش از انجام تست (مانند وضعیت باد. تعداد توربین‌های در دسترس, ادوات کنترل توان راکتیو در دسترس و ....) ۹ اجراکننده تست و نظارت‌کننده بر حسن انجام آن ۹ تجهیزات انجام و اندازه‌ گیری تست و دقت مورد نیاز برای آن‌ها ۹ روند انجام تست ۹ نقاط اندازه‌گیری و اطلاعاتی که باید در حین انجام تست ثبت شوند در این فصل, تعداد ۱۲ تست مورد نیاز برای بررسی برآورده شدن الزامات ارائه‌شده در فصل‌های قبل آورده می‌شوند. در این تست‌هاء برای رفع هرگونه ابهام. ساختار نیروگاه بادی و نقاط اندازه گیری مربوط به آن مطابق شکل (۱-۷) در نظر گرفته می‌شود. در تمام تست‌هاء نرخ اندازه‌گیری و ثبت کمیت‌ها و نیز تلرانس قابل قبول برای ارزیابی کمیت‌های اندازه گیری‌شده با توافق بین مالک نیروگاه و بهره‌بردار شبکه تعیین می‌شود. همچنین, در اندازه‌گیری یک کمیت در یک دوره زمانی. متوسط مقادیر اندازه گیری‌شده در طول دوره به عنوان مقدار کمیت در دوره زمانی یادشده در نظر گرفته می‌شود. توربین بادی ۱ 1 ۷ ار ترانسفورماتور شبکه شکل (۱-۷): شماتیک نیروگاه بادی نمونه -------- صفحهٔ بعد -------- اب ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها ۲-۷- تست راه‌اندازی و خاموشی - نرخ تغییر توان اکتیو هدف: تأیید توانایی نیروگاه بادی در راه‌اندازی و خاموشی مطلوب مورد نظر است. شرایط پیش از انجام تست: بهره‌بردار شبکه یا اجراکننده تست باید تعیین کند که چه میزان از توان نامی نیروگاه برای انجام این تست و شبیه‌سازی شرایط کاری عادی مورد نیاز است. در غیر این‌صورت. پیشنهاد می‌شود شرایط باد پیش از شروع تست و میزان در دسترس بودن توربین‌های بادی به اندازه‌ای باشد که نیروگاه بادی بتواند حداقل به میزان روند انجام این تست به صورت زیر است: - تست بر روی مجموعه نیروگاه بادی انجام می‌شود. - نیروگاه بادی راه‌اندازی شود و توان اکتیو خروجی آن از مقدار حداقل قابل تولید به مقدار حداکثر توان در دسترس برسد. - نیروگاه بادی» پس از راه‌اندازی و رسیدن به حداکثر توان در دسترس, به مدت ۱۰ دقیقه این توان را تولید کند. - توان نیروگاه بادی از مقدار حداکثر قابل تولید تا مقدار حداقل کاهش یابد. اطلاعاتی که باید در حین انجام تست ثبت شوند عبارتند از: - توان اکتیو خروجی بر حسب مگاوات در نقطه اتصال - ولتاژ اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار قوی ترانسفورماتور شبکه (نقطه ) - ولتاژ اندازه گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - توان راکتیو اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - راه‌اندازی مطلوب نیروگاه بادی به شرطی که هیچ یک از ادوات حفاظتی - که به صورت صحیح تنظیم شده‌اند - اگر با موافقت مالک نیروگاه بادی و بهره‌بردار شبکه. حدودی برای نرخ افزایش/کاهش توان اکتیو تعیین شده باشند. نرخ تعغییر توان اکتیو در طول روند راه‌اندازی» تولید توان حداکتر 9 خاموشی نباید از این حدود فراتر رود. ۳-۷- تست تولید توان اکتیو ثابت بر اساس مقادیر مرجع مشخص هدف: تأیید توانایی نیروگاه بادی در تولید توان اکتیو ثابت براساس مقادیر مرجع مشخص مورد نظر است. سنجیدن -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- الزامات تست 2۵ شرابط پیش از انجام تست: شرایط باد پیش از شروع تست باید به گونه‌ای باشد که نیروگاه بادی بتواند حداقل به میزان ۹۰ درصد ظرفیت نصب‌شده خود توان تولید کند. روند انجام تست به صورت زیر است: - تست بر روی مجموعه نیروگاه بادی انجام می‌شود. - مرجع توان اکتیوء به تشخیص بهره‌بردار شبکه و اجراکننده تست. در زمان‌های مشخص و با مقادیر مشخص تغییر داده شود. بهره‌بردار نیروگاه بادی یا اجراکننده تست می‌تواند مقادیر مرجع را بر اساس شکل (۲-۷) به صورت درصدی از ظرفیت نامی نیروگاه بادی به سیستم کنترل توان اکتیو اعمال کند. این توان برابر با ۹۰./ ظرفیت نامی است). 0 10 20 30 40 50 60 70 1۱۲۲۱۵ )۲۳۱۱۳( شکل (۲-۷): تغییر مقدار مرجع توان اکتیو بر حسب درصدی از توان نامی حداکثر توان اکتیو قابل تولید توسط نیروگاه بادی بر حسب مگاوات - ولتاژ اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار قوی ترانسفورماتور شبکه (نقطه . 7) - ولتاژ اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها - توان راکتیو اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - توان اکتیو در مدت ۱۰ دقیقه. در محدوده قابل قبول توسط بهره‌بردار شبکه. پیرامون هر مقدار مرجع تولید شود. این معیار برای تأیید توانایی نیروگاه بادی در تولید توان اکتیو ثابت است. -‏ نیروگاه بادی بتواند حداقل به میزان ۹۰/ ظرفیت نامی خود توان اکتیو تولید کند. این معیار برای تأیید ظرفیت نامی نیروگاه بادی است. - اگر با موافقت مالک نیروگاه بادی و بهره‌بردار شبکه. حدودی برای نرخ افزایش/کاهش توان اکتیو تعیین شده باشند. تغییرات توان اکتیو در طول تست نباید از این حدود تجاوز کند. - هیچ یک از ادوات حفاظتی - که به صورت صحیح تنظیم شده‌اند - عملکرد نداشته باشند. ۴-۷- تست منحنی توان اکتیو-فرکانس هدف: تأیید توانایی نیروگاه بادی برای مشارکت در کنترل فرکانس شبکه مورد نظر است. در این تست. مقصود از منحنی توان اکتیو-فرکانس. منحنی آرائه‌شده در شکل (۱-۲) می‌باشد. این تست برای نیروگاه‌های بادی با ظرفیت بیشتر از ۱۰۰ مگاوات می‌باشد. - با توجه به اینکه در این تست. عملکرد سیستم کنترل فرکانس مدنظر است. بهره‌بردار شبکه یا اجراکننده تست باید تعیین کند که چه میزان از توان نامی نیروگاه برای انجام این تست و شبیه‌سازی شرایط کاری عادی مورد نیاز است. در غیر این صورت. پیشنهاد می‌شود که شرایط باد پیش از شروع تست و میزان در دسترس بودن توربین‌های بادی به اندازه‌ای باشد که نیروگاه بادی بتواند حداقل به میزان ۵۰ درصد ظرفیت نصب‌شده خود توان تولید کند. - تست‌های توان اکتیو (بخش‌های ۲-۷ و ۳-۷) با موفقیت گذرانده شده باشند. روند انجام تست به صورت زیر است: - تست بر روی مجموعه نیروگاه بادی انجام می‌شود. - منحنی توان اکتیو-فرکانس, با تنظیم دروپ بر روی مقدار مورد توافق میان مالک نیروگاه بادی و بهره‌بردار شبکه. توسط بهره‌بردار نیروگاه بادی یا اجراکننده تست به سیستم کنترل فرکانس اعمال شود. - سیستم کنترل فرکانس فعال شود. - سیگنال‌های فرکانس شماره ۳. ۵ و ۷ که در شکل (۳-۷) مشخص شده‌اند. به فرکانس اندازه گیری‌شده شبکه اضافه و مجموع آن‌ها به عنوان فیدبک به سیستم کنترل فرکانس اعمال شود. مقدار هر سیگنال اعمال‌شده» تا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- الزامات تست 2۳ زمانی که توان اکتیو به شرایط ماندگار برسد. ثابت باقی می‌ماند (زمان 7 در شکل (۳-۷) که توسط بهره‌بردار - فاصله زمانی میان تزریق دو سیگنال با مقادیر متفاوت باید به اندازه‌ای باشد که تغییر توان اکتیوء ناشی از تزریق - برای انجام این تست. با توجه به منحنی توان اکتیو-فرکانس آارائه‌شده در شکل (۱-۲)» ظرفیت رزرو برای نیروگاه بادی صفر است؛ به عبارت دیگر, در فرکانس نامی. نیروگاه بادی باید ۱۰۰/ توان اکتیو در دسترس خود را تولید نماید. - در صورتی که در توافق‌نامه میان بهره‌بردار شبکه و مالک نیروگاه بادی, عملکرد در مقادیر متفاوت دروپ ذکر اطلاعاتی که باید در حین انجام تست ثبت شوند عبارتند از: - حداکثر توان اکتیو قابل تولید توسط نیروگاه بادی بر حسب مگاوات - توان اکتیو خروجی بر حسب مگاوات در نقطه اتصال - فرکانس اندازه‌گیری‌شده شبکه - تطابق تغییرات توان اکتیو ناشی از تغییر فرکانس با شکل (۱-۲). هدف: توانایی نیروگاه بادی در تنظیم ولتاژ نقطه اتصال در بازه مورد نظر باید تأیید شود. شرایط پیش از انجام تست: با توجه به اینکه در این تست. عملکرد سیستم کنترل ولتاز مدنظر است. بهره‌بردار شبکه یا اجراکننده تست باید تعیین کند که چه میزان از توان نامی نیروگاه برای آنجام این تست و شبیه‌سازی شرایط کاری عادی مورد نیاز است. در غیر این صورت. پیشنهاد می‌شود که شرایط باد پیش از شروع تست و میزان در دسترس بودن توربین‌های بادی به اندازه‌ای باشد که نیروگاه بادی بتواند حداقل به میزان ۵۰ درصد ظرفیت نصب‌شده خود توان -------- صفحهٔ بعد -------- 4/۸ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها ۵1۵ 0 50 0 ۵ 010۵ 0 1۵ 51۵ 0 ۵ 0 1۵ ۵01۱۵ 0 0 1۱۲۱۵ )560[ شکل (۳-۷): سیگنال فرکانس تزریق‌شده به سیستم کنترل فرکانس روند انجام تست به صورت زیر است: - تست بر روی مجموعه نیروگاه بادی انجام می‌شود. - مرجع ولتاژ تقریباً به اندازه ولتاژ نامی شبکه تنظیم شود. - مرجع ولتاژ با پله‌هایی به اندازه ۱/ ولتاژ نامی. تا زمانی که ضریب توان نیروگاه از محدوده ‎۰/٩‏ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز خارج نشده باشد. افزایش یابد. سپس مرجع ولتاز با پله‌هایی به اندازه ۱./ ولتاژ نامی. تا زمانی که ضریب توان نیروگاه از محدوده ‎۰/٩‏ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز خارج نشده باشد. کاهش یابد. در نهایت. مرجع ولتاژ به ولتاژ نامی شبکه باز گردانده شود. - زمان میان مرجع‌دهی به سیستم تنظیم ولتاژ باید به گونه‌ای تنظیم شود که ولتاز نقطه اتصال و توان راکتیو مرحله قبل به مقدار حالت ماندگار رسیده باشند. - تست‌های فوق با یک تنظیم مشخص ]۸۷ با نظر بهره‌بردار شبکه یا اجراکننده تست. با تغییر تپ ترانسفورماتور شبکه تکرار شوند. تغییر تپ باید برای تمام تپ‌ها و به ترتیب انجام شود. -‏ تست‌ها در کل بازه مجاز ولتاژ و توان راکتیو انجام می‌شوند؛ مگر اینکه بهره‌بردار شبکه تشخیص دهد انجام تست در بازه یادشده بر روی شبکه اثر منفی به همراه دارد. - توان اکتیو در دسترس قابل تولید توسط نیروگاه بادی بر حسب مگاوات -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- الزامات نست 2۹ - ولتاژ سه‌فاز اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار قوی ترانسفورماتور شبکه (نقطه 2) - توان راکتیو اندازه گیری‌شده در سمت فشار قوی ترانسفورماتور شبکه (نقطه 2) - ولتاژ سه‌فاز اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - توان راکتیو اندازه گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - مرجع تنظیم‌کننده خودکار ولتاز - تأیید عملکرد صحیح ۸۷1۹ بر اساس مرجع ولتاژ. به ازای هر مرجع ولتاژ ۸۷1۸ و در یک بازه‌ی زمانی مناسب. ولتاژ ترمینال نیروگاه بادی باید با درصد خطایی قابل قبول تنظیم شود. - عدم عملکرد ادوات حفاظتی - که به صورت صحیح تنظیم شده‌اند - در محدوده‌های مجاز ولتاژ در طول انجام ۶-۷- تست ظرفیت توان راکتیو هدف: تأیید اینکه نیروگاه بادی قادر است در بازه مشخص‌شده توسط بهره‌بردار شبکه. توان راکتیو تولیدامصرف کند. شرایط پیش از انجام تست: شرایط باد پیش از شروع تست باید به گونه‌ای باشد که نیروگاه بادی بتواند به میزان روند انجام تست: این تست شامل دو قسمت با عناوین "تست ظرفیت راکتیو خازنی" و "تست ظرفیت راکتیو روند انجام تست ظرفیت راکتیو خازنی به صورت زیر است: - مرجع ولتاژ تقریباً به اندازه ولتاژ نامی شبکه تنظیم شود. - سیستم ۸۷1 فعال شود؛ - با تغییر پله‌ای مرجع ولتاژ (هر پله حدود ۱/) توان راکتیو نیروگاه بادی به حداکثر مقدار خازنی خود برسد. پله‌های ولتاز تا جایی که توان راکتیو به محدوده منحنی قابلیت ژنراتور برسد تغییر داده شوند. - نیروگاه بادی توان اکتیو به اندازه ۲۰ 4۴۰ ۶۰/ و اگر شرایط مساعد بود. ۸۰/ توان نامی خود را در مقدار توان راکتیو حداکثر خازنی تولید کند. نیروگاه در هر پله باید ۱۰ دقیقه توان تولید کند. راکتیو خازنی, به مدت ۶۰ دقیقه توان تولید کند. -------- صفحهٔ بعد -------- :/ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها - مرجع ولتاژ تقریباً به اندازه ولتاژ نامی شبکه تنظیم شود. - سیستم ۸۷1 فعال شود؛ - با تغییر پله‌ای مرجع ولتاژ (هر پله حدود ۱/) توان راکتیو نیروگاه بادی به حداکثر مقدار سلفی خود برسد. پله‌های ولتاژ تا جایی که توان راکتیو به محدوده منحنی قابلیت ژنراتور برسد تغییر داده شوند. - نیروگاه بادی توان اکتیو به اندازه ۲۰/ ۴۰/ ۶۰/ و اگر شرایط مساعد بود. ۸۰/ توان نامی خود را در مقدار - سیستم کنترل توان اکتیو بر روی حداکثر توان اکتیو در دسترس تنظیم شود؛ نیروگاه بادی, در حداکثر توان راکتیو سلفی, به مدت ۱۵ دقیقه توان تولید کند. اگر بهره‌بردار شبکه تشخیص دهد که انجام تست‌های ولتاژ و توان راکتیو در بخشی از محدوده‌های آن بر روی عملکرد شبکه مورد نظر آثر منفی به همراه دارد. می‌تواند در زمان انجام تست بازه تغییرات ولتاز یا توان راکتیو را محدودتر نماید. - ولتاژ سه‌فاز اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار قوی ترانسفورماتور شبکه (نقطه . 7) - توان راکتیو اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار قوی ترانسفورماتور شبکه (نقطه 7) - ولتاژ سه‌فاز اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - توان راکتیو اندازه‌گیری‌شده در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور شبکه (نقطه ۷) - مرجع تنظیم‌کننده خودکار ولتاز - تأیید اینکه نیروگاه بادی می‌تواند در شرایط مختلف تولید توان اکتیو حداکثر توان راکتیو خود را تولید با مصرف کند؛ به گونه‌ای که ضریب توان در محدوده ‎۰/٩‏ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز باقی بماند. هیچ یک از آدوات حفاظتی- که به صورت صحیح تنظیم شده‌اند - در حین انجام تست نباید عملکرد داشته -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- الزامات نست 5۹ ۷-۷ تست تحمل ولتاز حین خطا (1.۷117) تست برای سطوح مختلف ولتاژ یکسانء ولی مدت‌زمان تحمل ولتاژز متفاوت است. مقصود از عبارت "ولتاژ خطا" در این شرابط پیش از انجام تست: شرایط باد پیش از شروع تست باید به گونه‌ای باشد که نیروگاه بادی بتواند به میزانی بیش از ۹۰ درصد ظرفیت نصب‌شده خود توان تولید کند. - تست بر روی ژنراتورهای بادی انجام می‌شود. - مدار شبیه‌سازی اتصال کوتاه مطابق شکل (۴-۷) بسته شود. - مقدار امیدانس ,ل به اندازه‌ای انتخاب شود که اثر اتصال کوتاه در نقطه ۸ بر روی شبکه به حداقل برسد و در عین حال اثر آن بر روی پاسخ حالت گذرای ژنراتور بادی نیز چندان زیاد نباشد. از متصل کردن ژنراتور به این مدارء بر مبنای میزان ولتاژزی که قرار است ایجاد شود انتخاب می‌شود. کلید ‎5٩ باید قادر باشد. با دقت خوبی, امیدانس دما در هر سه فاز به صورت جداگانه قطع و وصل کند. این کلید :5 0 2 توربین بادی 5 1 شکل (۴-۷): مدار تست ۱.۷1۹۲ - شکل (۵-۷) نمودار ولتاژز افت کرده بر حسب زمان را در نقطه ۸ نمایش می‌دهد (در حالت بدون ژنراتور). دقت‌های مورد نیاز در تولید این افت ولتاژ در شکل مشخص شده‌اند. اندازه ولتاژی که به ترمینال ژنراتور در هر فاز داده می‌شود باید با این الگو تغییر کند. - این تست شامل انجام کلیدزنی به گونه‌ای است که در صورت عدم وجود ژنراتورء ولتاژی مطابق با شکل (۵-۷) با اندازه و زمان آفت مشخص در هر سطح ولتاق در ترمینال ایجاد می‌شد. مطابق این شکل. ابتدا ولتاژ در -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها محدوده قابل تحمل است (بیش از ۸۷/ مقدار نامی) و سپس در یک مدت زمان مشخص ولتاژ افت کرده‌ای توسط مدار تست ایجاد شده و پس از آن ولتاژ دوباره به محدوده مجاز بازگردانده می‌شود. - بهره‌بردار باید تست‌ها را در دو مقدار متفاوت از توان اکتیو ژنراتور بادی انجام دهد. این مقادیر به صورت زیر ۱) بین ۱۰./ تا ۳۰/ توان نامی ۲) بیش از ۹۰/ توان نامی تست برای سطح ولتاژ ۴۰۰ کیلوولت: مراحل تست عبارتند از: 9 تحمل ولتاز خطا براساس توافق‌نامه در هر سه فاز در مدت ۶۰ میلی‌تانیه 8 تحمل ولتاز خطا براساس توافق‌نامه در دو فاز در مدت ۶۰ میلی‌تانیه 109 ما 594 ا وروی تس ۱ نک ی تست سستا ۱ کج ا ۱ ۱ ۱ زه : ۱ 4 ۱ > ره ۳5 20 1 20 هِ ل ۱ 0 ا ۱ ۱ : ین نا تا کت نت کا کا یا کا ا ا 16 شکل (۵-۷): افت ولتاژ ایجاد شده در ترمینال ژنراتور بادی در زمانی که هنوز ژنراتور به مدار تست متصل نشده است تست برای سطح ولتاژ ۲۳۰ کیلوولت: مراحل تست عبارتند از: 9 تحمل ولتاز خطا براساس توافق‌نامه در هر سه فاز در مدت ۸۰ میلی‌ثانیه 9 تحمل ولتاژ خطا براساس توافق‌نامه در دو فاز در مدت ۸۰ میلی‌تثانیه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - الزامات آنست ۶۳ تست برای سطح ولتاژ ۱۳۲ کیلوولت: مراحل تست عبارتند از: تحمل ولتاژ خطا براساس توافق‌نامه در هر سه فاز در مدت ۱۰۰ میلی‌تثانیه 9 تحمل ولتاز خطا براساس توافق‌نامه در دو فاز در مدت ۱۰۰ میلی‌تثانیه ۹ تحمل ولتاژز خطا براساس توافق‌نامه در یک فاز در مدت ۱۰۰ میلی ثانیه تست برای سطح ولتاز ۶۳ کیلوولت و کمتر: مراحل تست عبارتند از: 9 تحمل ولتازٌ خطا براساس توافق‌نامه در هر سه فاز در مدت ۱۳۰ میلی‌ثانیه 9 تحمل ولتاز خطا براساس توافق‌نامه در دو فاز در مدت ۱۳۰ میلی‌ثانیه ۹ تحمل ولتاژ خطا براساس توافق‌نامه در یک فاز در مدت ۱۳۰ میلی‌ثانیه در مورد هریک از تست‌های فوق. مدت تحمل خطا طبق نظر بهره‌بردار شبکه می‌تواند تا ۲۰/ افزایش یابد (بخش ۴-۴) اطلاعاتی که باید در حین انجام تست ثبت شوند عبارتند از: - توان اکتیو خروجی بر حسب مگاوات در ترمینال ژنراتور - توان راکتیو خروجی بر حسب مگاوار در ترمینال ژنراتور - ولتاژ سه‌فاز اندازه‌گیری‌شده در ترمینال ژنراتور (هر دو سمت ترانسفورماتور) - ولتاژهای توالی مثبت. منفی و صفر در ترمینال ژنراتور (هر دو سمت ترانسفورماتور) - جریان سه‌فاز اندازه گیری‌شده در ترمینال ژنراتور - سرعت روتور معیار قبولی: ژنراتور هر کدام از مقادیر ولتاژ را در زمان‌های مورد نظر تحمل کند. در این بخش, نحوه تست الزامات کیفیت توان نیروگاه بادی ارائه می‌شود. نحوه اندازه گیری شاخص‌های مناسب برای الزامات و مشخصات فنی وسایل اندازه گیری باید مطابق با [۵] باشد. این ۱-۸-۷ فلیکر ولتاژ هدف: تأیید اینکه فلیکر ولتاژ خارج از محدوده‌های مشخص‌شده در بخش ۲-۵ نمی‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۴ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها روند انجام تست: اندازه‌گیری فلیکر کوتاه‌مدت و بلندمدت در حین انجام مراحل مختلف تست‌های آارائه‌شده در معیار قبولی: میزان فلیکر کوتاه‌مدت و بلندمدت به ترتیب حداکثر برابر ۰/۸ و ۰/۶ باشند. ۲-۸-۷ نامتعادلی ولتاز روند انجام تست: اندازهگیری نسبت مولفه توالی منفی/اصفر ولتاژ به موْلفه توالی مثبت آن در حین انجام مراحل مختلف تست‌های ارائه‌شده در بخش‌های (۲-۷) تا (۶-۷) انجام شود. معیار قبولی: درصد نامتعادلی ولتاژ اندازه گیری‌شده از ۱/ تجاوز نکند. ۳-۸-۷ هارمونیک ولتاژ و جریان و هارمونیک‌های میانی هدف: تأیید اینکه نیروگاه بادی هارمونیک‌های جریان و ولتاژ و هارمونیک‌های میانی را خارج از محدوده‌های مشخص‌شده در بخش‌های (۳-۵) تا (۵-۵) تولید نمی‌کند. روند انجام تست: اندازه گیری هارمونیک‌های ولتاژ و جریان و هارمونیک‌های میانی در حین انجام مراحل مختلف تست‌های ارائه‌شده در بخش‌های (۲-۷) تا (۶-۷) انجام شود. معیار قبولی: مقدار هارمونیک‌های اندازه گیری‌شده (شامل هارمونیک‌های جریان و ولتا) مطابق جداول (۱-۵) تا (۳-۵) و مقادیر هارمونیک‌های میانی مطابق با بخش (۵-۵) باشد. ۹-۷- تست مدل‌سازی نیروگاه بادی شامل چند بخش است که مالک نیروگاه بادی باید مدل هریک از آن‌ها را به طور جداگانه به بهره‌بردار شبکه ارائه دهد. سپس بهره‌بردار شبکه برای شناسایی پارامترها و اجزاء مدل‌های ارائه‌شده. باید از تزریق سیگنال‌های ورودی به مدل و بررسی خروجی آن‌ها (در حالت جدا از شبکه) استفاده کند و آن‌گاه. مدل شناسایی‌شده نیروگاه را در نرم‌افزار خود وارد کند. برای تست این مدل, بهره‌بردار شبکه باید از دو نوع داده استفاده کند: ۱ داده‌هایی که در هنگام انجام تست‌های اتصال نیروگاه به شبکه ثبت شده‌اند. داده‌هایی که مربوط به تأثیر تغییرات شبکه بر عملکرد نیروگاه هستند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم- الزامات نست ۶۵ ۱۰-۷ نست سیگنال‌های مخابراتی و کنترلی تمامی سیگنال‌های کنترلی و مخابراتی ذکرشده در بخش ۳-۵ باید مورد آزمون یا بازرسی قرار گیرند. آزمودن این سیگنال‌ها دستورالعمل خاصی ندارد؛ برای آزمودن عملکرد درست هر سیگنال, با ارسال سیگنال‌های آزمایشی از نیروگاه به بهره‌بردار شبکه و برعکس. می‌توان از ارسال یا دریافت درست داده هر سیگنال اطمینان حاصل نمود. اگر بهره‌بردار با ارسال سیگنال‌های آزمایشی. عملکرد درست هر یک از سیگنال‌ها در مدت زمان مورد نظر می‌تواند معیار عملکرد -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- منابع ۶۷ منابع ۱- شرکت توانیرء "روش‌های اجرایی اتصال به شبکه: روش اجرایی شرایط اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث به شبکه". ۰.۱۳۸۱ ۳- شرکت توانیرء "دستورالعمل اتصال مولدهای مقیاس کوچک به شبکه توزیع نیروی برق "۰ ۱۳۸۸. ۴- شرکت توانیره "دستورالعمل آزمون اتصال مولد مقیاس کوچک به شینه فشار متوسط پست‌های فوق‌توزیع" ۳۸۸ ۵- شرکت توانیر "استاندارد صنعت برق ایران - مشخصات و خصوصیات انرژی الکتریکی (کیفیت برق)". ۰.۱۳۸۱ ۶- سازمان انرژی‌های نو ایران» "مجموعه اطلاعات راهنمای احداث نیروگاه‌های برق تجدیدپذیر غیردولتی". ۷- سازمان انرژی‌های نو ایران. " معیارها و الزاماتی که در نگارش گزارش مطالعه امکان‌سنجی باید در نظر گرفته شود" ۰.۱۳۸۹ ۸- معاونت امور برق و انرژی وزارت نیرو " ترازنامه انرژی سال ۰۱۳۹۰ ۰.۱۳۹۲ -٩‏ سازمان انرژی‌های نو ایران. "از انرژی‌های نو چه می‌دانید: انرژی باد ۰۱ ۷/۷۷۷/۰۹۲۵,0۲2۰۱۲. ۰ 1012 ۰ [17۵11 ]| 006 00 ۷۷1۵۵ 10۵0" +وع0 101 ۳۳۵ ۷۷:۵۵ ۱۵۶ 0۳۵ -۱0| 10۷ 006۴۲۴ ۵۲ ۹6۹۹161 200 61 ۱۷/20۳6 :21 ۳۵۳ - کعصزطام ۷۷:۵۵ 61400-211 1۳۲ -۱ | ۰ ,1۳165 ۷1۵ 01۵۵ 2۲10 اه کعزاداماد ۵ 7 |01۳۵ 200 ۵10۵۵ 1۵۲ ۲01۵11005 :25-2 ۳۵۳۲ - فعوزطاه ۰۷۷۱۵۵ ب61400-25-2 1۳۲ -۱2 ۰ ,۵۵65 1010۳۵100 - دامقام 00۵۲ ۷1۵ ۰ 0۲01601100 118210108 :24 ۳۵۳ - ۳۱۵6۹ ۰۷۷1۵۵ ,61400-24 13-1۳۲ 3 0۵۳ 1۵10 دمعاه۳ظ از 60000210 ععداا 1۳۵-۷ ۸۳ ,37.03 لمحملمها؟ 1۳۳۳۵ -4[ ۰ , دزخهظ ات 5۵ 8۰ 6 :۷۷ 50۵16 11۷انا ۵ 0106 |۳1۵۵ ,۸۷۷/۳۸۰ -۱15 ۰ ۱62 دععداک- ۵۲1۲ ۵0۳1۵۲ 1316000 ۳002 ۳۵ ۰۷۷۵۵ ,۸۵۵۰ -۱6 ۰ 3 معفاک- ۲۳1۲ ۵۶ 00۶ :ما کصد0ند 006 ۳۵۵۵ ۰۷۷۵۵ ,۸۵۵ -۱7 4 1 202 ۷۷:۵ [۵ 10 ,(00۷۷/۳) |0۵۵۵ ۳۳۵۶۷ ۷۷:۵۵ 0۵[ -۵ | ۷۷:1۷ 0۳[ ,000131160 06۳۵۷ ۷۷:۵۵ بکمع۲۵ با بش۸ 200 ۷100۵۵ .0 بل با|۵ ۷/1۵0۳ ۳۰ بل -9] ,5۸] ,50۲۹ داعم ععملقای _ 00 هط هک / 0 ‎٩/‏ ع /ز 0ع 00نص ههد ۵://۳۳ -20 5 ,5۸ن] ‎500٩,‏ ک ۷۷:16 00[ ۹1۹رد 0067 1۵ 006 ۷/۵۵ «(ر0ا0ع) معصصعا۸ 21-1۰ 6 ۷۷۱۵ ۵۲ دققاه 2 ۵۲ ۳۵۷10۲ ع 1۵ ,11۵0 ناگ 7.۳ 200 ۱۵۵ 1۰ ,۷۷۵۵۷۵ 0۰ -22 40 ۸۵۵۳۵5 ۳۵۷۵۲ ۵۵ 1۲۵۹۵110۹ 1۳۳۵۳ ,۲1۵1108 ۳1۵۵ ۲۵0000 عصنسل دهع 1۰ ع6 ال ,7-2845 00.283 ,6 ۸0۰ ,100 ۷۵۱۰ ,5516008 5 1۳۳۲۳ فاد رد ۵6 ۷1۵۵ آ۵ ۵1100 اند ماک بعد0ظ .۸ مه م۸0 ۳.۵۰ -23 ۰ م0ع] ,791-3795 00.3 12 30۰ 102 ]۷۵ ,ص۹16 رگ 200 ‎۸220٩‏ ۳۵۷۵۲ 0۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ ضوابط انصال نیروگاه‌های بادی بزرگ به شبکه و بهره‌برداری از آن‌ها 11 .۳۵.1 ,۵168 رل مارد 0067 0۵ 10۵61 200 عدزا 006 بجوم ۰۷/۵۵ ماک کل 24 ۰ 166 ,136030102 اه 1۵۵ 01 1 ,0۵1 معا ۹رد 000 ۵۵ 10۵0 200 ع زا0061 +00 ۷۷:۵۵ بیع ماک کل -25 ۰ ,361161۵05 ,16030102 آ0 111۹ ,260۵10۵ 1۵00 بواطا ول 0عاع م-0ع اه دزدواهمه ۰۹/0۵۵" با۳۵ .ظ 2۵00 ۱۵۱ ۳۰ -26 ۰ 728-736 .00 ,3 0۰[ 22 ۷۵1۰ 60۷۲۹10۵۰ ۳۳۵۷ ۵۵ 1۳۵۹۵1005 6 مع 5۵ 1386 2۲10-0000160 2 اه [ع۵۵ عامع ید م۸ ملگ ۲1 200 ۸۵0۷ ۷۰ -27 ۰ ]۵1۵ ع ۳ |۷1۵۱ ۵۲ 00۵66 1۷6۹۵22110۹-1 نها 00۳6۲ 1۵۳ 1۵۳0 ۷1۵ ۰ 709-717 .00 ,9 .۸10 ,24 ]۷۵ ,۹160 رگ ۳۵ 200 ۳۵۳۷۵۲ ۳۱۵ 5 از که 206۳21100 ۷1۵ آ0 6۵۷10۲ 0۵16 200 ع داعم 0۵ عس ۳0 عمط 1 اکآ -28 ععها ۵۵ 01۳۲۵ [۵ 11۳۵1100 0610۵06۰ 0۷۵16 200 آمخصم درد 00۳۵۲ ۱۵ ۰( 30[ ,5516005 ۳106 6عد) |۷۵ 40 ۷واطنا0ل0 ]۷1 فعاحدم ۷1۵۵ 0۲ ۳۵۵ ,۷۵۵۳۵۵۵ با 200 ,۲۵۳0۹ .۵.ظ بکلاه 1۹0 بن) -29 |۷۵ ,۲۵2۵۳0۰ معا رگ ۳۵۷۵۲ ع06ع۱ط ازانهاد همع زد -ا ههد ۵ د همع ۳۵۵۹ اخ2 ۰ ,190-200 .00 ,1 0۰[ 00-11۰ 610- |[ معا مهف / و ناه اه سل مولع و حاع ا - وع- ۰1۵ //:۳۵ -30 4۰ ,1۳2120 ۳۲۵۷1۹10۹۰ ۲006 010 جمزکک ص1۳ هس۲۳ ۷۵۸۵" کال - 31 ۰ 1۳61۵0 ۳۵۵۰ ۷۷1۵ 1۵۶ ۳۳۵۵۵۳۵ اخع 1 عع ههام0 0006 ۹۵ ,]۳۱۹۵۳ -32 7 ۵۲۲۷۲ 00۵۲ 2 ۷۱۲ کاصقام 00۳6۲ ۳۱۵۵ 1۵۳ 3.25 ممناغ اه ۵۵ ۳۲۷۳۳۵۱۲۳۲۰ -33 ۰ 16۳۵ ,۷/۲ 11 1۳۵۵ ۰ 006 60۳0 ۲۵۲۵ م0۳1۳ -34 10۷۵100۹-0 ۷۷:۵۵ ۱۵۶۲ ۲006 00 600۸01۵0 ماه نمودحد۸ عمط ۷۷۵۵ مقعنفهممی -35 ۳۳۵۵-۳۵11۹۳۳ 1۳36 ۵۲ ۳۵۵1۲۵۵ آهعنمط) 0عل موم 1۳۵0۹00 مزع 1 11۵۳۵-۵۵666 -36 ٩۷۹160۰ ۲۵202, ۰‏ ۳۵۹۹۹100 ۲1۷۵0-066 ۳۵ ۵ داصقام 00۳۵ 01۲ 5 ۳۵۷۵۳۲ ۷۷:۵۵ ۲۵۳ ۳۳۵۵۳۵۵ اکع 1 ۷۵۱11۵1100 00۵ معنع م10 666 ۲۷۵۳۵ -37 ۰ م0666 66 110-6 ۳۵ ما عاع 00 4۰ ,۵0202 ۸106۳۵ 0۰ ۵۷1۹۵۵ بکا 101۳0 آه 1 1011 +00 ۰۷۷۵۵ ,۸۳۹۵ -386 ۰ ,606۳1۵۷ ۷۵1۵86 اعلط اجه مه ۲۵۳ :006 010 *,2اع< ۳.۵۵ -39 3617 ۳.0 ۳6 از 005ع 0 مزع ما۵ ۲۵۲ ۳۵۵۳۵۹۵ ۷ ۳.0 -4(0 ۰ ,06۳۳۵۷ ۰[ بکال] ,| ۲۵۷۰ ,5 1۵96 ,006 ۲10ع 1۳۵" معام ما۵0 1 جانمن۱ط 01۵ 13000۵ ‎٩1- ۷ ۸1۲102 طاناوگ ۱۵ ۳۵۵16۵ ۳۵۳۵۷ ۷۷:۵۵ 1۵۶ کامع ۲ عم عم ۵ ۳۳۹۸۰ -42 ۰ 5۵۲۱ ۰ [17311 ]| 4.4 ۵ 0۱۱۵۵ (1۳۳۹) داصدام 00۳6۲ 1۵۵۱۵ 1۵۳ کام و عم 0۳0۵ ۵۵ ,۱۷۳۹۹۸۰ -43 طلاناو5 ,۸1۳1۵ طااناوگ رز (5ل) مدید اکن عطا ۵۳ رک دید ممندحتحص۳ ۲۳۵ 2012 ۰ م۳11۵ + فا20 ام 00۳6۲ آ۵ 000۵6 [۵ 00۵110 ۳۵ 1۵۳ کد ۹۵۵۵0 ۳۵۵۳۵۰ 44۲ 45- 0۳۳۹۰, ۰۳۵۷۹۵۵ ۲131100 ۵[ 010 006 |] 10211[ ۳ ۳۱۳۵, ۰ ۰[ بکل] ,066۵1100 ۷۵1۵016 1۵۶ فا 0 ۰1۳00 ۳۹۲۰ -46 ۲006۰ ۳۵ 11076200۵ 200 هنصد80 حز ما00 اد یگ 00001 ]1 -47 ۰ ع10اع ام دنل 200 6۵0۵ ,عاونا 100اه7 ۳ 1۳۵۹۵0۳۵۲ -48 -------- صفحهٔ بعد -------- منایع ۶۹ ۰ 8 ۷۷۱۵ 1۵۲ ۳۳۵۱۳۵۵۵۵ [۵۱۵) 06 ماع ۵ ۵۷۵۳ ۳۵۵۵۳۵۵۹۹0 ۵00 ۷۰۲۹۱1۱ -49 ۰ ,1-25 .00 000۳۰ ۹۵۵۲۰۳۵۷۷۵۲ ۳1| 1 06۵110 20 60۳110 018 ۳۹۵۱۳۵۹۵ 006 600 محححصحط هط دنا امه عراز -50 ۰ ,60671۳۵۷۰ 1۵ 1۵۲۵۵۹ ۷/۱۵۵ 0 ما1۹ علمی ماع ک ۵۵۵۱۱۵ ۳۳۵۵ ۰۷/۵۵ ,۷.۴۵۵۵۰ تمد مماعامداک هگ -5۱ 04 ,(۳۷۷۳۸) 001۳۵۵ ۳۳۵۷ ۷/۱۵ 1 ۵067۵1100 16 ۰۷۷1۵۵ ۳۳۵۵۶ ۳۰ مه مب میگ بش بح ۵۰ مشلیگ ۸ -52 5 |۵۷ 0 60166 131۵00۵ با 10010 نامع 00 مزع 200 کصعاحید ۰ .0۵111 ۳۵۷۷۵۲ 210 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست اول مقدمه‌ای بر افرزی بادی و بررسی منابع موجود -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مدبر پروژه: زهرا مدیحی بیدگلی قدرت اعضای گروه تهیه کننده ابراهیم رضایی محمد ستاره اعضای گروه تاییدکننده همایون برهمندپور داود جلالی حبیب قراگوزلو مزلقان مهدی مقیم‌زاده پژوهشگاه نیرو کارشناسی مهندسی برق- پژوهشگاه نیرو دکترای مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ار شدمهندسی‌برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کار شناسی|ارشدمهندسی‌برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ار شدمهندسی‌برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کار شناسی|ارشدمهندسی‌برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ار شدمهندسی برق - قدرت شرکت توانیر دکترای مهندسی برق - قدرت شرکت مدیریت شبکه برق ایران ‏ کارشناسی آرشد مهندسی برق - قدرت -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب ۳-۱- انواع توریین‌های پادی سس ۱۳ ۲-۳-۱- توربین بادی با ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه (7)]آ(1) سس ۱ ۳-۳-۱ توربین بادی با ژنراتور سنکرون با محر که مستقیم (235)7] )سس ۱ فصل دوم: بررسی منابع موجود در زمینه ضوابط اتصال نیروگاه بادی به شیک هی 1 ۱-۳- دستورالعمل شبکه با حضور نیروگاه‌های بادی در کشورهای مختلف ی ۱۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست جداول جدول (۱-۱): روند افزایش ظرفیت نصب‌شده تولید انرژی الکتریکی از انرژی بادی شم ۶ جدول (۲-۱): مشخصات سایت‌های توربین بادی نصب‌شده در ایران تا پایان سال ۱۲۸۹ ی جدول (۳-۱): توان توربین‌های بادی نصب‌شده در ایران طی سال‌های ۱۲۸۹-۱۳۷۳ ۹ جدول (۴-۱): میزان تولید برق از نیروگاه‌های برق بادی در ایران طی سال‌های ۱۳۸۹-۱۳۸۳ سس ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل (۱-۱): ظرفیت کلی نصب‌شده تولید انرژی الکتریکی از انرژی بادی از سال ۱۹۹۶ تا سال ۲۶۱۱ سس ۶ شکل (۲-۱): ظرفیت کلی تجمعی نصب‌شده تولید آنرژی الکتریکی از آنرژی بادی از سال ۱۹۹۶ تا سال ۶..۲۰۱۱ شکل (۶-۱): مدل تجمعی مزرعه بادی متصل به شیک ی و ۱0 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه رویکرد گسترده به آنرژی‌های نو (انرژی‌های تجدیدپذیر) و حمایت‌های دولت در این زمینه. باعث شده است که استفاده از تکنولوژی‌های جدید برای تولید برق در کشور روزبه‌روز بیشتر شود. یکی از آنواع انرژی‌های نو آنرژی بادی است که با توجه به بادخیز بودن کشورء دارا بودن مناطق مناسب برای احداث نیروگاه بادی و همچنین قیمت مناسب تمام‌شده» بیشتر از سایر انواع منابع آنرژی نو مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از این انرژی برای تولید برق» مزایای متعددی از جمله استحصال انرژی رایگان و بدون هزینه سوخت. احداث و بهره‌برداری آسان و سریعء کاهش تلفات و آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال انرژی در صورت استفاده در محل مصرف و مهم‌تر از همه عدم انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی و حفظ محیط زیست را در پی دارد. از معایب کاربرد انرژی بادی در تولید برق می‌توان به کاهش کیفیت توان (به علت تزریق هارمونیک و فلیکر به شبکه)» کاهش پایداری فرکانس (به علت کاهش اینرسی موْثر شبکه). عدم قطعیت در توان تولیدی, خروج نیروگاه‌های بادی در صورت ایجاد خطا در شبکه (به علت حساسیت بالای آنها) و کاهش پایداری گذرای ولتاژ شبکه (در مورد توربین‌های سرعت ثابت) اشاره کرد. تبدیل انرژی بادی به انرژی الکتریکی از طریق توربین بادی انجام می‌شود. در گذشته. توربین‌های بادی دارای ظرفیت کمی بودند و بنابراین به شبکه توزیع متصل شده و به عنوان منابع تولید پراکنده انرژی الکتریکی در نظر گرفته می‌شدند. واضح است که اتصال واحدهای بادی با توان کم به شبکه توزیع, نمی‌تواند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد شبکه بگذارد. با این وجود. با افزایش توان تولیدی توربین‌های بادی و استفاده از تعداد زیادی توربین بادی در یک مزرعه بادی بزرگ. توان مزرعه بادی بالاتر از آن خواهد بود که به شبکه توزیع متصل شود و باید اتصال به شبکه فوق‌توزیع یا انتقال انجام شود. واضح است که اتصال واحدهای بادی با توان زیاد به شبکه فوق‌توزیع یا انتقالء مطمئناً بر عملکرد شبکه تأثیر خواهد گذاشت. بنابراین» اتصال این واحدها به شبکه باید پس از انجام مطالعات سیستم با حضور این واحدها انجام شود و واحدها نمی‌توانند بدون داشتن شرایط لازم به شبکه متصل شوند. همچنین. پس از اتصال به شبکه. این واحدها باید طبق ضوابط خاصی در شبکه بهره‌برداری شوند. در این گزارش» شرایط لازم برای اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه و بهره‌برداری از آنها مورد بررسی قرار می‌گیرند. این شرایط را می‌توان در قالب ۸ بند زیر دسته‌بندی کرد: ۱ الزامات توان اکتیو و فرکانس -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ الزامات توان راکتیو و ولتاز ۳ الزامات تحمل خطا" ۴) الزامات حفاظت ۵) الزامات کیفیت توان ۶) الزامات مدل‌سازی و ثبت وقایع ۷) الزامات پایش". کنترل و ارتباطات ۸) الزامات تست در این مجموعه گزارش‌هاء کلیه بندهای فوق‌الذ کر به تفصیل بررسی خواهند شد. برقرار بودن هریک از این ضوابط هشت‌گانه, بسته به مورد. لازم است قبل از اتصال یا پس از آن ارزیایی شود. اگر برقراری ضابطه‌ای را بتوان قبل از اتصال به شبکه ارزیابی نمود.ء آن ضابطه مربوط به حوزه اتصال محسوب می‌شود؛ در مقابل, اگر برقراری ضابطه‌ای را باید پس از اتصال آن به شبکه بررسی نمود. آن ضابطه مربوط به حوزه بهره‌برداری است. در عین حال, ممکن است ضابطه‌ای مربوط به هردو حوزه اتصال و بهره‌برداری باشد؛ به این معنا که لازم است این ضوابط قبل از اتصال به شبکه برقرار باشند و پس از اتصال به شبکه نیز برقرار گزارش حاضر در پنج جلد تهیه شده است. جلد اول,ء مقدماتی درباره آنرژی بادی, توربین بادی, مزارع بادی و انواع توربین‌های بادی ارائه می‌کند. در این جلد. همچنین منابع عمده‌ای که در زمینه ضوابط اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه و بهره‌برداری از آنها وجود دارند (چه در داخل و چه در خارج) مورد بررسی قرار می‌گیرند. جلد دوم به بررسی ضوابط مرتبط با بندهای ۱ و ۲ اختصاص دارد. جلد سوم ضوابط مرتبط با بندهای ۳ و ۴ را بررسی می‌کند. جلد چهارم ضوابط مرتبط با بندهای ۵ ۶و ۷ را بررسی می‌کند. در نهایت. جلد پنجم ضوابط مرتبط با بند ۸ را بررسی می‌کند. در مورد هریک از چهار جلد اخیرء منابع موجود در کشورهای مختلف در زمینه ضوابط بررسی می‌شوند و بر مبنای مقایسه آنها با هم و نیز با ضوابط موجود در ایران» پیشنهادهایی برای تدوین دستورالعمل مشابه در مورد آیران ارائه می‌شود. 1۳۳۵۵۳ ۵6 ۳۵۵۱۲ ی -------- صفحهٔ بعد -------- ی شش و ز -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- قصل اول: انرزی بادی, نوربین بادی و مزرعه بادی ۳ مقدمه با توجه به مشکلات زیست‌محیطی ناشی از فعالیت نیروگاه‌هایی که از سوخت‌های فسیلی و یا هسته‌ای استفاده می‌کنند. امروزه استفاده از آنرژی‌های تجدیدپذیر اهمیت ویژه‌ای یافته است. در این میان. انرژی باد از مقبولیت بیشتری برخوردار است که این امر به علت هزینه پایین‌تر تولید برق از آنرژی باد نسبت به سایر انرژی‌های تجدیدپذیر و نیز ظرفیت‌های نسبتاً بالای تولید برق در مزارع بادی می‌باشد [۱]. در این فصل, ابتدا تاریخچه مختصری از سابقه استفاده از انرژی بادی و کاربرد آن در تولید برق و سپس آمارهایی جهت اطلاع از وضعیت کنونی تولید برق بادی در جهان ارائه می‌شوند و وضعیت نیروگاه‌های بادی در ایران به طور خلاصه بررسی می‌شود. آن‌گاه» ساختار یک توربین بادی و انواع آن معرفی می‌شوند و نهایتاً به معرفی مزارع بادی پرداخته می‌شود. ۱-۱- انرژی بادی و توان بادی بشر از زمان‌های بسیار دور به نیروی لایزال باد پی برده و سال‌ها بود که از این آنرژی برای به‌حرکت درآوردن کشتی‌ها و آسیاب‌های بادی بهره می‌گرفت. طی سالیان دراز ثابت شده است که می‌توان انرژی باد را به انرژی مکانیکی و در ادامه به انرژی الکتریکی تبدیل کرد و مورد استفاده قرار داد. منابع تاریخی نشان می‌دهند که ساخت آسیاب‌ها در ایران. عراق. مصر و چین قدمت باستانی داشته و در این تمدن‌هاء از آسیاب‌های بادی برای خرد کردن دانه‌ها و پمپاژز آب استفاده می‌شده است. چنان که از شواهد تاریخی برمی‌آید. در قرن ۱۷ قبل از میلاد. حمورابی پادشاه بابل طرحی ارائه داده بود تا بتوان به‌کمک آن دشت حاصل‌خیز بین‌النهرین را توسط انرژی حاصل از باد آبیاری نمود. آسیاب‌هایی که در آن زمان ساخته می‌شدند از نوع ماشین‌های محور قائم و شبیه به آن‌هایی هستند که امروزه آثار آن‌ها در نواحی خواف و تایباد ایران به چشم می‌خورد. ایرانیان اولین کسانی بودند که در حدود ۲۰۰ سال قبل از میلاد مسیح برای آرد کردن غلات از آسیاب‌های بادی با محور قائم استفاده کردند. مثلاً در کتاب‌های قدیمی نوشته‌اند: نوشته‌اند که در سیستان بادهای سخت مداوم می‌وزد و به همین دلیل, در آن‌جا آسیاب‌های بادی برای آرد کردن گندم ساخته‌اند. از دیگر استان‌های دارای قدمت کاربرد انرژی باد می‌توان به کرمان. اصفهان و -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها یزداشاره نمود که در این مکان‌ها در زمان قدیمء برای خنک کردن منازل از کانال‌های مخصوص جهت هدایت باد استفاده می‌کردند. بعد از آیران» کشورهای عربی و آروپایی پی به قدرت باد در تبدیل آنرژی بردند [۲]. در قرن سوم بعد از میلادء یک محقق مصری که در زمینه‌ی نیروی هوای فشرده تحقیق می‌کرد. آسیاب بادی چهار پره‌ای را با محور افقی طراحی نمود که از هوای فشرده آن جهت نواختن یک ارگ استفاده می‌کرد. با توجه به شواهد موجود. می‌توان ادعا کرد که زادگاه ماشین‌های بادی از نوع محور قائم» حوزه‌ی شرقی مدیترانه و چین بوده است. در قرون وسطی, آسیاب‌های بادی در ایتالیاء فرانسه. اسپانیا و پرتقال متداول گردیده و کمی بعد در بریتانیاء هلند و آلمان نیز به‌کار گرفته شد. برخی از مورخان اظهار داشته‌اند که ورود این آسیاب‌ها به اروپا را باید مدیون شرکت‌کنندگان در جنگ‌های صلیبی دانست که از خاورمیانه با زگشتند. آسیاب‌های بادی که در اروپا ساخته می‌شدند. از نوع آسیاب‌های محور افقی چهار پره بودند که برای آرد کردن حبوبات و گندم به‌کار می‌رفتند [۲]. مردم هلند آسیاب‌های بادی را از سال ۱۳۵۰ میلادی به‌منظور خشک کردن زمین‌های پست ساحلی و همچنین گرفتن روغن از دانه‌ها و بریدن چوب و تهیه پودر رنگ برای رنگرزی به‌کار گرفتند. آن‌چه که هلند را در قرن هفدهم میلادی در زمره‌ی غنی‌ترین و صنعتی‌ترین مردم اروپا قرار داد صنعت کشتی‌سازی و ساخت آسیاب‌های بادی در آن کشور بود. توربین‌های بادی بطنی, که شامل پره‌های متعدد هستند. بعدها متداول شدند. در آغاز قرن بیستم» اولین توربین‌های بادی سریع و مدرن ساخته شدند. امروزه فعال‌ترین کشورها در این زمینه آلمان» اسپانیاء دانمارک. هند و آمریکا می‌باشند [۲]. انرژی بادء نظیر سایر منابع تجدیدپذیرء از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به‌صورت پراکنده و غیرمتمرکز و تقریباً همیشه در دسترس می‌باشد. انرژی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشته و وزش دائمی ندارد. هزاران سال بود که انسان با استفاده از آسیاب‌های بادی, تنها جزء بسیار کوچکی از آن را استفاده می‌کرد. این آنرژی تا پیش از انقلاب صنعتی» به‌عنوان یک منبع انرژی به‌طور گسترده‌ای مورد بهره‌برداری قرار می‌گرفت؛ ولی در دوران انقلاب صنعتی» استفاده از سوخت‌های فسیلی, به دلیل ارزانی و قابلیت اطمینان بالاء جایگزین آنرژی باد شد. در این دوره. توربین‌های بادی قدیمی دیگر از نظر اقتصادی قابل رقابت با بازار انرژی نفت و گاز نبودند. تا این که در سال‌های ۱۹۷۳ و ۰۱۹۷۸ دو شوک بزرگ نفتی ضربه بزرگی به اقتصاد انرژی‌های حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به‌این‌ترتیب. هزینه انرژی تولیدشده به‌وسیله توربین‌های بادی, در مقایسه با نرخ جهانی قیمت انرژی بهبود یافت. پس از آن» مراکز و -------- صفحهٔ بعد -------- قصل اول: انرزی بادی, نوربین بادی و مزرعه بادی ۵ استفاده از انرژی باد به عنوان یک منبع بزرگ انرژی پرداختند. به علاوه» این بحران باعت ایحاد تمایلات جدیدی در زمینه کاربرد تکنولوژی انرژی باد جهت تولید برق متصل به شبکه. پمپاژ آب و تأمین انرژی تغییر آب و هوای کره زمین به علت استفاده از منابع انرژی فسیلی, بر شدت این تمایلات افزوده است. از سال ۰۱۹۸۰ اولین توربین برق بادی متصل به شبکه سراسری نصب گردید. بعد از مدت کوتاهی, اولین مزرعه برق بادی چند مگاواتی در آمریکا نصب و به بهره‌برداری رسید. در پایان سال ۰۱۹۹۰ ظرفیت توربین بادی متصل به شبکه در جهان به ۸۸۷۷ ۲۰۰ رسید. این ظرفیت نصب‌شده. توانایی تولید سالانه 15 ۳۲۰۰ برق را داشت که تقریباً تمام این تولید مربوط به ایالت کالیفرنیا در آمریکا و کشور دانمارک ویژه‌ای را در جهت توسعه و عرضه تجاری انرژی باد آغاز کرده‌اند. در طی دهه گذشته. هزینه تولید آنرژی سیستم‌های مبدل انرژی باد (۷۷۳25۱) هنوز آغاز نگردیده است. در مباحث مربوط به انرژی بادء بیشتر تاکیدات بر توربین‌های بادی مولد برق جهت اتصال به شبکه است؛ زیرا این نوع از کاربرد آنرژی باد می‌تواند سهم مهمی در تأمین برق مصرفی جهان داشته باشد. براساس پیش‌بینی‌های صورت‌گرفته توسط انجمن انرژی بادی (۷۷۷۷۳۸۲)» انرژی بادی تا سال ۲۰۲۰ قادر به تأمین حداقل ۸۱۲ از برق مصرفی جهان خواهد بود؛ همچنین. ظرفیت نصب‌شده جهانی در این سال به حداقل 00۷۷ ۱۵۰۰ خواهد رسید. به‌طور کلی, با استفاده از انرژی باد به‌عنوان یک منبع انرژی در دراز مدت. می‌توان دو برابر مصرف انرژی الکتریکی فعلی جهان را تأمین کرد [۳]. شکل (۱-۱) ظرفیت کلی نصب‌شده تولید انرژژی الکتریکی از انرژی بادی را از سال ۱۹۹۶ تا سال ۲۰۱۱ نشان می‌دهد [۳]. شکل (۲-۱) نیز ظرفیت نصب‌شده در این سال‌ها را به‌صورت تجمعی نشان می‌دهد. 8 ۲0۳۷۵۲۹۱۵۱ ۲1۳۵۲۳۵۷ ۱۷۷۵۵ 0 ۵۲۵۷ ۷/1۵۵ ۷۷/۵۳۵ * -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها همان‌طور که ملاحظه می‌شود. بیشترین افزایش ظرفیت نصب‌شده مربوط به سال‌های ۹ تا ۲۰۱۱ و۶ 20000 ی [ تا فا ز ی زک فا فا ی ۳ ز ی ز ی و 6 3 ۴ سحت سر 2011 0 و2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 4 38,828 38,610 26,560 19,866 15,245 11531 8,207 8,133 7270 0 3,760 3,440 2520 1530 1,280 شکل (۱-۱): ظرفیت کلی نصب‌شده تولید انرژی الکتریکی از انرژی بادی از سال ۱۹۹۶ تا سال ۲۰۱۱ |۳] 250,000 ]۲۷۷ [ ۳۹ ۴د ۲ ۳9 ها اا شا شا شا الا لا شا شا الا الا 1 ]۲ 2 8 نا شست سح ۱ 1 2010 و2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 0 و1999 1998 1997 1996 9 67 158,864 120,291 93,820 74,052 59,091 47620 39,431 31,100 23,900 17400 13,600 1۵2۵00 760060 6,1۵0 شکل (۲-۱): ظرفیت کلی تجمعی نصب‌شده تولید انرژی الکتریکی از انرژی بادی از سال ۱۹۹۶ تا سال ۳۱۲۰۱۱] جدول (۱-۱) جزئیات افزایش ظرفیت نصب‌شده تولید آنرژی الکتریکی از آنرژی بادی را در سال‌های ۹ تا ۲۰۱۱ در کشورهای مختلف نشان می‌دهد [۴]. در حال حاضرء کشور چین دارای بیشترین ظرفیت نصب‌شده تولید آنرژی الکتریکی از آنرژی بادی در سطح جهان می‌باشد. جدول (۱-۱): روند افزایش ظرفیت نصب‌شده تولید انرژی الکتریکی از انرژی بادی |۴| افزایش ظرفیت در شش‌ماهه اول ۲۰۱۱ [ ۱۱۸۷۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: انرژی بادی» نوربین بادی و مزرعه بادی ۷ در ایران. تا کنون نیروگاه‌های بادی توسعه چندانی نیافته‌اند. در حال حاضرء نیروگاه‌های بادی منجیل و بینالود مهم‌ترین نیروگاه‌های بادی ایران به شمار می‌آیند که تا پایان سال ۱۳۸۹ به ترتیب /۶۵/۲ و 1/۰ از ظرفیت نصب‌شده بادی کشور را تشکیل می‌دهند (سهم سایر نیروگاه‌های بادی برایر /۴/۳ است). نیروگاه بادی منجیل, در منطقه منجیل (واقع در حد فاصل سه استان گیلان, قزوین و زنجان) قرار سایت‌های مختلف به این علت است که شهر منجیل. دریاچه سد سفیدرود و همچنین کوهستان‌های اطراف. فضا را برای نصب توربین‌ها به طور مجتمع محدود نموده است. این نیروگاه از سال ۱۳۷۳ با دو توربین ۵۰۰ کیلوواتی آغاز به کار کرد و تا پایان سال ۰۱۳۸۹ ظرفیت نصب‌شده این نیروگاه در مجموع برابر ۶۰/۵۸ مگاوات می‌باشد. قرار است ظرفیت این نیروگاه در آینده تا ۹۹/۴ مگاوات افزایش یابد. نیروگاه بادی بینالود.ء در منطقه بینالود (در نزدیکی شهرستان نیشابور در استان خراسان رضوی) در محلی به مساحت ۷۰۰ هکتار ساخته شده است. این نیروگاه از سال ۱۳۸۲ با ۲۰ توربین ۶۶۰ کیلوواتی آغاز به کار کرد و عملیات ساخت آن در سال ۱۳۸۶ به پایان رسیده است. در حال حاضر این نیروگاه شامل ۴۳ توربین بادی ۶۶۰ کیلوواتی است و ظرفیت نصب‌شده آن ۲۸/۳۸ مگاوات است. جدول (۲-۱)» مشخصات سایت‌های توربین بادی نصب‌شده در ایران را تا پایان سال ۱۳۸۹ نشان می‌دهد. جدول (۲-۱) مشخصات توان نصب‌شده توربین‌های بادی ایران در طی دوره زمانی ۱۳۸۹-۱۲۳۷۲ را نشان می‌دهد. جدول (۴-۱) نیز میزان تولید برق از نیروگاه‌های بادی در طی دوره زمانی ۱۳۸۹-۱۳۸۳ را نشان می‌دهد .]۵[ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود از ان‌ها ای جدول (۲-۱): مشخصات سایت‌های توربین بادی نصب‌شده در ایران تا پایان سال ۵۱۱۳۸۹ ۰ ۸ ۰ ۹ تعداد ظرفیت (کیلووات) سکولان تیلان رودبار ۲۲ ۱۳۹۵۲۰ رودبار آبلان رودبار ۴ ۲۹۱۵۰ منچیل ساهوش آبلان رودبار ۲۶ ۱۷۱۳۰ منجیل گیلان رودبار ۳۹ ۱۳۳۵۰ هرزویل تیان رودبار ۲۷ ۱۳۰۰ و دانشگاه سرد سر بر آذربایجان سرمی سر جر ۱ ۰ ۱ تسر بر اذربایجان شرمی تسریز ۳ ۱۹۸۰ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: انرژی بادی» نوربین بادی و مزرعه بادی رس جدول (۳-۱): توان توربین‌ها شماره توربین منچیل ۹ منجیل (۷ الی ۱۰) منچیل (۲ الی ۱۵) منچیل (۱۵ الی ۲۱) منچیل ۲۲ و ۲۳۲ منحیل ‎۲٩‏ و ۲۰ منچیل ۲۵ منچیل 4۶ و ۳۱ بابائیان ۶*۱" پسکولان ‎٩(‏ آلی ۱۱) پسکولان ۰۱۲ ۰۱۵ ۰۱۳ ۲ ۰۱ ۳ 4 ۰۱۶ ۰۵ ۷ ۸ پسکولان ‎٩‏ ۰۲۱ ۰۱۱۰۱۶ ۰۲۰۰۱۷ ۱۹۰۱۸ رودبار ۲ رودبار ۰۳۲۰۱ هرزویل ۱ هرزویل ۲ 4 ۰۵ ۱۲۰۱۱۰۷۰۹ هرزژویل ۲ هرژویل (۱۳ الی ۲۷) ونتیس (دیزیاد) !۷" عرن ای علی لوتک باباکوهی شبراز ۳) بروژه به صورت تحقشانی نوده و به علت تولند بان به ی بادی نصب‌شده در ابران طی سال‌های ۱۳۸۹-۱۳۷۳ |۵] زمان نصب و راه‌اندازی توان توربین (کیلووات) محل نصب بهمن ماه ۷۳ ده ۱ منحیل مهر ماه ۷۶ ۵۰ ۱۳۵۵۰ منجحیل مهر ماه ۷۶ ۱۳۳ منحل مرداد ماه ۷۶ ۰ ۳ ۳۲ منحل ممهر ماه ۷۸۶ ۰ ۳ بر ۴ منحیل آبان ماه ۷۷۷ ۰ ع م۵۵ ۴۷ منجیل اسفند مان ۷۷۷ ۳ ۷ منحل فروردین ماه ۸۲ ۰ ۲۳۵۵۰ منحیل بهمن ماد ۸۲ ۰ >> ۵۵۰ ۷ ۳ منحل فروردین ماه ۸۲ ۹۰ ۲۵۵ منح خرداد ماه ۸۲ ۵۰ ۱۳۵۵ منحیل بهمن ماه ۸۳ ۲۳۵۵ منحیل آذر ماه ۸۱ 4 ع ۱۶ منحیل خرداد ماه ۸۲ ۸۰ حع ,۶و۶ ۷ ۳ بسکولان بهمن ماه ۸۴ ۰ ۱۱۳۶۶ سخولان اسفند ماه ۸۴ ۰ ۸ ,وع ۸ سخولان بهمن ماه ۷۳ ۱۵ رودبار بهمن ماه ۷۷ وت .۵۵ ۷ ۳ رودبار آبان ماه ۷۸ ۳ ۳ هرزونل آنان ماه ۸۲ ۱۳۳ هرزونل دی ماه ۸۲ مه ها هرزوتل بهمن مان ۸۲ ۱۳۳ هرزوبل آبان ماه ۸۷ ۰ ع ۶9 ۱۵ هرزویل مرداد ماه ۸۵ ۰ ۶۶ ۷ ۱۷ ساهوش اسفند ماه ۸۷ ۰ ۶و٩‏ ساهوش سال ۸۳ ۰ و۶ ۲ خراسان سال ۸۶ ۸۰ ع ۶۶ ۷ ۲۳ بسنالود سال ۸۴ ۲۱۳-۰ خراسان سال ۸۵ ۱۳۱۰ دانشگاه سهند تبریز سال ۸۸ ۰ ۹۸ حع وت اب ۳ تبریز سال ۸۸ ۱۳۷۶۶ زابل سال ‎۸٩‏ ,۱۷۶9 شیراز سال ‎۸٩‏ ۰ > ۱۳۶9 ماهشهر اشکه بری سراسری متصل نوده است. از سوی دنگر به علت خرامی برخی از قطعات ورین و عدم 7 ۸ 7 1۷۳۹۷ یت , ور حم. نعداد آورن ها و خلذهت آورس های لس شده: لحاط یش دیده است., / س را »اس ی نآ ی ی ۰ -------- صفحهٔ بعد -------- سس شش رن رن سس ؟؟ 123 جدول (۴-۱): میزان تولید شش گیلان و خراسان گیلان. خراسان و تبریز خراسان. بینالود خراسان, ونتیس سمهند سر نر جمع ادن منحسل ار "ال را خراسان. ونتیس ند بسرنر جمع ادن منحسل خراسارز. تنالود از اس آ ند تیرنر عون آبن علی تبریز لوتک زاب رح ای جمع سهند تیرنر عون آبن علی تبریز لوتک زاب 7 رب جمع 3333333333333333 خودمصش . با لتوحه نهد و۴ لور 7 .۰ * ۰ تا زاره "سا ۰ 2 صجررت تخققامی نود و به علت نوس ن امس ! نها به دلال رتم منوگف مه ربین بادی بین فیزیکی. توان بادی ( ۸ عبور می کند از رابطه‌ی پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها برق از نیروگاه‌های برق بادی در ابران طی سال‌های ۱۳۸۹-۱۳۸۳ |۵] کل ظرفیت اسمی (کیلووات) ‏ تعداد توربین تولید ناویژه برق (گیگاوات‌ساعت) ۲۱۳۸۰ ۵۶ ۴/۵ ۴۵۸۰ ۹۲ ۷/۹ ۰ ۱۱۰ ۱۹/۳ ۴۴۰ ۸۷ ۱۱۸/۷ ۲۸۰ ۳۳ ۱۳/۶ .۳۶ ۲ یی ۹۱ ۱ یه ۷۳۹۹۰ ۱۳۳ ۱۳۳/۴ ۸۰ ۱۱۱ ۱۳۹/۸ ۳۸۰ ۳۳ ۵۳/۵ ۳۶ ۲ یی ۱ ۱ + ۰ ۱۵۷ ۱۹/۳ ۳۸۰ ۱۱۰ ۱۷۰/۲ ۳۸۰ ۳۳ ۵۳/۸ ۹۰ ۱ + ۶۶۰ ۱ اه ۶۰ ۱ ۵(" ۹.۰۳۹۰ ۱۹۶ ۲۱۱۳/۶ ۳۸۰ ۱۱۰ ۱۰۹/۷ ۱۳۸۰ و ۵/۶ ۱۰ ۱ # ۱۹۸۰ ۳ ۱/۲ ۶۶۰ ۱ ۱/۹ ۶۶۰ ۱ هر ۶۰ ۱ ۴ ۹۳۰ ۱۳۰ ۱۳۳/۶ د بان به شنکه بری سراسری مصل نسوده است. از سوی دیگر به علت خرامی برخی از قملعات ورین و الاشد. لدا در حمه تعذاد تور اه و رت نورت آشای لهس نده. لخاط ید دنده است. تی‌ِ * اس آآ اس 7 نی آ هه اس اس ار کی 7 ۹ 7 در او شور تشعداد و ضا‌گست ار ی آ ۰ کلووال وحود دارد که به دلا عم ات انانس. حمه/وری شده و لذا اضما سس اس . . سس ۸ سس سس ط زارت ث , مر نوط به ماه‌های کم بادی است. " معدا, لاحم است., او + اس ان اس ان ۳) که با چگالی هوای برابر با م و با سرعتی برابر با ۷ از سطحی به (۱-۱) قابل محاسبه است [۶]. م۸ 0.5 - ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: انرژی بادی, نوربین بادی و مزرعه بادی ۱۱ مطابق این رابطه. توان باد با چگالی هوا و مکعب سرعت باد رابطه‌ی مستقیم دارد. لازم به ذکر است چگالی هوا در شرایط استاندارد (سطح دریا و دمای ۱۵ درجه‌ی سلسیوس) برابر با 8/1۳۶ ۱/۲۵۵ می‌باشد. اگر یک توربین در مسیر وزش باد قرار بگیرد. نمی‌تواند همه آنرژی موجود در باد را جذب کند و تنها کسری از آن را جذب می‌کند که به این کسر. ثابت توان (م۴) گفته می‌شود. لذا توان جذب شده توسط توربین را می‌توان مطابق رابطه‌ی (۲-۱) محاسبه نمود. (۲-۱) 0.56۸ - ۲ ثابت توان, مطابق قوانین فیزیک. حداکثر برابر با ۰/۵۹۲۶ می‌باشد؛ پس حداکثر توان قابل مهار از بادی با سرعت ۷ توسط توربین» مطابق رابطه (۳-۱) قابل محاسبه است [۶]. (۳-۱) م۸ 0.5926 0.5 - ۲ توان جذب‌شده توسط توربین, باید به ژنراتور داده شود که این توان مکانیکی را به توان الکتریکی تبدیل کند. اگر بازده ژنراتور را مقداری ثابت و برابر با 77 فرض کنیم, حداکثر توان الکتریکی حاصل از توربین بادی از رابطه (۴-۱) قابل محاسبه است. ۳-۱۱( م۸ 0.5926 0.5۷ - ۲ باید توجه نمود که در عمل, رسیدن به این حد ممکن نخواهد بود. برای سرعت‌های بالای باد (حدود ۹ ۱۵)» توان تولیدی توربین بادی دیگر متناسب با سرعت باد نبوده و مقدار ثابتی می‌شود؛ به عبارت دیگر, ثابت توان به سرعت باد وابسته است. در عمل, میزان توان به‌دست‌آمده از یک توربین بادی در شرایط استاندارد برای سرعت‌های مختلف باد.ء توسط یک منحنی, که به آن منحنی توان تولیدی توربین بادی گفته می‌شود. قابل محاسبه است [۷]. شکل (۳-۱) منحنی توان تولیدی توربین 547 را نشان می‌دهد. این توربین از نوع 5210 با توان تولیدی نامی ۷۷ ۶۶۰ می‌باشد. این منحنی از طریق انجام آزمایش بر روی توربین به دست می‌آید. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها 5 20 اک[ 10 05 (1۳/۹) 50660 ۹1۳۲۵ شکل (۳-۱): منحنی توان تولیدی توربین ۹47 |۷] در این منحنی, ۲ سرعت باد دارای اهمیت است: ۱- بر« که سرعت بادی است که توربین قبل از آن توانایی تولید توان را ندارد. برای توربین 547 این مقدار برابر 1/۹ ۴ می‌باشد. ۲- یرم ۷ که اولین سرعت بادی است که توربین» توان حداکثر خود را تولید می‌کند. برای توربین 547 این مقدار تقریباً برابر با 1۳/۵ ۱۳ می‌باشد. ۳ پیمی ۷ که سرعت بادی است که توربین بعد از آن به‌علت محافظت توربین» اجازه‌ی تولید توان را ندارد. برای توربین 547 این پارامتر برابر با 1/۹ ۲۵ می‌باشد. توان تولیدی توربین در فاصله صفر تا ,,,. « ناچیز است (تقریباً برابر با صفر)» در فاصله پر ۷ تا ری ۷ بادی (برای اکثر توربین‌ها) و برای سرعت‌های بالاتر از بر ۷ برابر با صفر می‌باشد. محدوده ری ۷ برای توربین‌های بادی مختلف بین 5 ۱۳۲ تا ۲/۵ ۱۶ و محدوده ۷ بین ‎٩‏ ۲۰ با ٩/م‏ ۳۲۵ می‌باشد. استاندارد می‌باشد. از طرفی. همان‌طور که در رابطه‌ی (۳-۱) بیان شده است. توان تولیدی توربین با چگالی هوا رابطه‌ی مستقیم دارد؛ لذا توان تولیدی توربین بادی در چگالی هوای م برابر است با: ی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: انرژی بادی. نوربین بادی و مزرعه بادی ۳ که در این رابطهء رم چگالی هوا در شرایط استاندارد و ,7 توان به‌دست‌آمده از منحنی توان تولیدی توربین بادی می‌باشد [۶]. به دلیل آن که سرعت باد در طی زمان همواره برابر مقدار حداکثر آن نیست. بنابراین توان استحصالی از نصب‌شده در سطح دریا (بالاترین فشار هوا)» ضریب ظرفیت سالیانه‌ای در حدود ۸۳۵ دارد. انتخاب مکان مناسب برای نصب توربین بادی و جهت نصب توربین‌ها در محل از نکات حیاتی برای توسعه اقتصادی این گونه توربین‌هاست. گذشته از دسترسی به سرعت وزش باد مناسب در محل مورد نظرء عوامل مهم دیگری مانند دسترسی به خطوط انتقال, قیمت زمین مورد استفاده, ملاحظات استفاده از زمین و مسائل ۳-۱- انواع توربین‌های بادی اجزای مختلف یک توربین بادی به‌صورت کلی در شکل (۴-۱) نشان داده شده است. این اجزا عبارتند از ۱1]: - برج - قسمت محرکه (شامل پره» سیستم انحراف » روتور توربین» شفت. جعبه دنده» روتور ژنراتور) - ژنراتور - مبدل‌های الکترونیک قدرت ۱۹۷۵۷۷ 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها 4 ۹ 7 زچ ها 1 ی ری شکل (۴-۱): اجزای مختلف یک توربین بادی اولین توربین‌های بادی دارای ژنراتور سنکرون بودند که مستقیماً به شبکه متصل می‌شد. این توربین‌ها دارای سیستم کنترل پره برای محدود کردن توان مکانیکی در هنگام افزایش زیاد سرعت باد بودند. اولین مدل‌سازی‌ها برای این توربین‌ها انجام شده است [۹-۸]. امروزه این نوع توربین‌ها به‌کلی منسوخ شده‌اند. علت این امرء پیچیدگی طراحی بهینه اقتصادی و قابل اطمینان این توربین‌ها می‌باشد؛ زیرا سرعت روتور این توربین‌ها ثابت است و تغییرات سرعت باد تماماً به تغییرات توان و گشتاور مکانیکی منجر می‌شود. علاوه بر این» این توربین‌ها می‌بایست قبل از اتصال به شبکه سنکرون شوند که این امر با وجود یک نیروی محرکه غیرقابل کنترل بسیار پیچیده است. لذا ژنراتورهایی مانند ژنراتور القایی قفس سنجابی و ژنراتورهای سرعت متغیر به‌عنوان سیستم تبدیل الکترومکانیکی جایگزین این نوع ژنراتورهای سنکرون شدند [۱۰]. ژنراتورهای القایی قفس سنجابی نسبت به ژنراتورهای سنکرون مذکورء دارای منحنی گشتاور - سرعت بسیار مطلوب‌تر و نیز ارزان‌تر بودند. این نوع ژنراتورها امروزه نیز مورد استفاده می‌باشند. پس از مدتی علاوه بر این ژنراتورهاء ژنراتورهای سرعت متغیر نیز مورد استفاده قرار گرفتند. توربین‌های سرعت متغیر علاوه بر این نوع توربین‌هاء انواع دیگر توربین‌های بادی مانند توربین‌های بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی یا ژنراتور سنکرون با اتصال به شبکه از طریق مبدل الکترونیک قدرت تمام موج و نیز توربین بادی دارای ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه با مبدل منبع جریان تریستوری جهت تغذیه سیم‌پیچی روتورء طراحی و ساخته شده‌اند؛ ولی این نوع توربین‌ها معمولا کاربرد زیادی ندارند و مورد توجه نیستند [۱۰]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: انرژی بادی» نوربین بادی و مزرعه بادی ۵ انواع توربین‌های بادی که امروزه مورد استفاده هستند. دو نوع توربین بادی سرعت ثابت و سرعت متغیر می‌باشند. توربین‌های بادی سرعت ثابت. توربین‌هایی هستند که دارای ژنراتور القایی قفس سنجابی متغیر نیز امروزه مورد استفاده هستند که عبارتند از توربین‌های بادی با ژنراتور القایی با تغذیه دوگانه (1(1107) و توربین‌های بادی با ژنراتور سنکرون با محرکه مستقیم (01(560]). در ادامه این توربین‌های بادی شرح داده شده‌اند. ۱-۳-۱- توربین بادی با ژنراتور القایی قفس سنجابی (5۳-167) ژنراتور 52-10۱ یک ماشین القایی قفس سنجابی است که به‌طور مستقیم به شبکه قدرت متصل می‌شود. سرعت روتور این نوع ژنراتور با تغییر توان تولیدی آن تغییر می‌کند؛ ولی تغییرات سرعت آن بسیار محدود و در حد ۱ یا ۲ درصد است؛ به همین دلیل به این نوع توربین بادی, توربین بادی سرعت ثابت ۲-۳-۱- توربین بادی با زنراتور القایی با تغذیه دوگانه (1۳167(]) ژنراتور 110(], یک ژنراتور القایی با روتور سیم‌پیچی‌شده است که روتور آن توسط یک مبدل پشت به پشت " تغذیه می‌شود و استاتور آن به‌طور مستقیم به شبکه متصل است. توسط مبدل, ولتاژ و فرکانس می‌شود. تنظیم فرکانس روتورء این امکان را به ماشین می‌دهد که بتواند در سرعت‌های متغیری کار کند (از حدود ۰/۷ تا ۱/۳ سرعت مبنا [۱۱]) که این بر خلاف ژنراتور القایی قفس سنجابی است که سرعت آن تقریباً ثابت است (یک یا دو درصد تغییر از سرعت مبنا [۱۲]). این امر سبب می‌شود که استرس مکانیکی 1300000 ععه) امزسن ۱ ۵ ۰ 7 13000 ۳۵۵ عا 10 * 3 ۲۲ م6اع2 1۵ ع۵2ظ" -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها قابلیت توان تولیدی بالاتر و نیز استرس مکانیکی کمتر نسبت به ژنراتورهای القایی قفس سنجابی و نیز امروزه اکثر توربین‌های بادی ساخته شده به همراه ژنراتور القایی, دارای تغذیه دوگانه باشند [۱۳]. ۳-۳-۱- توربین بادی با ژنراتور سنکرون با محرکه مستقیم (1756) در ژنراتور *0156]ء از ژنراتور سنکرون برای تولید برق استفاده می‌شود. این ژنراتورء ژنراتوری با تعیداد قطب زیاد و سرعت کم است و معمولاً بدون نیاز به جعبه‌دنده به روتور توربین متصل می‌شود. این زنراتورء با استفاده از یک مبدل پشت به پشت به شبکه متصل می‌شود. یکی از مزایای اصلی استفاده از این نوع توربین‌ها آن است که پره‌های توربین و همچنین ژنراتور می‌توانند در حالت بازدهی بهینه عمل کنند. مزیت دیگر این نوع توربین‌های بادیء مستقل بودن (ایزوله بودن) ژنراتور آنها از شبکه است که ناشی از وجود مبدل می‌باشد. مشکل اصلی این نوع توربین‌ها آن است که تمام توان باید از مبدل عبور کند. بازده مبدل در این نوع توربین‌ها بازده کل سیستم را مستقیماً تحت تأثیر قرار می‌دهد. لذا مبدل باید مقاوم و ۴-۱- مزرعه بادی به طور معمول, توربین‌های بادی در قالب مزارع بادی بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک مزرعه مزرعه متصل می‌شوند. شکل (۵-۱) نمای یک مزرعه بادی نمونه با ظرفیت کلی حدود ۸1۷۷ ۱۵۰ را نشان می‌دهد. در این مزرعه بادی نمونه. ۶ قسمت وجود دارد که هر قسمت شامل ۱۳۲ توربین می‌باشد. هر قسمت توسط کابل ۴۷ ۲۰ به ترانسفورماتور ۷۷ ۳۰ / ۳۷ ۱۳۲ مزرعه متصل است. خروجی ترانسفورماتور مزرعه توسط یک کابل ۱:۳ ۲۵ به شبکه ۴۷ ۱۳۲ موجود در ساحل متصل می‌شود. ولتاز برق تولیدی هر توربین 1۳۷ ۰/۷ است که برای هر توربین توسط یک ترانسفورماتور ۱۷ ۳۰۴۷/۰/۷ به ولتا 16۷ ۳۰ تبدیل می‌شود و به کابل ۷ ۳۰ متصل می‌گردد [۱۳]. ۱ ۵۳۵01 36 503۳0۵۶ 2 ۰ * ۷۹۷1 3 "0116010۳ 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: انرزی بادی, نوربین بادی و مزرعه بادی )۱ ایو سس که 240 یس تس » ِْ ای هی تعاس با 26 اس نخس ماه ایا انش هت ۷ 0 ۷۷ 07 ۸ ب(ال۱ * مود سس اقا مایا شاس دا 2 ۷6 ومد منط بما 30 اجان ۷ زان 4 4 پیش ۳ ۳۳1۳ ۱2 ۷۷۵ ۷۷22 ۷۷۹ سیم اه وم ۹ وس ت10 م 1 ی له ۵ شک 1۱ بلجحنی بم تنم بایان ایشا هم هم هم رت 1۱ بمکنالی بمک نم رک ی ی یک کخلی /بمش نام لل / ی ۵ رت ۵ لشتکنا2 ب مک نم لس ۹ للم / 0 مکط ۲ب گس : ۷۷ - ی اما 3 روا نی میت 0 ز وی هو با 1۵ ان هو و کج شکل (۵-۱): یک مزرعه‌ی بادی نمونه معمولا سرعت بادی که به تمامی توربین‌های بادی یک مزرعه بادی می‌رسد. ثابت فرض می‌شود؛ زیرا توربین‌های بزرگ در یک مزرعه بادی با فاصله‌ای در حدود 1 ۳۰۰ تا 1 ۵۰۰ از یکدیگر نصب می‌شوند. معمولاً برقرار است؛ به عنوان مثال, در مرجع [۱۴] ذکر شده که بر مبنای ظرفیت مزرعه» راکتانس ترانسفورماتور مزرعه حدود ۰/۰۸ تا ۰/۱ پریونیت است؛ این در حالی است که آمیدانس سیستم اتصال از الگوی دقیق و جهت وزش باد در هنگام اجرای برنامه و نیز اطلاع از سیستم اتصال توربین‌ها می‌باشد که در بسیاری از موارد مقدور نیست. لذا در مدل‌سازی مزرعه بادی جهمت مطالعات الکتریکی. از مدل که به همه آنها می‌رسد یکسان فرض شود و نیز امپدانس سیستم اتصال توربین‌ها در مقابل امیدانس ترانسفورماتور مزرعه بادی قابل صرف‌نظر باشد. می‌توان مزرعه بادی را با مدل یکی از این توربین‌ها مدل‌سازی کرد [۱۵]. به این مدل, مدل تجمعی مزرعه بادی گفته می‌شود. شکل (۶-۱) نمای مدل تجمعی یک مزرعه‌ی بادی نوعی را نشان می‌دهد. اگر از هر نوع توربین بادی» چند واحد در یک مزرعه بادی موجود باشند.» به ازای هریک از آنها یک مدل تجمعی به ترانسفورماتور مزرعه متصل می‌شود. 061 2و۸ ۳۵۳ ۱۷۷۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ پیوست اول: مقدمه‌ای بر اآنرژی بادی و بررسی منابع موجود از آن‌ها ات 5 عل:5 ناع:۲ #ه ۳2 35 مسرت ]1 11 نتعع ۳ 4 ۷ / 27قا ۵ ۱ 1 لس » 1 نا 2 5 هه ات ماس 8 ۹2 ات ۳ 8 822 نیس هه ما 17 ندمت 1 شکل (۶-۱): مدل تجمعی مزرعه بادی متصل به شبکه -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم بررسی منابع موجود در زمینه ضوابط اقصال نیروگاه بادی به شبکه -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل دوم: بررسی منابع موجود در زمینه ضوابط انصال نیروگاه بادی به شبکه )۳ مقدمه دستورالعمل شبکه » عنوان دستورالعملی کلی است که توسط شرکت‌های برق کشورهای مختلف تدوین و منتشر می‌شود و هدف از آن» بیان ضوابط عملکرد شبکه برق و تجهیزات آن در این کشورها است. در مورد برخی کشورها [۱۷-۱۶]. دستورالعمل شبکه به سه دسته زیر تقسیم می‌شود: - 006-) ۳1۵108: ضوابط مربوط به نحوه برنامه‌ریزی شبکه را بیان می‌کند. - 0006 0۱1۵11010-): ضوابط مربوط به نحوه اتصال به شبکه را بررسی می‌کند. - 0006 [[0007۵110۵ ,ع00072110] 000721100 ضوابط مربوط به نحوه بهره‌برداری از شبکه را بیان می‌کند. در سایر موارد [۱۹-۱۸]» اگرچه در واقع دستورالعمل شامل مطالبی مربوط به هریک از سه بند فوق است؛ ولی لزوماً تفکیک خاصی بین این سه حوزه انجام نشده است. چنانکه پیشتر گفته شد. در گذشته توربین‌های بادی دارای ظرفیت کمی بودند و به همین دلیل, به شبکه توزیع متصل شده و فاقد توانایی تأثیر گذاشتن بر عملکرد شبکه بودند. امروزه» با افزایش ظرفیت توربین‌های بادی و استفاده از آنها در قالب یک مزرعه بادی» توان یک نیروگاه بادی ممکن است به ۲۰۰ تا ۳۰۰ مگاوات نیز برسد. در این صورت. چنین نیروگاهی باید به شبکه فوق‌توزیع یا انتقال متصل شود و قطعاً بر نحوه عملکرد شبکه تأثیر خواهد گذاشت. بنابراین, باید دستورالعمل شبکه به گونه‌ای بازنویسی یا بازنویسی یا تکمیل دستورالعمل شبکه, به عواملی مانند ساختار شبکه, میزان ارتباط شبکه با شبکه‌های مجاورء میزان قوی بودن شبکه و غیره بستگی دارد. یکی از مهم‌ترین عوامل موثر در این زمینه. میزان نفوذ ظرفیت بادی در شبکه است که به طور خلاصه آن را ضریب نفوذ می‌نامند. این کمیت. ضریبی است که با استفاده از تقسیم دو عبارت بر هم محاسبه و بر حسب درصد بیان می‌شود. صورت این کسرء کل ظرفیت بادی نصب‌شده در شبکه و مخرج آن بار پیک شبکه است [۲۰]. به عبارت دیگرء این نیروگاه‌های بادی تأمین شود. البته. در عمل ممکن است به علت مسائلی مانند شرایط آب و هوایی کشور "0۵۳۵ 6 ۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها بادی و شبکه است. اگر ضریب نفوذٌ پایین باشد. نیروگاه تأثیر چندانی بر عملکرد شبکه ندارد؛ در مقابل, اگر ضریب نفوذ بالا باشد.ء تأثیر نیروگاه بادی بر شبکه قطعاً قابل توجه است. در برخی مراجع [۲۲-۲۱] حد این تأثیر برابر ۱۰ درصد در نظر گرفته شده است؛ به عبارت دیگرء اگر ضریب نفوذٌ کمتر از ۱۰ درصد بازنویسی یا تکمیل دستورالعمل شبکه معمولاً به دو صورت انجام می‌شود: در روش اول» دستورالعمل به گونه‌ای تکمیل می‌شود که ضوابط مخصوص مربوط به توربین بادی در آن گنجانده شده باشد. در روش دوم دستورالعمل جداگانه‌ای برای ضوابط مخصوص توربین بادی تهیه می‌شود که معمولا دستورالعمل بادی شبکه" نامیده می‌شود. مراجع [۲۴-۲۳] بررسی خوبی در مورد دستورالعمل کشورها در زمینه نیروگاه‌های بادی انجام داده‌اند. این مراجعء هم به طور اجمالی به معرفی دستورالعمل‌های کشورهای شبکه در زمینه نیروگاه‌های بادی, پیشتر در قالب ۸ محور ذکر شد که در اینجا مجدداً جهت یادآوری ارائه می‌شوند: ۱) الزامات توان اکتیو و فرکانس ۳) الزامات تحمل خطا ۴) الزامات حفاظت ۵) الزامات کیفیت توان ۷) الزامات پایش., کنترل و ارتباطات ۸) الزامات تست ۱۷:۵۵ ۲0000 0 * ۷۷1۵۵ 00 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل دوم: بررسی منابع موجود در زمینه ضوابط انصال نیروگاه بادی به شبکه ۳۳ این الزامات در جلدهای دوم تا چهارم گزارش به تفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت. در این است. همچنین, منابع موجود در این زمینه در ایران نیز معرفی شده‌اند. این منابعء هم شامل مواردی هستند که به نیروگاه‌های بادی مربوط می‌شوند و هم شامل مواردی هستند که به عملکرد شبکه در ۱-۲ دستورالعمل شبکه با حضور نیروگاه‌های بادی در کشورهای مختلف در این بخش, قسمت‌های مربوط به نیروگاه‌های بادی در دستورالعمل شبکه کشورهای مختلف مورد ۱-۱-۲ هند هند هنوز دارای دستورالعمل بادی تأییدشده‌ای نیست؛ ولی پیش‌نویسی جداگانه در این زمینه در سال ۲۰۰۹ توسط مرکز فن‌آوری انرژی بادی (۲-۷۷۳7) تهیه شده است [۲۵]. این دستورالعملء یکی از معدود مواردی است که از ساختار سه بخشی ع006-) ۳1۵1118 0006 006۵1101 و 006-) 000۵1100 ۲-۱-۲ ابرلند ایرلند دارای یک دستورالعمل بادی جداگانه است که در سال ۲۰۰۴ توسط کمیسیون تنظیم انرژی (۲1)) این کشور منتشر شده است [۲۶]. ۳-۱-۲ دانمارک اگرچه توان بادی نصب‌شده در دانمارک نسبت به سایر کشورهای جهان بالا نیست؛ ولی این کشور بخش عمده‌ای از برق خود را از طریق انرژی بادی تامین می‌کند 9 دارای صریب نفود بالایی می‌باشد. شرکت ۳۸۳۲۹۵۲ در سال ۲۰۱۰ دستورالعمل جداگانه‌ای برای نیروگاه‌های بادی با توان بادی بالاتر از ۷۷[ ۱ منتشر کرده است [۲۷]. ۴-۱-۲- شمال آروپا ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها منطقه اسکاندیناوی شامل کشورهای دانمارک. سوئد. فنلاند و نروژ است که معمولاً با نام شمال آرویا (۸01010) شناخته می‌شوند. برای شبکه انتقال به‌هم‌پیوسته این منطقه. یک دستورالعمل در سال ۲۰۰۷ از سوی شرکت ,[۲)014+1(۳ تهیه شده که شامل سه بخش 0۵6 ۳1۵18۶ ۰۵6 0۱۴۵110 و 6) 006721100 می‌باشد [۱۶]. در این دستورالعمل, تنها در بخش 0046-) 01۱11621101 بخش مجزایی به نیروگاه‌های بادی اختصاص داده شده است. بخشی از کشور دانمارک که در اختیار شرکت ۳7 قرار دارد. از این دستورالعمل مستثنی است. ۵-۱-۲ کانادا در کشور کاناداء تا کنون سه دستورالعمل از سوی سه شرکت تهیه شده است. دستورالعمل اول. در سال ۵ توسط موْسسه کانادایی انرژی بادی تهیه شده است که مربوط به کل کشور کانادا است [۲۲]. دستورالعمل دوم در سال ۲۰۰۶ توسط شرکت 17۵۹۳۱۵۲81۵ 11۷00-06060 تهیه شده است که مربوط به استان کبک است [۳۸]. دستورالعمل سوم در سال ۲۰۰۴ توسط شرکت بهره‌برداری سیستم الکتریکی آلبرتا (۸]: 90) تهیه شده است که مربوط به استان آلبرتا است [۲۹]. ۶-۱-۲ المان در کشور آلمانء شرکت 1617« ۳.0۲ در سال ۲۰۰۶ یک دستورالعمل برای شبکه خود منتشر کرده است که در بخش‌هایی از آن. الزامات مربوط به نیروگاه‌های مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر را نیز بیان نموده است (که شامل انرژی بادی نیز می‌شود) |۱۹]. این شرکت. در سال ۲۰۰۸ دستورالعمل جداگانه‌ای نیز در زمینه الزامات لازم جهت اتصال نیروگاه‌های بادی واقع در دریا" به شبکه خود منتشر کرده است [۳۰]. ۷-۱-۲ انگلستان " 0۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: بررسی منابع موجود در زمینه ضوابط انتصال نیروگاه بادی به شبکه ۵ در کشور انگلستان. شرکت ع[0م 1۳۵۹۲1۹۹101 ۳1011011۷ 0۲10 1121100۵1 در سال ۲۰۱۱ یک دستورالعمل برای شبکه خود منتشر کرده است که در بخش‌هایی از آن» الزامات مربوط به نیروگاه‌های بادی نیز بیان شده است [۳۱]. ۸-۱-۲- آفریقای جنوبی آفریقای جنوبی هنوز دارای دستورالعمل بادی تأییدشده‌ای نیست؛ ولی پیش‌نویس یک دستورالعمل بادی جداگانه در این زمینه در سال ۲۰۰۹ توسط شرکت ملی قانونگذار انرژی آفریقای جنوبی (۷]5۸ تهیه و منتشر شده است [۳۲]. ۹-۱-۲ منابع متفرقه در مورد برخی از کشورهاء دستورالعمل شبکه به زبانی غیر از انگلیسی منتشر شده و در نتیجه قابل بررسی نبود. در عین حال, در برخی مراجع. بخشی از ضوابط مربوط به دستورالعمل بادی شبکه این کشورها مورد بررسی قرار گرفته که از این مراجع استفاده شده است. از جمله این کشورها می‌توان به بلژیک. ایتالیاء چین و اسپانیا اشاره کرد. علاوه بر دستورالعمل کشورهای مختلف. برخی استانداردهای منتشرشده توسط موْسسات بین‌المللی (مانند -1۳) نیز در مواردی برای تدوین ضوابط اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه و بهره‌برداری از آنها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به علاوه» کتب و مقالات مختلفی که به بررسی مقایسه‌ای دستورالعمل‌ها می‌پردازند نیز بررسی شده‌اند. فهرست این منابع در این گزارش ذکر نشده و در جلدهای بعدی گزارش, بسته به مورد استفاده شده و در فهرست مراجع ذکر خواهند شد. ۳-۲ منابع موجود در ابران منابع موجود در ایران را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد. دسته اول, منابعی هستند که یا به آنرژی‌های تجدیدپذیر (و از جمله انرژی باد) و یا مستقیماً به انرژی بادی مرتبط هستند. دسته دوم» منابعی هستند که به عملکرد کلی شبکه مربوط می‌شوند و ارتباط مستقیمی با نیروگاه‌های بادی ندارند. دسته اخیر عمدتأ برای مقایسه موارد موجود در دستورالعمل کشورهای مختلف با موارد نظیر آنها در ایران به کار می‌روند. منابع دسته اول عبارتند از: ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها ۱- دستورالعملی با عنوان "معیارها و الزاماتی که در نگارش گزارش مطالعه امکان‌سنجی باید در نظر گرفته شود" که توسط سازمان انرژی‌های نو ایران تهیه شده است. این دستورالعمل به پیوست نامه شماره ۱۹۰/۹۳۷ مورخ ‎۸٩/۷/۱۳‏ سازمان انرژی‌های نو ایران برای دفتر خصوصی‌سازی صنعت برق وزارت نیرو ارسال شده است. در این دستورالعمل, بخشی با عنوان "معیارها و الزامات گزارش مطالعه امکان‌سنجی" وجود دارد که طبق آن» گزارش امکان‌سنجی باید شامل ۶ فصل باشد. فصل سوم با عنوان "طرح اتصال به شبکه". طبق این دستورالعمل باید شامل مواردی نظیر مطالعات اتصال کوتاه, پایداری گذرا و غیره باشد. باید توجه کرد که این دستورالعمل مربوط به مطالعه آمکان‌سنجی است و بنابراین» مربوط به حوزه ضوابط برنامه‌ریزی نیروگاه بادی ( ۲1۵۸18 6)) است؛ لذاء مسائل مطرح‌شده در این دستورالعمل در حوزه ضوابط اتصال نیروگاه بادی به شبکه (ع۰۵4-) 01۱162110-)) و حوزه ضوابط بهره‌برداری از نیروگاه بادی متصل به شبکه (006-) 00672110)) نمی گنحد. ۲- گزارشی با عنوان "مجموعه اطلاعات راهنمای احداث نیروگاه‌های برق تجدیدپذیر غیردولتی" که در خردادماه ۱۳۸۵ توسط سازمان انرژی‌های نو ایران تهیه شده و در سایت این سازمان قرار داده شده است [۳۳]. این دستورالعمل, اگرچه مربوط به کلیه انرژی‌های تجدیدپذیر است؛ ولی بخش عمده آن به انرژی بادی اختصاص دارد. فصل چهارم این گزارش با عنوان "راهنمای استانداردها و دستورالعمل‌های فنی ". لزوم تبعیت از دستورالعمل "روش‌های اجرایی اتصال به شبکه" در زمینه اتصال به شبکه. "دستورالعمل‌های ثابت بهره‌برداری" در زمینه بهره‌برداری از شبکه و استاندارد "مشخصات و خصوصیات انرژی الکتریکی (کیفیت برق)" در زمینه کیفیت توان را یادأور شده است. به این سه دستورالعمل در ادامه اشاره خواهد شد. منابع دسته دوم عبارتند از: ۱- دستورالعملی با عنوان "روش‌های اجرایی اتصال به شبکه: روش اجرایی شرایط اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث به شبکه" که در سال ۱۳۸۱ از سوی شرکت توانیر انتشار یافته است [۳۴]. این دستورالعمل, ضوابطی که سازنده یک نیروگاه باید قبل از اتصال آن به شبکه در زمینه مواردی چون فرکانس, ولتاز حفاظت و غیره رعایت کند ارائه می‌دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل دوم: بررسی منابع موجود در زمینه ضوابط انصال نیروگاه بادی به شبکه ۳۷ ۲- دستورالعملی با عنوان "دستورالعمل‌های ثابت بهره‌برداری" که در سال ۱۳۷۶ توسط شرکت توانیر در هشت قسمت تهیه شده است [۳۵] و مواردی چون نحوه کنترل فرکانس و کنترل ولتاژ شبکه را در حین بهره‌برداری نشان می‌دهد. ۳- استاندارد "مشخصات و خصوصیات انرژی الکتریکی (کیفیت برق)" که در سال ۱۳۸۱ از سوی شرکت توانیر انتشار یافته است [۳۶]. این دستورالعمل, حدود مجاز و ضوابط مربوط به مواردی چون هارمونیک. فلیکرء تغییرات فرکانس و ولتاز و غیره را نشان می‌دهد. ۴- دستورالعملی با عنوان "دستورالعمل اتصال مولدهای مقیاس کوچک به شبکه توزیع نیروی برق" که در سال ۱۳۸۸ توسط شرکت توانیر منتشر شده است [۳۷]. این دستورالعمل, مشابه دستورالعمل بند ۱ است؛ با این تفاوت که در اینجا توان تولیدی نیروگاه کوچک است و اتصال آن به شبکه توزیع خواهد بود؛ در حالی که در دستورالعمل بند ۱ توان تولیدی نیروگاه بزرگ است و نیروگاه به شبکه انتقال یا فوق‌توزیع متصل خواهد شد. ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم: ننیج هگیری ۳ با توجه به مواردی چون افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی و مسائل زیست‌محیطی, رویکرد به آنرژی‌های تجدیدپذیر برای تولید برق گسترش یافته است. یکی از مهم‌ترین این آنرزی‌هاء انرژی بادی است که امروزه از طریق نیروگاه‌های بادی به برق تبدیل می‌شود و روزبه‌روز استفاده از آن گسترش می‌یاید. در این گزارش» تاریخچه مختصر استفاده از انرژی باد برای تولید برق و آمارهای مربوط به وضعیت کنونی تولید برق بادی در جهان و ایران ارائه شد. طبق این آمارهاء کشورهای چین, آمریکاء آلمان اسپانیا و هند به ترتیب دارای بیشترین ظرفیت نصب‌شده بادی هستند. همچنین,» در ایران دو نیروگاه منجیل و بینالود مهم‌ترین نیروگاه‌های بادی موجود در کشور هستند که به ترتیب ./۶۵/۲و ./۳۰/۵ از ظرفیت نصب‌شده بادی کشور را تشکیل می‌دهند. در ادامه. ساختار یک توربین بادی» روابط مربوط به تولید برق توسط توربین بادی و آنواع توربین‌های بادی (00[-)5. 1۳10 و 01(56ا) به طور مختصر معرفی شدند. به علاوه نشان داده شد که توربین‌های بادی معمولاً در قالب مزارع بادی بزرگ بهره‌برداری می‌شوند. هر مزرعه بادی متشکل از تعداد زیادی توربین بادی است که با فواصل مناسب از هم در زمین بزرگی قرار می‌گیرند و از طریق سیستم اتصال و یک ترانسفورماتور به شبکه متصل می‌شوند. در ادامه. با ارائه مفهوم دستورالعمل شبکه به عنوان ضوابطی که شبکه برق کشورها بر مبنای آن اداره می‌شوند. دستورالعمل کشورهای مختلف در زمینه نحوه اتصال نیروگاه‌های بادی به شبکه و بهره‌برداری از آنها معرفی شدند. محورهای کلی این دستورالعمل‌ها عبارتند از الزامات توان اکتیو و فرکانس, الزامات توان راکتیو و ولتاژ, الزامات تحمل خطاء الزامات حفاظت. الزامات کیفیت توان, الزامات مدل‌سازی و ثبت وقایع. الزامات پایش, کنترل و ارتباطات و دستورالعمل تست. در این زمینه. دستورالعمل‌های کشورهایی چون هند. ایرلند. دانمارک. کاناداء آلمان, انگلستان» آفریقای جنوبی و نیز کشورهای شمال اروپا (01010) مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین. منابع داخلی, اعم از اینکه مرتبط با آنرژی‌های تجدیدپذیر باشند یا مربوط به عملکرد کلی شبکه باشند. معرفی شدند. این منابع توسط سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) و شرکت توانیر منتشر شده‌اند. ۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها -------- صفحهٔ بعد -------- مراجی ۳۳ مراجع ۰ لک ۷۷:1۷ 00[ :۷۵۳ ۸۵ ,۹۷۹0۹ 006 ۱۵ 00۳6 ۷۷:۵۵ ,(ر0110ع) مممعل۸ 1۰ |(1۱] 5۰ ,5۷/6۲ [۲] سازمان انرژی‌های نو ایران» "انرژی باد". گزارش سوم. 01۰ ,(0۷/۳)) |0۵۵۵ ۳۲۵۷ ۷۷:۵۵ اهامای ,معا 2011 ۷۷:۵۵ ۱۵۵۱" [3] ۰[ ,۸۹۹001۵1100 ۳۵۲۵۷ ۷۷1۵۵ ۷۷۵۲1۵ 16 2011۰ ۵۵0۳۲ 11۵11-6۵3 [4] [۵] معاونت آمور برق و انرژی وزارت نیروء "ترازنامه انرژی سال ۰.۰۱۳۸۹ 1٩1 60. ۸116151‏ ,00121060 006۵ ۷۷:۵۵ بدع۵۵ظ با .۸ ,۷1000۵۵۰ .0 .ل ,||ع ۷/1۵۳ ۳۰ بل [6] ۰ :۷/1۱6۷ :15۸] ]1‏ :<1 0 0. 20602115 م86 20۵1210 م1100 20 ۹/301/520 / ۵۵02۵03000۰1 ۹۵://۷۷ > [7] ۰[ 130۵۷ 2006360 6 ۷۷1۵ ۵۲ کفقاء 2 ۵۲ ۳۵۷۵۲ 1۵6 ,۱1۷۵0 یاک ۳۰بل ,۱۵0۵ 10.1 ,۷۷/۵۹۷2 .0 [6] 40 ۸00۵۵5 ۳۵۷۵۲ ۵۵ 1۲۵۹۵10۹ 1۳۳۵۳ ,11۵110۹ ۳1۵۵ 1۵0000 عصا بل ک0ا۵ 6 0ع 7-۰ 00.263 ,1981 006[ ,3.6 ,۷۰100 ,5516008 ,۹۷۹18 1۳1۵6 ۷۷1۵۵ ۵۲ 1۵1100 51 امک بعدوظ ب۸ ,۸۵60۵ ۳.۵۰ [9] 791-۰ 00.3 ,1983 ع6ع10 ۵.12 ۷۰102 ,ف اراک وه ‎۸۵022٩‏ ۳۵۳۵۲ ۵۵ 1۳۵۹۵110۵۹5" ٩۹16 0۷۵1168, ۰‏ 00۵۲ 0۵ 10۵61 200 0061112 :00۳۷ ۵۰۰۷/:۵۵ ماک بل [10] ۰ 166 رع0010ع13 اه 111۷۹ 161 ددع۳ ٩۷۹1۵۵ 0۵1۵, 11‏ 00۵۲ 0 10261 200 ۵۵۵1۱1۵۵ :00۷6 ۰۷۷1۵۵ بیع ماک کل [1۱1] ۰ ,0161305 6 ,11۵006 160102 اه نز11۹ ۰ 101011000 ما10 210-0000 ام داد واهمه ۰۹/0۵۵ ,|۳۵ .8 200 ۱۵۱ ۳۰ [۱2] 72۰ .00 ,2007 3 0 22 ۷۰ 00۷۵۳۹10۰ ۳۳۵۷ ۵۵ 1۲۵۹۵0۵۹ ۳۳۳ | ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ پیوست اول: مقدمه‌ای بر انرژی بادی و بررسی منابع موجود ا زآن‌ها +0 1۵8۶6 ,2۳0-00060160 ۵ اه [ع0م عادع نید م۸۵ ۳۵۵۹۵ ۲ 0ص ما۸ [۱3] [۵ع1 ۳۳۵ |[[[۷۷۱۵ 0۲ ع6 001۵ ۹-11 13۷6۹1120110 با ناماد 006 1۵۳ ۵0 ۳۱۵۵ 0۹۳0۵۳۵ 7090-7۰ .00 2002 0 24 ۷۰ ,)روگ ۳۵ ۵00 ۳۵۷۵۲ م۲۱ درد ۲ ۳۲۸۷/10 ۸/[0 11۸ دا۸ ۱0۳۲6 ۵0۵ عسا0ظ [1۵مطع1 ماکان |۱4 ]| ۸٩ 1۲ ۳۳۸1۳۹ 10 ۲۳0۷۷۳۲ ۹5۱۷۹1۳۵ 00071۳0 ۸]‏ 0۳۸۷۳۹۸۵110۸ ۷۷1۲۱ 0 ع۶6دا |۷۵ ۲۵۵۲ ععمها 0۵ ععمعا 0 ۱۹۵۹۵0۵۵ ۳۳۳۳۵۳۵۸۵۲۷۵۳ ۱۱۷3۵۸۵/1 ۰ . 30[ ,5۹1615 40 ۷[ 00 ]۷1 فعاقم 0۲۷۱۵ ۳/۲۵۵۲ ,۷۵۳۵۵۵۰ 10 200 00۹ ۸۰.ظ ,10۵ .60 [۱5] ۷.7 ,ع۵ع۵ع۲ 5 1و5 ۳۵۷۵۲ ع0ع[ط انا نماد هدند -ا مهد ۵۳۵ دامع 300۹ رک2 ۱90-0 .00 ,2009 با .1 ۰ 0006 00۳0 101۳۹1۳۰۰۲0۲۵۵ [1۱6] ۰ 0006 60۳10 ۳101۲101 10100 )ال [۱7] ۰ 1761۵0 0006 010 ۳۲۲۵ ,]۲۱۳۵۳ (1۱8۹] ۰ ,06۳1۵۷ ۷۵۱1۵86 2 6۷۵ 00 ۲۵۳ :006 00۳۵ 2.۰اع۸ ۳.۵۵ [1۱9] - 361118[ 2016۰ 6/ 1168۵1101 - 01-2-8210 / 1301۹08/60 -16- ۰۷۷۱۵-0۵0 3۳0://۷۷۷۷۷۷ کی [20] +۰[ 201 00100۲ 0ع::ع0عد آ۵دا ]| :<< ع0ع-ع 1۳ 45 ۷۷1۱0 ع[50۵ 110111۷ ۵ 1۵6 [۳1۵ ,۸۷۷/۳۸۵۰ [21] -19 16۷6100161 ۷۷:۵ 1۵۶ 006 600 0۵01۵0 ,121100 مودد۸ ر۵ ۳ ۷۷۵۵ معنفهمه) [22] 5۰ ۵ ۵۶11۹-۳۱ ۳۳۵-۳ 118۵10 ۰ ,۷/116۷ 000ل ,۹۷۹۵۵ 0060 1۵ 0060 ۰۷۷1۵۵ ب[ 60| ما۸0 1۰ [23] 40 ۲۵۳۲۳ ۲۵۲/1۳۵۲۹ [۳۵۵) عم 2۶۳۵ ۵۲ ۳۵۷1۵۲ ببام۵۹۹1 5.۳۵1۳۵ ۵00 زازد ۱۰1 [24] ۰ ,1-25 .00 0606 ۳۵۷۷۵۲ ۵۵۷۷۰ 1۳ ,1۵۳۹ ۰ م1010 ۰ [10۵11] 006 00 ۷۷:۵۵ 101۵0" 100۱0۶۰ و۵ ۷/۵۵ ۱۵۶ 00۳۵ [25] 4۰ 1۳۵1۵0 ۳۳۵۹۷۱۹10۹۰ 60006 60۳1۵ 1۵۵۹۱۹۹10 ۳۳۵ ۰۷۷۵۸۵ کال [26] 1 00۷۷6۴۲ 2 ۷۷11 کا20 ام 006۲ ۳1۵۵ ۱۵۳ 3.2.5 موناها۵ع2 ۰1۵۱۵ ,۳۲۷۳۳۹۵۱۳۲۰ [27| ۰( 161۵6 ۷۷/۰ 11۱ 1۳۵ :81۵16 -------- صفحهٔ بعد -------- مراجع ۳۵ 6 ۲۵۳۴ ۲۵۱۳۵۹ 101۵ 00106 1۳۵۹۹۹10 1۵۹۳۳۵6۰ ۲1۷۵۵-۵۵0۵۵ [28] ۰ ,620202 ,۹۷۹1۰ ۳30۹15۹100 ۲1۷۵0-066 ۳۵ ما عامقام عم آه 0۵ع 0 ب)) بق۵ا۸[06 0 ۲۷1۹10۵ 1۵۷1۵0۹ 1016۵ بازا 0 00۳۷6 ۰۷۷۵۵ ,۸۳۹0 [20] .2004 ۰ 3 ۳.00 ع۳) 1۵ 0005 مزع عممطاکاا0 ۲۵۲ ۰۳۵۵۳۵۹۵ 2 ۳.0۸ [30] ۰ ,60611۵19 ۰ بکال] 7 ۵۷۰ ,4 عاد: 1 م6006 2۲10 16 معام 11۵0۹153100 ۳۱0 0۵ 1۵۱10۵۵۱ [(31] ایوگ 1۵ ۳۵۵1۱116۹5 ۳۲۵۲۷ ۷۷1۵۵ 1۵۳ ۳۹۵۵۳۵۵ عم ع00م ۰۵۵ ,۷۳۳۹۸۵۰ [32] ۰ 1.1۵۷ [1۳211 ]| ۸1۳۵ [۳۳] سازمان انرژی‌های نو ایران؛ " مجموعه اطلاعات راهنمای احداث نیروگاه‌های برق تجدیدیذیر [۳۴] شرکت توانیر» "روش‌های اجرایی اتصال به شبکه: روش اجرایی شرایط اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث به شبکه". ۰.۱۳۸۱ [۳۵]| شرکت توانیرء "دستورالعمل‌های ثابت بهره‌برداری". ۰.۱۳۷۶ [۳۶] شرکت توانیرء "استاندارد صنعت برق ایران - مشخصات و خصوصیات انرژی الکتریکی (کیفیت برق)". ۳۸۱ [۳۷] شرکت توانیرء "دستورالعمل اتصال مولدهای مقیاس کوچک به شبکه توزیع نیروی برق". ۰.۱۳۸۸ ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ببوست دوم از املت توان اکنیو» فر کانس» توان راکتیو و ولتاز برای واحدهای بادی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مدبر پروژه: زهرا مدیحی بیدگلی اعضای گروه تمیه کننده ابراهیم رضایی محمد ستاره اعضای گروه تناییدکننده همایون برهمندپور بابک پر کار کومله حبیب قراگوزلو مزلقان مهدی مقیم‌زاده پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت یرو هشگاه نیرو کارشناسی ارشد مهندسی برق - قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی آرشد مهندسی برق- قدرت پژوهشگاه نیرو کارشناسی ارشد مهندسی برق -قدرت شرکت توانیر دکترای مهندسی برق -قدرت رو پا هشگاه نیرو کارشناسی م هندسی برق -قدرت شرکت مدیریت شبکه برق ایران دکترای مهندسی برق -قدرت یرو هشگاه نیرو کارشناسی ارشد ۵ هندسی برق-قدرت شرکت مدیریت شبکه برق ایران کارشناسی آرشد مهندسی برق -قدرت ا -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه ۱۳ ۱-۱- مدهای کنترل توان اکتیو- فرکانس ۱۳ ۱-۱-۱- محدودیت بر روی توان اکتیو خروجی ۱۳ ۱-۱-۱-۱ اعمال محدودیت بر روی مقدار توان اکتیو خروجی ۱۳ ۲-۱-۱-۱ اعمال محدودیت بر روی درصد توان اکتیو خروجی (رزرو چرخان) ۳ ۲-۱-۱- محدودیت بر روی نرخ تغییر توان اکتیو خروجی ی ی ۳-۱-۱- مشارکت در کنترل فرکانس م۹ ۱-۳-۱-۱ کنترل فرکانس در فرکانسهای بیشتر از حد مجاز ی ۳ ۱۵ ۲-۳-۱-۱- کنترل فرکانس در فرکانسهای کمتر از حد مجاز ۱ ۲-۱- نتیجه‌گیری 0 مقدمه ۳ ۱-۳- مدهای کنترل توان راکتیو-ولتاز ۱۳۹ ۱-۱-۳۲ تنظیم توان راکتیو ۱۳۹ ۲-۱-۳۲ تنظیم ضریب توان ۱۳ ۳-۱-۲ تنظیم ولتاز ی ی یر ۱ ۲-۲- محدوده ضریب توان مجاز نیروگاه بادی ۱۳۹ ۱-۲-۲ منحنی توان راکتیو-توان اکتیو (یا ضریب توان-توان اکتیو) ۱۳۳ ۱-۱-۳-۲ تعیین محدوده مجاز ضریب توان در بار کامل ۱۳۳ ۲-۱-۲-۲ تعیین محدوده مورد نیاز ضریب توان در بار کم یا بیباری ۱۳۳ ۳-۱-۲-۲ تعیین محدوده برای دینامیک بودن پاسخ یه ۱۵ ۴-۱-۲-۲ تعیین محدوده برای حداکثر توان راکتیو ی ۸۳ ۱۷ -------- صفحهٔ بعد -------- در در رد رد رد رد کر در در در در رد رد رد در رد رد رد در در در در کر رد در رد نیمه -------- صفحهٔ بعد -------- جدول (۱-۱): ۷۷۳1.2 از دستورالعمل ایرلند ۱۱۸۳ جدول (۲-۱): مقایسه‌ی توابع کنترل توان اکتیو در دستورالعمل‌های مختلف ۳ ۱۵ جدول (۱-۲): نقاط اندازه گیری ولتاژ و ضریب توان در دستورالعمل‌های مختلف ۱ جدول (۱-۳): قابلیت‌های مورد نیاز در ارتباط با نوسانات ولتا در دستورالعمل اتصال ایران اه -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- شکل (۱-۱): اعمال محدودیت بر روی مقدار توان خروجی یک نیروگاه بادی ها شکل (۲-۱): اعمال محدودیت دلتا بر روی توان خروجی یک نیروگاه بادی ۳ شکل (۳-۱): اعمال محدودیت بر روی نرخ تغییر توان خروجی یک نیروگاه بادی ۹ شکل (۴-۱): منحنی توان اکتیو(./)-فرکانس در کلی‌ترین حالت ۱۵ شکل (۵-۱): منحنی توان اکتیو(/)-فرکانس نیروگاه‌های بادی در سطح ولتاژ بالاتر از ۱۱۰ کیلوولت و ظرفیت بالاتر از ۱۰۰ مگاوات در دستورالعمل آلمان (127ع31 [۳.0۸) ۳ شکل (۶-۱): منحنی توان اکتیو(./)-فرکانس در دستورالعمل هند ۱۳ شکل (۷-۱): نمونه منحنی توان اکتیو(/)-فرکانس در دستورالعمل ایرلند یه شکل (۸-۱): منحنی سیستم کنترل فرکانس در دستورالعمل دانمارک در مد 120۷/1۷/۵۲۵ ۸11۵۲ ۱۱۳ شکل (۹-۱): منحنی سیستم کنترل فرکانس در دستورالعمل دانمارک در مد 10۷۷۷/۵۲۵ ۸1۵[017 ۱ شکل (۱-۲): نحوه اتصال نیروگاه بادی به شبکه انتقال ۳ ۱۳ شکل (۲-۲): توابع کنترل توان راکتیو و ضریب توان 8 ۱۳ شکل (۲-۲): کنترل ولتاژ نقطه‌ی اتصال نسبت به توان راکتیو ۳۹ شکل (۴-۲): محدوده ضریب توان بر حسب توان اکتیو و توان راکتیو بر حسب توان اکتیو هرا شکل (۵-۲): قابلیت‌های توان راکتیو مورد نیاز در آلبرتا ۱۳۳ شکل (۶-۲): محدوده مورد نیاز برای تبادل توان راکتیو مزارع بادی در ایرلند ۱۵ شکل (۷-۲): محدوده مورد نیاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی بین ۱۱ کیلووات و ۱/۵ مگاوات - دانمارک ۱۳ شکل ‎:)۹٩-۲(‏ محدوده مورد نیاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی بزرگ‌تر از ۲۵ مگاوات -دانما رک ...۳۹ شکل (۱۰-۲): محدوده مورد نیاز برای ضریب توان در مقابل ولتاژ برای مزارع بادی بزرگ‌تر از ۲۵ مگاوات - دانمارک و وم ۱۳۹ شکل (۱۱-۲): محدوده مجاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی کوچکتر از ۲۰ مگاوات -آفریقای جنوبی ۳ وا شکل (۱۳-۲): نمونه‌ای از نمودار ضریب توان -ولتاز ۳ ۱۳ شکل (۱۴-۲): محدوده ضریب توان-ولتاژ مورد نیاز در دستورالعمل آلمان- مزارع بادی در سطح ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر و ۱۳۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل (۱۵-۲): محدوده ضریب توان-ولتاژ مورد نیاز در دستورالعمل هند- مزارع بادی در سطح ۶۶ کیلوولت و شکل (۱-۳): منحنی "توان اکتیو(/)-فرکانس" پیشنهادی: پیش‌بینی برای کنترل فرکانس در زمان افزایش شکل (۲-۳): منحنی "توان اکتیو(/)-فرکانس" پیشنهادی: پیش‌بینی برای کنترل فرکانس در زمان افزایش فرکانس - پیشنهاد چهارم ی و ۴ 0 شکل (۲-۲): محدوده "ضریب توان -ولتاه" پیششهادی و 0 و -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه با نفوذ روزافزون منابع تجدیدپذیر در شبکه‌ی قدرت ایران. که عموماً دارای مشخصه‌های عملکردی متفاوتی نسبت به نیروگاه‌های سنتی می‌باشند. بازنگری در استانداردهای اتصال و بهره‌برداری این نیروگاه‌ها غیر قابل اجتناب خواهد بود. یکی از منابع تجدیدپذیری که پیش‌بینی می‌شود در آینده نفوذ بالایی در شبکه‌ی ایران داشته باشد. نیروگاه بادی است. در حال حاضرء مزارع یا نیروگاه‌های بادی در ایران در سطح ولتاز توزیع قرار دارند و بالطبع استانداردهای مربوط به تولید پراکنده و نیروگاه‌های مقیاس کوچک در مورد آن‌ها قابل اجراست. از طرفی, ظرفیت اندک آن‌ها موجب می‌شود که تأثیرشان بر روی عملکرد شبکه صرفاً به مسائل محلی در شبکه‌های توزیع مانند ولتاژ محلی و ... محدود شود. با این وجود.ء زمانی که ظرفیت نیروگاه‌های بادی به حدی برسد که لازم است به شبکه‌ی انتقال متصل شوند.ء تأثیر آن‌ها بر روی شبکه صرفاً به مسائل محلی محدود نخواهد شد؛ در این شرایط. نیروگاه‌های بادی می‌توانند بر روی ولتاژ فرکانس و امنیت شبکه تأثیرگذار باشند. با توجه به اینکه در ایران. برای اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های بادی در سطوح ولتاژ بالاتر از توزیع دستورالعمل مشخصی موجود نیست. در این جلد از گزارش, با مطالعه‌ی استانداردها و دستورالعمل‌های موجود در کشورهای بادی ارائه شده است. در این جلد. استانداردهای اتصال و بهره‌برداری از نیروگاه‌های بادی در نقاط مختلف دنیاء در ارتباط با الزامات توان اکتیو-فرکانس و الزامات توان راکتیو-ولتاژ مورد بررسی قرار گرفته‌اند. سپس این استانداردها به تفصیل مورد مقایسه قرار گرفته‌اند. این مقایسه نشان می‌دهد که با توجه به شرایط هر کشور یا منطقه, تفاوت‌های بنیادینی در زمینه‌ی اتصال و بهره‌برداری از نیروگاه‌های بادی در نقاط مختلف دنیا وجود دارد. برای مطابقت این استانداردها با شبکه‌ی ایران. دستورالعمل‌های اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث. اتصال مولدهای مقیاس کوچک و دستورالعمل‌های بهره‌برداری (کنترل ولتاژ و فرکانس) به دقت مورد مطالعه قرار گرفتند. در نهایت. با توجه به خلاً موجود در این دستورالعمل‌هاء پیشنهاداتی برای اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های بادی به شبکه‌ی ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا با ظرفیت ۲۵ مگاوات و بالاتر ارائه شدند. قابلیت‌های مورد اشاره در ارتباط با کنترل توان اکتیو-فرکانس و توان راکتیو-ولتاژ قابلیت‌های مورد نیاز یک نیروگاه بادی برای اتصال به شبکه می‌باشند. این قابلیت‌ها به عنوان دستورالعمل اتصال به شبکه نیروگاه‌های بادی مطرح می‌شوند. قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه‌ی قدرت. تست‌های مرتبط بر روی سیستم کنترلی نیروگاه انجام می‌شود و در صورت عملکرد صحیح اجازه‌ی اتصال نیروگاه به شبکه صادر می‌شود. در دستورالعمل بهره‌برداری, اپراتور شبکه با توجه به همین قابلیت‌ها از نیروگاه‌های بادی بهره‌برداری می‌کند. ر -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ کنترل توان اکتیو - فرکانس -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل توان اکتیو-فرکانس ۲ مقدمه کنترل توان اکتیو در نیروگاه‌های بادی یک قابلیت مهم به شمار می‌رود. کنترل توان اکتیو مزایای زیادی دارد؛ به ویژه زمانی که باد در حداکثر خود باشد و نیاز به محدود کردن این توان حداکثر وجود داشته باشد. در حال حاضر بیشترین کاربرد کنترل توان اکتیو برای کمک کردن به بهره‌برداری سیستم در زمان وقوع پیشامدهایی است که ظرفیت سیستم کاهش یافته و شبکه ممکن است دجچار اضافه بار یا پرشدگی" شود[۱]. دلیل دیگر برای تنظیم توان اکتیوء کنترل فرکانس است. در برخی از کشورهای اروپایی نظیر دانمارک و ایرلند. نیروگاه‌های بادی با تنظیم توان اکتیو خروجی خود در کنترل فرکانس مشارکت می‌کنند. این در حالی است که در حال حاضرء در آمریکای شمالی از مزارع بادی به این منظور استفاده نمی‌شود [۱-۳]. ۱-۱- مدهای کنترل توان اکتیو - فرکانس یک نیروگاه بادی باید قابلیت کنترل توان اکتیو خروجی خود را بر اساس توابع محدودکننده یا کنترلی داشته باشد. اعمال محدودیت می‌تواند شامل محدودیت مقدار توان اکتیو خروجی یا شیب تغییرات (معمولاً شیب ۱-۱-۱- محدودیت بر روی توان اکتیو خروجی اعمال محدودیت بر روی مقدار توان اکتیو خروجی " عمومی‌ترین قابلیتی است که یک نیروگاه بادی در زمینه‌ی کنترل توان باید داشته باشد [۱-۶]. توان خروجی یک نیروگاه بادی متناسب با پروفایل باد متغیر است. مالک یک نیروگاه بادی تمایل دارد که در تمام شرایط حداکثر توانی را که می‌تواند تولید کند به شبکه تزریق کند. این در حالی است که اپراتور سیستم انتقال ممکن است با توجه به اولویت‌های بهره‌برداری در یک شبکه قدرت (نظیر امنیت شبکه. محدودیت خطوط و ...) نیروگاه را ملزم به محدود کردن توان اکتیو خروجی خود کند. محدود کردن توان اکتیو در یک نیروگاه بادی در دو مد انجام می‌شود. ۱-۱-۱-۱ اعمال محدودیت بر روی مقدار توان اکتیو خروجی تمایل کلی بر این است که نیروگاه‌های بادی تنها در شرایط غیرعادی یا اضطراری توان خود را کاهش دهند؛ اما ۰ 1 ارو وه -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ پیوست دوم: الزامات توان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها خروجی " مزرعه‌ی بادی را صادر می‌کند. تمام توربین‌های بادی در یک مزرعه باید توان خروجی خود را بر اساس مقدار توان تعیین‌شده توسط اپراتور تنظیم کنند. اپراتور سیستم انتقال ممکن است به دلایل مربوط به امنیت شبکه. دستور جدا شدن مزرعه بادی از شبکه اصلی را نیز صادر کند. محدودیت حرارتی خطوط انتقال نیز می‌تواند باعث شود که مزارع بادی مجبور به کاهش توان خروجی خود شوند و یا در مواردی که سیستم دچار اضافه بار شده است به ناچار از مدار خارج شوند. این مسأله در مورد مزارع بادی, به خصوص در کشورهای پهناور با طبیعت غیر یکنواخت. بسیار اتفاق می‌افتد؛ زیرا بیشتر مناطقی که از نظر پروفایل باد وضعیت خوبی دارند در نقاط دور از مصرف قرار دارند؛ در نتیجه. بیشتر مزارع بادی در نقاطی احداث می‌شوند که از نظر زیربناهای شبکه‌ای وضعیت ضعیفی دارند [۳]. ظرفیت خطوط انتقالی که رابط میان مزرعه بادی با شبکه قدرت است نقش تعیین‌کننده‌ای در بهره‌برداری بهینه از آن دارد. به عنوان مثال, در تگزاس, بیشتر منابع بادی در غرب و شمال قرار دارند؛ در حالی که عمده‌ی مصرف در شرق آن تمرکز یافته است. محدودیت حرارتی خطوط باعث شده است که مزارع بادی در غرب تگزاس به اجبار دچار محدودیت در تولید تا حدود ۲۰ عوامل دیگری که می‌تواند منجر به محدودیت تولید شود.ء کنترل ولتاژ و قیود پایداری شبکه هستند [۳]. 7۳ 31113016 سس ۳ 010110۳۵ مه شکل (۱-۱): اعمال محدودیت بر روی مقدار توان خروجی یک نیروگاه بادی مزرعه‌ی بادی باید قابلیت دریافت سیگنال کاهش توان خروجی را به صورت به‌هنگام" داشته باشد و بتواند توان حداکثر خود را بر روی یک مرجع ثابت به عنوان حداکثر تنظیم کند. این مد کنترل توان, عموماً برای محافظت 1 ۳۲۵۵0۵ * 3 ۰ "۹/۷ 1 ٩ ‏]ورن -------- صفحهٔ بعد -------- قصل اول: کنترل نوان اکنی و -ف رکاتس ۵ شبکه در برابر اضافه بار در حالت‌های اضطراری یا زمانی که با محدودیت در انتقال توان روبرو هستیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. شکل (۱-۱) اعمال محدودیت بر روی مقدار توان خروجی یک نیروگاه بادی را نمایش می- دهد. آلمان: براساس دستورالعمل آلمانی ۸/217 ۳.01 تمام منابع بادی متصل به شبکه با سطح ولتاژ ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر باید قادر باشند توان اکتیو خروجی خود را در تمام شرایط عملکردی کاهش دهند. توان خروجی مزرعه بادی باید با نرخ حداقل "۱۰/ ظرفیت اتصال (در نقطه اتصال) بر دقیقه" بر روی مقدار تعیین‌شده توسط اپراتور شبکه تنظیم شود بدون اینکه مزرعه از شبکه‌ی اصلی جدا شود [۷]. هند: در دستورالعمل هند. اپرانور شبکه در زمان پرشدگی و شرایط اضطراری دیگر از نیروگاه بادی درخواست می‌کند که توأن خروجی خود را بر روی یک مقدار تعیین‌شده کاهش دهد. در این شرایط. تمام نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه با سطح ولتاژ ۶۶ کیلوولت و بالاتر باید توان اکتیو خروجی خود را بر این مبنا تنظیم کنند [۸]. آلبرنا: براساس دستورالعمل آلبرتاء آن دسته از مزارع بادی که قادرند توان خروجی خود را در مدت کمتر از ۱۰ دقیقه بر روی مقدار مرجع تعیین‌شده تنظیم کنند. می‌توانند در هنگام پرشدگی متصل به شبکه باقی بمانند ‎.]٩[ به طور کلی, قابلیت‌هایی که در دستورالعمل‌های استان‌های مختلف کانادا برای توان اکتیو نیروگاه‌های بادی در نظر گرفته شده محدود است یا اینکه تنها به اشاره‌ای در این کدها بسنده شده است؛ به عنوان مثال, انتاریو هیچ محدودیتی بر روی توان اکتیو قرار نمی‌دهد؛ یا کبک (۲۰۰۴) نیروگاه‌ها را ملزم به داشتن قابلیت مشخصی از نظر مطلوب می‌داند (شبکه کبک از لحاظ ساختارهای ارتباطی نیز ضعیف است و نیاز به تقویت دارد. ضمن اینکه توربین‌های نصب‌شده در آن احتمالاً قابلیت‌های پایینی دارند) [۳]. ایرلند: در ایرلند. سیگنالی با عنوان مقدار مرجع کاهش‌یافته" از طرف اپراتور شبکه به مزرعه بادی ارسال می- گردد. توان اکتیو خروجی مزرعه بادی از روی کمینه‌ی این مقدار و منحنی توان اکتیو-فرکانس مشخص می‌شود. اینکه مزرعه بادی چه توان اکتیوی تولید کند. علاوه بر این مقدار مرجع» به سیستم پاسخ فرکانس آن نیز وابسته است که در بخش ۳-۱-۱ توضیح داده خواهد شد. هیچ تأخیر زمانی به غیر از تأخیر ذاتی که در طراحی خود سیستم پاسخ فرکانس لحاظ می‌شود. نباید وجود داشته باشد. نرخ پاسخ هر توربین بادی باید کمتر از ۱/ توان نامی توربین در ثانیه باشد. نکته‌ی قابل توجه در مورد ایرلند این است که. برخلاف دستورالعمل‌های قبلی, در شرایط نرمال نیز یک مرجع کاهش‌یافته‌ی توان اکتیو توسط اپراتور شبکه برای هر نیروگاه تعیین می‌شود [۱۰]. 501-1 ۳۵۲ ناب 3/۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ پیوست دوم: الزامات توان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها دانمارک: در دانمارک نیز تمام مزارع بادی بزرگ‌تر از ۱/۵ مگاوات ملزم به داشتن قابلیت اعمال محدودیت بر روی توان اکتیو خود می‌باشند. مقدار مرجع توان اکتیو توسط سیگنال از اپراتور شبکه به نیروگاه ارسال می‌شود [۱۱]. شمال آروپا: در دستورالعمل کشورهای شمال اروپاء نیروگاه‌های بادی موظفند پس از دریافت سیگنال از اپراتور شبکه. توان خروجی خود را بر روی مقدار مورد نظر اپراتور از ۲۰/ تا ۱۰۰/ تنظیم کنند [۱۲]. ۳-۱-۱-۱ اعمال محدودیت بر روی درصد توان اکتیو خروجی (رزرو چرخان) در این مد. توان اکتیو خروجی - در محدوده‌ی فرکانس نرمال (بنا به تعریف هر دستورالعمل) - با یک نسبت مشخص (معمولاً بر حسب درصد) نسبت به توان اکتیو در دسترس (حداکثر توان قابل تولید توسط باد) تنظیم می‌شود. به این نوع اعمال محدودیت. محدودیت دلتای توان اکتیو گفته می‌شود که کاربرد آن عموماً برای ایجاد یک مقدار توان به صورت رزرو چرخان است [۴-۵]. در مناطقی که از نیروگاه‌های بادی در مد کنترل اولیه در زمان افت فرکانس استفاده می‌کنند. درصدی از توان اکتیو خروجی به عنوان رزرو در نظر گرفته می‌شود؛ در این حالت. محدودیت دلتا بر روی توان اکتیو مزرعه بادی اعمال می‌شود. مقدار مرجع (درصد) توان اکتیو توسط اپراتور شبکه تعیین می‌شود. دانمارک و ایرلند. برای نیروگاه‌های بادی توان اکتیو رزرو در نظر می‌گیرند. شکل (۲-۱) اعمال محدودیت بر روی درصد توان خروجی یک نیروگاه بادی را نمایش می‌دهد. 7۲ 3۳22016 سس 7 161110۵۵ ده شکل (۲-۱): اعمال محدودیت دلتا بر روی توان خروجی یک نیروگاه بادی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل نوان اکنی و -ف رکانس ۷ ۳-۱-۱- محدودیت بر روی نرخ تغییر توان اکتیو خروجی یکی دیگر از محدودیت‌های توان در نیروگاه بادی, اعمال محدودیت بر روی نرخ تغییر توان خروجی است. تعیین نرخ حداکثر برای توان اکتیو خروجی در یک سیستم قدرت به منظور عملکرد مطلوب شبکه انجام می‌شود. اپراتورهای سیستم انتقال به طور معمول, برای واحدهای حرارتی و آبی که ممکن است چند هزار مگاوات ظرفیت شود. زمانی که ضریب نفوذ نیروگاه‌های بادی در یک شبکه قدرت زیاد باشد (به صورت معمول بیشتر از ۱۰./ بار پیک)» برنامه‌ریزی تولید (پیش بینی مقدار ظرفیت رزرو مورد نیاز) در نیروگاه‌های سنتی آن شبکه عموما بر اساس توان پیش‌بینی‌شده نیروگاه‌های بادی انجام می‌گیرد[۳۰۱۳-۱]. بر این اساس, حداکثر نرخ تغییر توان نیروگاه بادی باید به اندازه‌ای باشد که منابع دیگر موجود در شبکه بتوانند افزایش/کاهش توان را در زمان مناسب و با در نظر گرفتن یک مقدار منطقی به عنوان رزرو چرخان پاسخ دهند. شکل (۳-۱) اعمال محدودیت بر روی نرخ تغییر توان خروجی یک نیروگاه بادی را نمایش می‌دهد. مقدار مجاز 7۵16 ۳۵10 نیروگاه بادی در یک شبکه با انجام مطالعه بر روی شبکه مورد نظر به دست می‌آید. در مرجع [۲]. مطالعاتی که توسط شرکت ۲1۵۲7 ۳.00 بر روی شبکه‌ی ایالت ۳.00 آلمان انجام شده مورد بررسی قرار گرفته است. در این گزارش ذکر شده است که در مطالعات سال ۲۰۰۲ تفاوت‌هایی میان توان پیش‌بینی‌شده برای باد و توانی که تولید شده است وجود دارد. با توجه به این مطالعات, حداکثر نرخ تغییر توان در یک بازه زمانی ۶ ساعته در حدود ۱۰ مگاوات بر دقیقه بوده است. اگر همین مقدار نرخ تغییر توان اکتیو را برای شبکه‌ای مانند آن دارای نرخ تغییر توان به مراتب بیش از این مقدار می‌باشند. این میزان تغییرات در توان خروجی نیروگاه‌های بادی به راحتی توسط همین نیروگاه‌های آبی قابل جبران می‌باشند. در نتیجه. اعمال محدودیت بر روی نرخ تغییرات توان خروجی نیروگاه‌های بادی بر اساس نیاز شبکه انجام می‌گیرد. مطالعات انجام گرفته بر روی شبکه‌ی بریتیش کلمبیا نشان می‌دهند که با توجه به حضور نیروگاه‌های آبی با نرخ تغییر بیش از چند ۱۰۰ مگاوات بر دقیقه. تعیین محدودیت بر روی نرخ تغییر توان اکتیو نیروگاه‌های بادی عملا تاأثیری بر عملکرد شبکه ندارد. بر 1 ۵۱۵ هط * 70 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ پیوست دوم: الزامات توان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاز برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها مبنای دستورالعمل کبک نیز ۲۵16 1۵۲0 برای نیروگاه بادی تنها در صورت نیاز با تشخیص اپراتور شبکه تعیین می‌شود [۳]. با این وجود. آلبرتا مقدار ۱۰/ توان اکتیو خروجی بر دقیقه را به عنوان حداکثر نرخ تغییر توان خروجی نیروگاه‌های بادی تعیین کرده است ‎.]٩[ 7 ان ۳ 141۱۱۵۲۵۵ سا یی شکل (۳-۱): اعمال محدودیت بر روی نرخ تغییر توان خروجی یک نیروگاه بادی ایرلند: بر اساس دستورالعمل ایرلند. مزرعه بادی باید قادر باشد نرخ تغییرات توان خروجی خود را بر مبنای نرخ حداکثری (مگاوات بر دقیقه) که اپراتور سیستم انتقال تعیین می‌کند تنظیم کند. در دستورالعمل ایرلند. دو نرخ تغییر توان حداکثر تعیین می‌شود. مقدار اول به متوسط نرخ تغییرات توان بر حسب مگاوات در یک دقیقه اعمال می‌شود. مقدار دوم به متوسط مگاوات بر دقیقه در طول ۱۰ دقیقه اعمال می‌شود. این محدودیت‌های نرخ تغییر توان باید برای تمام شرایط شامل نرمال, راه‌اندازی و خاموشی اعمال شود. این آمکان وجود دارد که هر کدام از خروجی حداقل ۶۰ روز کاری قبل از تاریخ عملکرد مزرعه بادی توسط اپراتور سیستم انتقال مشخص می‌شود. گرفتن یک فرصت دو هفته‌ای برای مزرعه بادی, تنظیمات جدید را به نیروگاه بادی ابلاغ می‌کند. در دستورالعمل آفریقای جنوبی نیز مشابه ایرلند دو نرخ در بازه‌های یک و ۱۰ دقیقه‌ای برای حداکثر تغییر توان در دقیقه تعیین می‌شود. این نرخ‌ها توسط اپراتور سیستم تعیین می‌شوند؛ اما تأکید شده که این مقدار نباید از ۵۰ مگاوات بر هند: بر مبنای دستورالعمل هند. تمام مزارع بادی بزرگ‌تر از ۵۰ مگاوات باید قابلیت کنترل نرخ تغییر توان خروجی خود را داشته باشند. مشابه ایرلند. دو نرخ حداکثری برای تغییر توان در بازه‌های یک دقیقه‌ای و ۱۰ دقیقه‌ای تعیین می‌شود. در دستورالعمل هند. نرخ تغییر توان برای مزارع کوچک‌تر از ۱۵۰ مگاوات با یک ضریب -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل نوا ن اکتی و -ف رکانس ۹ (که در دستورالعمل مشخص شده) متناسب با ظرفیت نصب‌شده است. برای مزارع بزرگ‌تر از ۱۵۰ مگاوات - فارغ از اندازه ظرفیت نصب‌شده - این نرخ یک مقدار ثابت و تعیین‌شده است [۸]. دانمارک: در دانمارک. تمام مزارع بادی بزرگ‌تر از ۱/۵ مگاوات ملزم به داشتن قابلیت تنظیم نرخ تغییر توان می‌باشند. اندازه‌ی نرخ حداکثر توسط اپراتور شبکه مشخص می‌شود. اگر نیاز به تغییر این نرخ وجود داشته باشد. این تغییر باید در مدتی بین ۲ تا ۳۰ ثانیه پس از دریافت دستور از اپراتور شبکه اعمال شود [۱۱]. (توضیح بیشتری در مورد این نرخ داده نشده است.) شمال آروپا: در دستورالعمل کشورهای شمال آروپاء برای افزایش توان اکتیو خروجی محدودیتی برابر ۱۰/ توان نامی توربین بادی بر دقیقه در نظر گرفته شده است. با این وجود. توربین‌های بادی برای کاهش توان اکتیو خروجی خود. تنها در زمانی که با دستور اپراتور شبکه ملزم به کاهش توان اکتیو خروجی خود می‌شوند می- بایست با همین نرخ توان اکتیو خروجی خود را کاهش دهند [۱۲]. آلمان: در دستورالعمل آلمان, نرخ حداکثر برای تغییرات توان مزرعه بادی در شرایط کلی مشخص نشده؛ اما اشاره شده که در حالتی که اپراتور شبکه دستوری مبنی بر تنظیم توان بر روی یک مقدار مشخص را صادر می - کند. مزرعه بادی باید با سرعت حداقل "۱۰/ ظرفیت نقطه اتصال بر دقیقه" توان خود را به آن مقدار افزایش با ۳-۱-۱- مشارکت در کنترل فرکانس برای کنترل فرکانس, ژنراتورها باید بتوانند در دوره‌های زمانی کوتاه» توان خروجی خود را برمبنای تغییرات فرکانس سیستم تنظیم کنند. این در واقع متعادل کردن تولید و مصرف در یک دوره زمانی کوتاه است تا فرکانس همان‌طور که اشاره شد. مشارکت در کنترل فرکانس نیازمند این است که ژنراتور بتواند توان خروجی خود را تنظیم کند؛ در نتیجه تمام مولدها برای کنترل فرکانس مناسب نیستند و قابلیت این کنترل نیز متفاوت است ۳۱]. قابلیت ژنراتور بادی برای کنترل فرکانس به طور مشخص به شرایط باد وابسته است؛ به این دلیل که بدون باد توان خروجی برای تنظیم شدن در کار نخواهد بود. مسأله‌ی دیگر نوع توربین بادی است. ژنراتورهای بادی 0 ۳۵10۲ 0286 212160 الهاد (که دیگر قدیمی شده‌اند) نمی‌توانند توان خروجی خود را کنترل کنند و توربین‌های مجهز به تنظیم‌کننده‌ی زاویه" می‌توانند توان خود را کنترل کنند [۳]. " ۳6 ۲۵2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ پیوست دوم: الزامات نوان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها از آنجا که فرکانس یک شاخص سراسری" در شبکه قدرت محسوب می‌شود. تمام ژنراتورها در هر نقطه از شبکه می‌توانند بر روی آن تأثیر بگذارند. نیروگاه‌های بادی اساساً هنگامی در کنترل فرکانس شبکه قدرت مشارکت می‌کنند که ضریب نفوذ آن‌ها در شبکه بیش از ۱۰ بار پیک باشد [۱۳۳]؛ به این دلیل که در ضریب نفوذ کمتر از این مقدار عملاً تأثیر آن‌ها بر شبکه از نقطه نظر فرکانس قابل چشم‌پوشی است [۳۰۱۳]. در آمریکای شمالی (ایالات متحده و کانادا)» به صورت کلی چنین قابلیتی برای نیروگاه‌های بادی در نظر گرفته نمی‌شود. دلیل اصلی آن نیز تأثیر اندک نیروگاه‌های بادی بر شبکه به دلیل ضریب نفوذ پایین آن‌هاست. در بسیاری از مناطق کاناداء از جمله بریتیش کلمبیاء به دلیل وجود نیروگاه‌های برق‌آبی فراوان با ظرفیت بالاء نیازی به مشارکت دادن نیروگاه- های بادی در کنترل فرکانس حس نمی‌شود. در کبک نیزء این قابلیت برای نیروگاه‌های بادی ضروری دانسته نشده است [۳]. تنها در آلبرتاء نیروگاه‌های بادی در هنگام افزایش فرکانس از مقدار مجاز موظف به کاهش توان اکتیو خروجی خود براساس یک مقدار تعیین‌شده توسط اپراتور سیستم انتقال می‌باشند ‎.]٩[ نحوه‌ی مشارکت نیروگاه بادی در زمینه‌ی کنترل فرکانس معمولاً با "منحنی توان اکتیو(/)-غرکانس" مشخص می‌شود. شکل (۴-۱) این منحنی را در کلی‌ترین حالت نمایش می‌دهد. در محدوده‌ی فرکانسی که نیروگاه باید به شبکه متصل باقی بماند. سه ناحیه‌ی کنترلی متفاوت وجود دارد. ناحیه اول که مربوط به افت فرکانس از محدوده مجاز است. ناحیه کنترل اولیه ‏ است که در آن نیروگاه بادی» متناسب با افت فرکانس» توان خروجی خود را تا مقدار حداکثر قابل تولید افزایش می‌دهد. در ناحیه دوم, فرکانس در محدوده‌ی مجاز قرار دارد؛ این ناحیه یک باند مرده کنترلی است که در آن نیروگاه درصد توان ثابت یا مقدار ثابتی را به دستور اپراتور سیستم انتقال تولید می- کند. در ناحیه سوم که فرکانس از مقدار مجاز بیشتر شده است. نیروگاه بادی. متناسب با افزایش فرکانس. توان اکتیو خروجی خود را کاهش می‌دهد. برای اینکه نیروگاه بادی بتواند در ناحیه کنترل اولیه عمل کند. در شرایط نرمال» درصدی از توان اکتیو باید به صورت رزرو چرخان کاهش یابد. این مقدار در نمودار (۴-۱) با پارامتر "توان رزرو" ( وی مشخص شده است. بنابراین» به صورت کلی, کنترل فرکانس در شبکه قدرت در دو مد متفاوت انجام می‌گیرد: ۱- زمانی که فرکانس سیستم از حد مجاز بیشتر است (کنترل در ناحیه سوم) ۲- زمانی که فرکانس از حد مجاز کمتر است (کنترل در ناحیه اول). 9 2102| 10 : ۲۳۲۱۵۲۷ 00۳۵| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل توان اکتیو-ف رکانس ۱ محدوده فرگانسی که تیروگاه باید متصل به تیکه باقی بماند فرگاتس ۱-۳-۱-۱ کنترل فرکانس در فرکانس‌های بیشتر از حد مجاز زمانی که تولید توان اکتیو در یک شبکه از مصرف آن بیشتر می‌شود. فرکانس شبکه افزایش می‌یابد؛ در این شرایط. برای بازگرداندن فرکانس به محدوده‌ی نرمال, ژنراتورهای موجود در شبکه باید توان اکتیو خروجی خود را کاهش دهند. مشارکت ژنراتورهای بادی در کاهش توان خروجی در زمان افزایش فرکانس در دستورالعمل بسیاری از کشورهای آروپایی» که دارای نفوذ توان بادی بالا (عموماً بیشتر از ۱۰/ بار پیک) می‌باشند. به صورت یک الزام قید شده است. در آمریکای شمالی, تنها در دستورالعمل آلبرتا قید شده است که در مواقع اضافه فرکانس, اپراتور سیستم انتقال به نیروگاه بادی دستور کاهش توان اکتیو خروجی می‌دهد ‎.]٩[ شکل (۵-۱) منحنی توان اکتیو(/)-فرکانس مورد استفاده برای نیروگاه‌های بادی در سطح ولتاژ بالاتر از ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر از ۱۰۰ مگاوات در دستورالعمل آلمان را نمایش می‌دهد. مطابق این منحنی, مزرعه بادی تا فرکانس ۵۰/۲ باید حداکثر توان خروجی را به شبکه تزریق کند. در فرکانس بالاتر از ۵۰/۲ مزرعه بادی باید قادر باشد با شیب مشخص ۴۰/ (هرتز/توان حداکثر) توان خروجی خود را کاهش دهد. در فرکانس بالاتر از 4۵۱/۵ مزرعه بادی از مدار خارج می‌شود. باید توجه کرد که در صورت تجاوز فرکانس از ۵۰/۳ توان باید مطابق با شکل (۵-۱) کاهش یابد تا منجر به کاهش فرکانس شود؛ اما زمانی که روند افزایش فرکانس متوقف شد و فرکانس -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ پیوست دوم: الزامات توان اکتیو. ف رکانس» نوان راکتیو و ولتاز برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها شروع به کاهش کرد. توان در آخرین مقدار خود قبل از آغاز کاهش فرکانس باقی می‌ماند تا فرکانس به ۵۰/۰۵ برسد. در این صورت. حرکت صعودی " (افزایش توان متناسب با کاهش فرکانس طبق شکل (۵-۱)) مجاز خواهد 72 50.2 ۲۶۶ درم ,8 ۸۳-4096 م4 ی 2 30 را تغییر (کاهش) دهد [۷]. 2 51,5 ک ور ۳2 ۹0,2 ۷/۳۵ ۸۵ - 20 ۵, 2۷31300 0۲۲۵۲۹۱۷ ۵00۷۵۲ برطظ 1 ۵00۷۷۵۲ طر۸۵ /( 0 9۲8 بریرم/ 0 ۳22 ۹02 گ و7 ۶ ۳2 7/5 ۵4و۲۵ ۱۱۵ 0 1۲۵۲۱ ۵1860021100 ۳2 51,5 2 موم 200 4/5 وزرا ۷۷۹۵ شکل (۵-۱): منحنی توان اکتیو(/) -فرکانس نیروگاه‌های بادی در سطح ولتاز بالاتر از ۱۱۰ کیلوولت و ظرفیت بالاتر از ۱۰۰ مگاوات در دستورالعمل آلمان (۷۸۲ ۲. 0۳) نحنی توان اکتیو(./)-فرکانس در دستورالعمل هند نیز در شکل (۶-۱) نمایش داده شده است. در این منحنی. مزارع بادی در فرکانس‌های بالاتر از ۵۰/۳ موظف به کاهش توان خروجی خود با یک شیب مشخص می‌باشند که مقدار از دستورالعمل شبکه انتقال هند (1۳06) استخراج شده است. همان‌طور که در شکل (۶-۱) مشاهده این می‌شود. نیروگاه‌های بادی در هند موظفند در شرایط نرمال توان حداکثر خود را تولید کنند [۸]. 1 00 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل توان اکتیو-ف رکانس ۳ ه‌ِ ۳ 1۱009۵ پ 0 4 به ۳ ی ۳ 506 0 زا [ (ه 1 ۱ 0 ی ۵ ۵ 096 475 503 51 5 2 ۴۲۵۵۱ شکل (۶-۱): منحنی توان اکتیو(/)-فرکانس در دستورالعمل هند ایرلند نیز به دلیل رشد بالای مزارع بادی یکی از کشورهای پیشرو در زمینه‌ی تعیین استاندارد برای نیروگاه‌های بادی است. شکل (۷-۱) "منحنی توان اکتیو (/)-فرکانس" مورد استفاده در دستورالعمل ایرلند را نمایش می - دهد. بر خلاف مشخصه‌های قبلی. مشخصه استفاده‌شده در ایرلند دارای مقادیر ثابت نیست. نقاط عملکردی که مختلف, با توجه به مکان قرارگیری آن‌هاء می‌توانند متفاوت باشند [۱۰]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ پیوست دوم: الزامات توان اکتیو. ف رکانس» نوان راکتیو و ولتاز برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها ۱ 0 880 6 > ند ن ا 0 واه > 8 ۵ ۵6 ۵65 6.2 : 0 > ۳ تن ۳ 0 53 52 51 50 49 48 47 ([۲۱2) ۲۲۵۵۵۲۵۷ شکل (۷-۱): نمونه منحنی توان اکتیو(/) -فرکانس در دستورالعمل ایرلند همان‌طور که در شکل مشخص شده» در شرایطی که فرکانس سیستم انتقال در محدوده‌ی نرمال قرار داردء مزرعه بادی باید توان خروجی بر مبنای خط ع-[ را تولید کند. زمانی که فرکانس بین نقاط 7 و لح قرار دارد.ء درصد توان خروجی مزرعه بادی ثابت است و تغییر نمی‌کند. در شرایطی که فرکانس سیستم انتقال از محدوده‌ی نرمال خارج شده و به نقطه‌ای بالاتر از لح افزایش یافته است. سیستم کنترل فرکانس بر اساس مشخصه‌ی ‏ ۳-(آ--) باید توان خروجی مزرعه بادی را کاهش دهد. در فرکانس‌های برابر یا بیشتر از ۳-(], توان خروجی مزرعه بادی باید برابر صفر گردد. نقاط عملکردی ۸ 8 نج ]و ۳ به ترکیبی از فرکانس سیستم انتقال, توان اکتیو و میزان مرجع کاهش‌یافته‌ی توان اکتیو"" برای مزرعه بادی بستگی دارند. در این دستورالعمل, جدول ۱-۱ (جدول ۷۷۳۱.2 در مرجع ۱۰|( ,> >>> ۳). در این جدول, "۱/160 همان ظرفیت نصب‌شده است. با توجه به اینکه اپراتور سیستم انتقال در هر لحظه سیگنال مربوط به حداکثر توان مجاز خروجی را به اپراتور مزرعه بادی ارسال می‌کند. در واقع اپراتور نیروگاه بادی در هر لحظه دو منحنی توان دارد؛ یکی همان منحنی شکل (۷-۱) و دیگری خط راستی که توان مجاز خروجی را نشان می‌دهد. به ازای هر فرکانس» توان خروجی از میان کمینه‌ی این دو مقدار انتخاب می‌شود. 561-1 61 نما ۱/۷۷ ۱۶ ۲20200 ۳۵۵۳۲ رصن ]/۹ ۱۹ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل توان اکتیو-ف رکانس ۵ جدول (۱-۱): ۱۷۲1.2 از دستورالعمل ابرلند (م1) ۳۵۷۷۵۲ ۸۲۸۱۷۵ ۸۷3/۱۵۵۱۵ ی ۳۳۴ 27) ۴۲۵۹۷۵۲۵۷ ۱۳ سک ۴۹ ۳1۳ یی 7 ۸۲1۱۱۷۵ گ ۳۲۵۷۵۲۱۵۷ (/5۷516 310 1۲33/7715 :۷/۴۳1۰.2 ما30] تغییرات مورد نیاز برای توان خروجی مزرعه بادی باید ترجیحاً بر روی مجموعه توربین‌های بادی انجام شود و نه از طریق وارد یا خارج کردن تعدادی از توربین‌ها (ایرلند). در شرایطی که فرکانس سیستم انتقال از محدوده‌ی -] ت فراتر رفت. اپراتور سیستم انتقال خروج واحدهای توربین بادی را از شبکه‌ی اصلی می‌پذیرد. هر واحد توربین بادی که از شبکه خارج شد. بلافاصله پس از بازگشت فرکانس به محدوده‌ی کمتر از ۵۰/۲ باید به سیستم متصل گردد. منحنی استفاده‌شده در دستورالعمل آفریقای جنوبی برای توربین‌های بادی نیز کاملاً مشابه ایرلند است [۱۴]. دانمارک: دانمارک نیز مزارع بادی با ظرفیت بیشتر از ۲۵ مگاوات را ملزم به نصب سیستم کنترل فرکانس می- کند. شکل (۸-۱) منحنی سیستم کنترل فرکانسی را که در دستورالعمل دانمارک مشخص شده است نشان می - دهد. در منحنی کنترل فرکانس در دستورالعمل دانمارک. که نسبت به منحنی‌های مشابه دارای جزئیات بیشتری ۷ نقطه‌ی ول تا چا مشخص شده است. هدف اصلی این سیستم کنترل آن است که زمانی که فرکانس سیستم انتقال از مقدار وا تجاوز می‌کند. توان خروجی توربین‌ها کاهش پیدا کند. نقاط ول تا یا به منظور ایجاد یک محدوده برای کنترل اولیه تعیین شده‌اند. در این محدوده همجنین یک باند مرده وجود دارد که در آن درصد توان خروجی ثابت است [۱۱]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ پیوست دوم: الزامات توان اکتیوء ف رکانس, نوان راکتیو و ولتاز برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها ۱ 7۲ ۷6 1اع ۸ ۱ . [ 6001۲۵۱۵ 1 : ۱ : ۱ : | : 6 : 1 : : ۷ ِ : ی ام اه : ما۴ : را 0002 رن رم با : ۱ : یم ۱ : ۰ ۰ ۰ : ۱ زا 3 م50 :۱۹۱ ۱ ۱ : ۱ : نا نج ان دی 1و ی ند من ی و سر نر و و و ات تا تا [۲۷2] باه عبانم ۴ 5200 500 500 410 1500 410 جا با با ۶ 1 شکل (۸-۱): منحنی سیستم کنترل فرکانس در دستورالعمل دانمارک در مد 10۱۱2۲۵ ۱۷110۲ هدف از تعیین نقاط دا تا دلگ ایجاد یک محدوده برای کنترل بحرانی فرکانس-توان اکتیو است. در این محدوده» زمانی که فرکانس از مقدار 5؟ٌ نجاوز کرده باشد. کنترل نزولی ۱ (کاهش توان خروجی مزرعه بادی متناسب با میزان افزایش فرکانس) انجام می‌شود؛ اما کنترل صعودی در این محدوده (افزایش توان خروجی مزرعه بادی متناسب با میزان کاهش فرکانس) تنها زمانی مجاز است که فرکانس سیستم از جدٌ کمتر شده باشد. لازم به ذکر است که در دانمارک. دو منحنی توان- فرکانس (که در شکل‌های ۸-۱ و ۹-۱ نشان داده شده‌اند) تغییر کند (مبنای عمل خود را منحنی مورد نظر اپراتور قرار دهد). براساس دستورالعمل کشورهای شمال اروپا نیز نیروگاه‌های بادی باید مجهز به سیستم کنترل فرکانس باشند که جزئیات آن توسط اپراتور سیستم انتقال مشخص می‌شود [۱۲]. ۲-۳-۱-۱- کنترل فرکانس در فرکانس‌های کمتر از حد مجاز ۱۹40 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل نوان اکتی و -ف رکانس ۷ زمانی که تولید توان اکتیو در یک شبکه از مصرف آن کمتر می‌شود. فرکانس شبکه کاهش می‌یابد؛ در این شرایط. برای بازگرداندن فرکانس به محدوده‌ی نرمال, ژنراتورهای موجود در شبکه باید توان اکتیو خروجی خود را افزایش دهند. نکته‌ی اساسی در مورد نیروگاه‌های بادی این است که آن‌ها باید در شرایط نرمال, توانی کمتر از توان در دسترس خود را تولید کنند تا بتوانند در شرایطی که فرکانس سیستم افت می‌کند. به شبکه توان تزریق کنند. این مسأله به این دلیل مهم است که قسمتی از انرژی بادی قابل تولید از دست می‌رود. در مورد مولدهای دیگرء زمانی که ژنراتور توانی پایین‌تر از ظرفیت نامی خود تولید می‌کند. می‌توان سوخت را ذخیره کرد؛ ولی در مورد باد نمی‌توان انرژی باد را ذخیره کرد و در نتیجه قسمتی از این انرزی در واقع هدر می‌رود [۱:۳]. بنابراین, در حالت کلی استفاده از نیروگاه بادی برای کنترل اولیه فرکانس منطقی به نظر نمی‌رسد. استفاده از نیروگاه بادی در این مد عمومیت کمتری نسبت به حالت اضافه فرکانس دارد. این نوع استفاده از انرژی باد بیشتر در کشورهایی که دارای ضریب نفوذ بالای نیروگاه‌های بادی هستند مرسوم است (از جمله کشورهای در نمودار شکل (۵-۱) که مربوط به شرکت ۸67 ۳.0۸ آلمان است. برای افزایش توان خروجی در شرایطی که بیش از ۱۰۰ مگاوات باید مجهز به کنترل اولیه باشند تا در صورت نیاز و با دستور اپراتور شبکه با افزایش توان در منحنی توان اکتیو (/)-فرکانس ایرلند (شکل(۷-۱)) نیز زمانی که فرکانس سیستم انتقال به کمتر از نقطه‌ی 8 نزول می‌کند. سیستم کنترل فرکانس بر اساس مشخصه‌ی ۸-1 باید توان خروجی مزرعه بادی را افزایش دهد. در شرایطی که فرکانس سیستم انتقال در کمتر از محدوده‌ی نرمال قرار دارد و در حال بازگشت به محدوده‌ی نرمال است. سیستم کنترل فرکانس بر اساس مشخصه‌ی ۸-7 باید توان خروجی مزرعه بادی را کاهش دهد [۱۰]. در دستورالعمل دانمارک. پارامتر وع)وپا به عنوان توان اکتیو رزرو در نمودار توان اکتیو (/)-فرکانس تعریف شده است. مقدار این پارامترء دو حالت را برای استفاده از نیروگاه بادی از نقطه نظر کنترل فرکانس مشخص می- کند. هر چقدر ۳1۶8 بزرگ‌تر باشد. توان اکتیو رزرو برای تزریق به شبکه هنگامی که فرکانس افت می‌کند بیشتر می‌شود؛ در نتیجه محدوده‌ی کنترلی برای فرکانس‌های کمتر از مقدار نامی بیشتر می‌شود. شکل (۹-۱) نموداری را نشان می‌دهد که در آن شیب منحنی‌های دروپ مشابه شکل (۸-۱) است؛ با این تفاوت که افزایش میزان و۳ نسبت به شکل (۸-۱) (1۹۴21۵1101 10۷۷۷۵۲۵ ۸/11۵۲) امکان مشارکت مزرعه‌ی بادی در -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ پیوست دوم: الزامات توان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاز برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها بازیابی فرکانس شبکه در فرکانس‌های کمتر از فرکانس نامی را بیشتر کرده است ( 10۷۱۷/۵۲۵ ۱۷1۵[0۲ 0 هر مزرعه بادی باید قادر باشد با نرخ ۱۰۰-۱۰/ توان نامی توان خروجی خود را تنظیم کند [۱۱]. ۸211۷6 07۲ ۱ : 4۵0 0630 ! : 3 : : : ۱ را را را رگ ال ۱ ال انا ره ع کع رقف سح که هه عا قه عرق و ۰ ی ره ع ع ی ی سل ی اس سیگ وی ی ی کی مگ مه ای ۹ چا سا مر ی ی ها ی 0 ۳۲۲۵۹۱۷ 5200 5110 [0 189 ما 0 40 40 40 [۲۶] و با 5 شکل (۹-۱): منحنی سیستم کنترل فرکانس در دستورالعمل دانمارک در مد 10۱۱۳۸۱۱۵۲۵ ۱12[0۲ ۲-۱- نتیجه‌گیری در این فصل, الزامات مرتبط با کنترل توان اکتیو و توان اکتیو-فرکانس در دستورالعمل‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. همان‌طور که اشاره شد. در دستورالعمل‌های مختلف. مالک یا اپراتور شبکه قدرت محدودیت‌هایی را برای توان اکتیو تمام نیروگاه‌ها مشخص می‌کند. نیروگاه بادی موظف است توان اکتیو خروجی حود ر بر اساس این الزامات تنظیم کند. به طور کلی, می‌توان مجموعه‌ای از توابع محدودکننده و توابع کنترلی را در ارتباط با توان اکتیو تعریف نمود. این - محدودیت بر روی توان اکتیو خروجی - محدودیت بر روی درصد توان اکتیو خروجی (رزرو چرخان) - محدودیت بر روی نرخ افزایش یا کاهش توان اکتیو خروجی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل نوان اکتیو-ف رکانس ۹ - کنترل فرکانس نیروگاه بادی در شرایط افزایش فرکانس - کنترل فرکانس نیروگاه بادی در شرایط افت فرکانس تمام توابع محدودکننده یا کنترلی مورد اشاره در بالا در دستورالعمل‌های مختلف به صورت الزام قید نشده‌اند. از این میان. محدودیت بر روی توان اکتیو خروجی, به این دلیل که بیشتر مرتبط با مسائل امنیت شبکه است. در تمام دستورالعمل‌ها به عنوان یک قابلیت ضروری نیروگاه بادی دانسته شده است. اعمال محدودیت بر روی درصد توان اکتیو خروجی در شرایط نرمال, به منظور ایجاد رزرو چرخان انجام می‌شود؛ اما استفاده از نیروگاه‌های بادی به عنوان تأمین‌کننده‌ی توان رزرو در کنترل فرکانس, تنها در نفوذ بالا قابل توجیه در بسیاری از دستورالعمل‌هاء نیروگاه‌های بادی ملزم به اعمال محدودیت بر روی نرخ افزایش/کاهش توان خروجی خود می‌باشند. البته این محدودیت معمولاً بر روی افزایش توان اکتیو اعمال می‌شود؛ زیرا نیروگاه‌های بادی ذاتا توان اکتیو ثابت تولید نمی‌کنند و در شرایطی که سرعت باد به صورت ناگهانی افزایش پیدا می‌کند. اپراتور شبکه تمایل به محدود کردن نرخ افزایش توان خروجی دارد. لازم به ذکر است که. در کشوری مانند کانادا که دارای نیروگاه‌های فراوان برق‌آبی می‌باشد. نیازی به قرار دادن محدودیت بر روی نرخ افزایش توان حس نمی‌شود؛ دلیل اصلی آن. نفوذٌ پایین نیروگاه‌های بادی نسبت به منابع برق‌آبی در بیشتر مناطق این کشور است. در این شرایط. نیروگاه‌های آبی قادر به جبران نوسانات توان نیروگاه‌های بادی هستند. با این وجود. تعیین نرخ حداکثر برای توان اکتیو یک قابلیت نسبتاً عمومی در دستورالعمل‌ها به شمار می‌رود. فرکانس یک شاخص سراسری در شبکه قدرت می‌باشد؛ از این روء تمام نیروگاه‌ها در سرتاسر یک شبکه می‌توانند بر روی آن تأثیر بگذارند. با این وجود. تمام واحدهای نیروگاهی در یک شبکه قدرت در کنترل فرکانس مشارکت خروجی است. علاوه بر این» ظرفیت نیروگاه عامل اصلی در میزان تأثیر آن بر روی شاخص فرکانس است. در مورد نیروگاه‌های بادی, مطابق استاندارد ۸۷۷۳۸ [۱۳] زمانی که ضریب نفوذ آن‌ها در شبکه بیش از ۱۰/ بار پیک باشد. تأثیر آن‌ها بر روی فرکانس غیرقابل چشم‌پوشی است و باید. مانند نیروگاه‌های سنتی, در کنترل فرکانس مشار کت داشته باشند. در آمریکای شمالی, به دلیل نفوذ پایین. چنین قابلیتی از نیروگاه‌های بادی مورد انتظار نیست؛ در حالی که در بیشتر کشورهای اروپایی که دارای تعداد زیادی مزارع بادی نصب‌شده در شبکه‌ی انتقال خود می‌باشند. کنترل فرکانس یکی از وظایف مهم این نوع نیروگاه‌ها به شمار می‌رود. کنترل فرکانس در دو مد متفاوت انجام می‌شود؛ هنگامی که فرکانس شبکه از مقدار نرمال افزایش می‌یابد. نیروگاه‌های بادی با کاهش توان اکتیو خروجی خود. متناسب با افزایش فرکانس, به بازیابی فرکانس کمک می‌کنند. استفاده از نیروگاه‌های بادی در زمان افت فرکانس مستلزم این است که مقداری از توان اکتیو قابل تولید نیروگاه بادی در شرایط نرمال به -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ پیوست دوم: الزامات نوان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای نیروگاه‌های بادی ا زآن‌ها عنوان رزرو باشد. عموماً کشورهای شمال اروپا به دلیل نفوذ بالای نیروگاه‌های بادی از این نیروگاه‌ها در هر دو مد کنترل فرکانس استفاده می‌کنند. به طور خلاصه. عوامل موْثر در انتخاب یک تابع کنترل توان اکتیو-فرکانس مناسب برای یک شبکه عبارتند از: - ضریب نفوذ نیروگاه‌های بادی در شبکه: در ضریب نفوذ بالای ۱۰/ بار پیک. نیروگاه‌های بادی معمولاً تمام توابع محدودکننده و کنترلی را دارا می‌باشند. در کشورهایی مانند دانمارک. که دارای ضریب نفوذ در حدود ۷۰/ بار پیک هستند. نیروگاه‌های بادی حتی به عنوان منابعی برای ایجاد رزرو چرخان نیز به کار می‌روند [۳]. در مجموع, ضریب نفوذ مهم‌ترین عامل در تعیین نحوه‌ی عملکرد نیروگاه بادی در ارتباط با توان اکتیو می‌باشد. - اتصالات شبکه به شبکه‌های مجاور (و ظرفیت آنها): به هم‌پیوسته بودن در داخل یک شبکه نیز می‌تواند مهم باشد؛ به ویژه در مواردی که تولید و مصرف در یک منطقه تفاوت زیادی داشته باشند. این مسأله در مورد مزارع بادی زیاد اتفاق می‌افتد؛ زیرا بیشتر مناطقی که از لحاظ باد در شرایط خوبی قرار دارند. جمعیت زیادی ندارند و در نتیجه دارای زیربناهای ضعیفی می‌باشند. این مسأله در تگزاس, آلبرتا بادی به عنوان کنترل‌کننده‌ی فرکانس منطقی به نظر نمی‌رسد. در این مسأله نیز شکی وجود ندارد که شبکه‌های انتقالی که به شبکه‌های دیگر متصل هستند. بهتر می‌توانند جوابگوی نفوذ بالای مزارع بادی باشند (مانند دانمارک). کشورهایی مانند اسپانیا نیز به دلیل اتصال ضعیف با شبکه‌های مجاور اساساً نمی‌تواند نفوذ بالای مزارع بادی را تحمل کنند. طبق نظر ۲ات1 (اپراتور شبکه اسپانیا) نفوذ بیش از ۷ منابع بادی برای شبکه اسپانیا مناسب نیست. در چنین شبکه‌هایی, معمولاً تنها تابعی که برای توان اکتیو نیروگاه‌های بادی در نظر می‌گیرند محدودیت بر روی مقدار توان اکتیو خروجی و نرخ تغییرات آن است [۱]. - مشخصه‌های شبکه: در مناطقی که نیروگاه‌های جایگزین برای تأمین فرکانس (مانند نیروگاه‌های برق‌آبی که در کانادا فراوان است) وجود داردء معمولاً از نیروگاه‌های بادی در کنترل فرکانس استفاده نمی‌شود؛ مگر اینکه ضریب نفوذ آن‌ها در شبکه بسیار بالا باشد. - میزان در دسترس بودن و پروفایل باد: در کشورهایی مانند اسپانیاء که در فصول مختلف وضعیت کلی باد بسیار متغیر است. تنها توابعی که برای توان اکتیو در نظر گرفته می‌شود. محدودیت بر روی مقدار توان اکتیو و نرخ تغییرات آن است [۱]. جدول (۲-۱)» کنترل توان اکتیو در دستورالعمل‌های مختلف را با هم مقایسه می‌کند. در این جدول, توابع ذکرشده برای سطوح ولتاژ یا توان به شرح زیر می‌باشند: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول: کنترل نوان اکتیو-ف رکانس ۳ استان‌های کانادا: سطح ولتاز ۶۶ کیلوولت یا بیشتر و سطح توان ۵۰ مگاوات یا بیشتر آلمان: سطح ولتاژ ۱۱۰ کیلوولت یا بیشتر و سطح توان ۱۰۰ مگاوات یا بیشتر دانمارک: سطح توان ۲۵ مگاوات یا بیشتر جدول (۲-۱): مقایسه‌ی توابع کنترل توان اکتیو در دستورالعمل‌های مختلف قابلیت‌های مورد اشاره در ارتباط با کنترل توان اکتیو-فرکانس در این فصل, قابلیت‌هایی است که یک نیروگاه بادی باید برای اتصال به شبکه دارا باشد. بر این اساس, این قابلیت‌ها به عنوان دستورالعمل اتصال به شبکه نیروگاه‌های بادی مطرح می‌شوند. قبل از اتصال نیروگاه بادی به شبکه‌ی قدرت. تست‌های مرتبط با توان اکتیو- فرکانس بر روی سیستم کنترلی نیروگاه انجام می‌شود و در صورت عملکرد صحیح. اجازه‌ی اتصال نیروگاه به -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم کنترل وان راکتیو- و لناز -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتی و -ولتاز ۳۵ مقدمه برخلاف توان اکتیو. توان راکتیو را نمی‌توان در مسافت‌های طولانی انتقال داد و به همین دلیل, نیازمندی‌های مرتبط با توان راکتیو باید به صورت محلی مورد توجه قرار گیرند [۱۵]. کنترل توان راکتیو معمولاً با کنترل ولتاژ سیستم انتقال و تقاضای توان راکتیو بارها مرتبط است. قابلیت‌های تنظیم توان راکتیو معمولاً به صورت کنترل ضریب تون یا کنترل توان راکتیو خروجی به مگاوار در هر دو حالت پیش‌فاز و پس‌فاز مطرح می‌شوند. البته بیشتر ژنراتورها تمایل دارند به شبکه توان راکتیو تزریق کنند [۳]. قابلیت‌ها بیشتر با مسأله‌ی تنظیم ولتاژ گره خورده تا جبران توان راکتیو بار [۵-۳۰۱]. در مورد ژنراتورهای سنکرون معمولا اپراتورها یک محدوده برای ضریب توان مورد نیاز تعیین می‌کنند و ژنراتور موظف است مطابق دستور اپراتورء توان راکتیو خود را در این محدوده حفظ کند. مسأله‌ی تغییرات ولتاژ در سیستم‌های توزیعی که مزرعه بادی به آن متصل است. معمولاً با استفاده از مزرعه بادی در مد ضریب توان ثابت (برای جبرآان اثر توأن اکتیو تزریقی به شبکه بر روی ولتاز) برطرف می‌شود؛ اما در سیستم‌های انتقال, مسأله‌ی توان راکتیو و ولتاژ بحرانی‌تر است [۳]. به عنوان مثال, در تگزاس, انتقال مقدار زیادی توان تولیدشده توسط نیروگاه‌های بادی در یک مسافت طولانی از غرب به شرق. منجر به پدید آمدن مشکلات جدی در رمینه کنترل ولاز شده است. برای برطرف شدن آن. نصب ادوات جبران‌سازی توان راکتیو از جمله خازن - در سیستم انتقال پیشنهاد شده است |۳]. علاوه بر آن. دستورالعملی در دست آماده‌سازی است که مطابق آن. مزارع بادی باید قادر باشند در یک محدوده‌ی ضریب توان مزارع بادی ولتاژ شبکه را مونیتور و بر اساس آن توان راکتیو خروجی خود را تنظیم می‌کنند. مطالعات اولیه بر روی مزارع بادی واقع در منطقه 00 ۳402 نیز نشان می‌دهند که کنترل ولتاژ یک مسأله‌ی جدی است و توربین‌های بادی و مزارع بادی که قادر باشند توان راکتیو خروجی خود را به منظور کنترل ولتاز در یک نقطه‌ی دور تنظیم کنند مورد نیاز است [۳]. توان راکتیو داشته باشد و دوم اینکه محدوده‌ی مورد انتظار تولید/مصرف توان راکتیو توسط نیروگاه بادی باید مشخص شود. این دو مبحث در این فصل مورد بررسی قرار می‌گیرند. شکل (۱-۲) نحوه‌ی اتصال توربین بادی به شبکه را نمایش می‌دهد. در این شکل, سه نقطه برای اندازه‌گیری ولتاژ و ضریب توان مشخص شده است. نقطه ی ۸ سمت ولتاز بالای ترانسفورماتور توربین, نقطه‌ی ۷ سمت ولناز -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ پیوست دوم: الزامات توا ن اکنیو. ف رکانس. توان راکنیو و ولناژ برای واحدهای بادی پایین ترانسفورماتور شکه و نقطه‌ی 7 سمت ولاز بالای ترانسفورماتور شبکه می‌باشند. اندازهگیری ولتاز 9 ضریب توان در دستورالعمل‌های مختلف در یکی از دو سمت ترانسفورماتور شبکه انجام می‌گیرد. در این میان. تنها در ایرلند. به دلیل وجود تپ بر روی ترانسفورماتور شبکه. اندازهگیری ولاز 9 ضریب توان در دو نقطه‌ی متفاوت انجام می‌گیرد. جدول (۱-۲) نقاط آندازه‌گیری در دستورالعمل‌های مورد بررسی در این گزارش را مشخص می‌کند. ْ 2 ۷ 2 ۱ ۱۵0 61۵ ۷ ۷۳/۲ ی و و و هت وا ۱ ۱ 0۱810 شکل (۱-۲): نحوه اتصال نیروگاه بادی به شبکه انتقال جدول (۱-۲): نقاط اندازه‌گیری ولتاژ و ضریب توان در دستورالعمل‌های مختلف شمال اروپا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولناژ ۳۷ ۱-۲- مدهای کنترل توان راکتیو -ولتاز همان‌طور که پیشتر اشاره شد. کنترل توان راکتیو نیروگاه‌های بادی در سطح انتقال بیشتر با هدف تنظیم ولتاز انجام می‌شود تا برآورده کردن نیازهای راکتیو بار [۳]. تنظیم ولتاژ در سیستم‌های قدرت رابطه‌ی مستقیم با کنترل توان راکتیو دارد. با توجه به نفوذ نیروگاه‌های بادی در سطوح ولتاژ فشار قوی شبکه قدرت. در دستورالعمل‌های جدید. این انتظار از مزارع بادی وجود دارد که به آندازه‌ی ژنراتورهای سنکرون دارای قابلیت‌های باشد؛ در حالی که میزان تأثیر تزریق توان راکتیو بر روی سطح ولتاژ به ظرفیت اتصال کوتاه شبکه بستگی دارد یا توان راکتیو در نقطه‌ی اتصال مزرعه بادی به شبکه تعریف کند. با توجه به اینکه توابع کنترلی ولتاژ و توان راکتیو دو به دو به یکدیگر وابسته هستند" . در نتیجه در هر لحظه تنها یکی از سه تابع زیر می‌تواند به سیستم در این حالت. توان راکتیو خروجی. مستقل از توان اکتیو نیروگاه» در یک مقدار مشخص تثبیت می‌شود. مررعه بادی باید بتواند سیگنال مرجع توان راکتیو را با یک دقت مشخص دریافت کند و مشابه توان اکتیو توان راکتیو خود را در این مقدار تثبیت کند. شکل (۲-۲) توابع کنترل توان راکتیو و ضریب توان را نمایش می‌دهد. ۱ ۹۵۱-1 * ۳۵۳۵|۱۷ 6 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی ۵ ه۷ا امش ا70ا 0۲ 0 ۵۱ ام 13010۲ ۲۳۵۲ ۰ ۱ ۰ ۰ 02۳2۲3108 1 1 ۹ ۰ ۱۳3۵ ۵ رازه مه ۵ او دنه ات 10 ۳۵۵۷۵ ۲ شکل (۲-۲): توابع کنترل توان راکتیو و ضریب توان ۳-۱-۲- تنظیم ولتاز در سطح انتقال, استفاده از نیروگاه‌های بادی در این مد عمومیت بیشتری نسبت به حالت‌های قبلی (مگاوار ثابت و ضریب توان ثابت) دارد. یکی از دلایل آن این است که مزارع بادی معمولاً در نقاط دور از مصرف احداث می- شوند؛ خطوط طولانی میان تولیدکننده و مصرف‌کننده و افزایش تلفات یا افزایش احتمالی ولتاژ- در نتیجه عبور توان راکتیو- سبب می‌شود که نیروگاه‌های بادی ملزم به تنظیم ولتاژ خروجی خود در نقطه‌ی اتصال با شبکه شوند [۵]. مقدار مرجع ولتاژ توسط اپراتور شبکه مشخص می‌شود. ولتاژه در هر سیستم انتقال,ء یک محدوده مشخص بین ولتاژز حداقل و حداکثر دارد. این امکان باید وجود داشته باشد که از منحنی دروپ ولتاژ-توان راکتیو بدین ترتیب. ولتاز نقطه اتصال با شیب مشخص و متناسب با توان راکتیو خروجی تنظیم می‌شود. شکل (۲-۲) تابع کنترل ولتاژز نقطه‌ی اتصال نسبت به توان راکتیو را نمایش می‌دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاژ ۳۹ تن ۵ ۱ ۱۵۴ اوه دت 0 ا 0/1 1۲ ع6لانده ۴ 0 0 شکل (۳-۲): کنترل ولتاژ نقطه‌ی اتصال نسبت به توان راکتیو تنظیم ولتاژ عموماً به دو طریق انجام می‌شود: ۱)‌تنظیم‌کننده‌ی خودکار ولتاژ" و ۲)تپ ترانسفورماتور. البته تنظیم‌کننده خودکار ولتاژ ممکن است قابل اجرا بر روی تمامی انواع توربین‌ها نباشد؛ در این شرایط معمولاً "چگونگی" تنظیم ولتاژ نقطه اتصال مزرعه بادی به شبکه بر عهده اپراتور مزرعه بادی گذارده می‌شود ]1 آمریکای شمالی: مطابق دستورالعمل آلبرتاء وجود ۸۷1۵ برای نیروگاه‌های بزرگ‌تر از ۱۰ مگاوات الزامی است. تمام مزارع بادی باید مجهز به سیستم تنظیم‌کننده ولتاژی باشند که بتواند ولتاژ را از ۹۵/ تا ۱۰۵/ تنظیم کند. نقطه تنظیم توسط اپراتور شبکه مشخص می‌شود. تمامی توابع کنترلی توان راکتیو نیز باید زیر نظر سیستم تنظیم کننده‌ی ولتاژ باشند. در بند ح در این دستورالعمل ذکر شده که سیستم تنظیم‌کننده ولتاژ فقط باید در مد کنترل ولتاژ کار کند و مجاز به عملکرد در مدهای دیگر (ضریب توان ثابت یا توان راکتیو ثابت) نمی‌باشد. گونه‌ای باشد که در صورت تغییر پله در مرجع ولتاژ توان راکتیو خروجی در مدت زمانی بین ۰/۱ تا ۱ ثانیه به مقدار ۹۵/ برسد. این تنظیم‌کننده‌ی ولتاژ باید در محدوده‌ی ضریب توان حداقل ۰/۹۵ پیش و پس‌فاز کار کند. تأکید شده است که نیروگاه‌های بادی باید در تنظیم ولتاژ در شرایط عادی و غیر عادی مشارکت داشته باشند [۹]. ایرلند: تمامی مزارع بادی باید مجهز به سیستم ۸۷1۹ مشابه ژنراتورهای سنکرون باشند. این سیستم باید بتواند اه -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. توان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی دقیقه بعد از دریافت مقدار مرجع ولنتاژ از اپراتور سیستم انتقال, ولتاژ را بر روی این مقدار تثبیت کند. همچنین. شیب سیستم تنظیم ولتاژ باید بتواند بین ۰ تا ۱۰ درصد تغییر کند. این مقدارء بسته به نیاز شبکه. توسط اپراتور سیستم انتقال از ۶۰ روز قبل تعیین و به مزارع بادی اعلام می‌شود. تنظیم ولتاز در سمت ولتاز بالای ترانسفورماتور شبکه انجام می‌گیرد [۱۰]. آلمان: اپراتور شبکه می‌تواند برای نیروگاه‌های متصل به شبکه‌ی ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر» مرجعی برای ضریب توان یا توان راکتیو خروجی یا ولتاز ترمینال ژنراتور تعیین کند. این مرجع. می‌تواند به صورت یک برنامه زمان‌بندی با به صورت به‌هنگام به ژنراتورها ابلاغ شود. در شرایط به‌هنگام. پس از دریافت دستورء نیروگاه موظف است که در خاص. حتی می‌تواند خارج از محدوده‌ی مجاز ضریب توان-ولتاژٌ باشد [۷]. دانمارک: در دانمارک. اپراتور شبکه ممکن است در هر لحظه مقدار مرجعی را برای هر یک از سه پارامتر ذکرشده به نیروگاه ارسال کند. نیروگاه بادی موظف است در زمانی بین ۲ تا ۳۰ ثانیه. مرجع توان راکتیو با ضریب توان را بر روی مقدار خواسته‌شده تنظیم کند. همچنین, اگر مقدار مرجع ولتاز نیز به دستور اپراتور شبکه تغییر کرد. اپراتور نیروگاه باید این مرجع را در زمانی بین ۲ تا ۱۰ ثانیه بر روی مقدار جدید تنظیم کند [۱۱]. هند: در دستورالعمل هند. هدف اصلی از جبران‌سازی توان راکتیو. عملکرد مطمئن و بدون مشکل شبکه و بهبود پروفایل ولتاز عنوان شده است. براساس این دستورالعمل, تمامی نیروگاه‌های بادی باید مجهز به سیستم تنظیم ولتاژ باشند؛ به طوری که قادر باشند با دریافت سیگنال از اپراتور شبکه. ولتاژ را بر روی مقدار مرجع تعیین‌شده آفریقای جنوبی: بر اساس دستورالعمل آفریقای جنوبی» نیروگاه بادی در تمام سطوح ولتاژ باید مجهز به سیستم تنظیم ولتاژ با عملکرد پیوسته باشد که بتواند ولتاژ نقطه‌ی اتصال به شبکه" را بر روی مقدار مرجع تعیین‌شده در بازه‌ی ۹۰ تا ۱۱۰ درصد تنظیم کند. همچنین, نیروگاه‌های کوچک‌تر از ۲۰ مگاوات باید قادر باشند در مد توان راکتیو ثابت عمل کنند. در مورد نیروگاه‌های بزرگ‌تر از ۲۰ مگاوات توضیحی داده نشده است [۱۴]. شمال آروپا: بر اساس دستورالعمل کشورهای شمال آروپاء تمام نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۱۰۰ مگاوات باید بتوانند در هر سه مد آشاره‌شده در بالا توان راکتیو خود را تنظیم کنند. در مورد نیروگاه‌های کوچک‌تر از ۱۰۰ مگاوات. الزامات توان راکتیو با تصمیم اپراتور شبکه و براساس شرایط محلی می‌تواند تغییر کند. سیستم کنترل توان راکتیو باید خودکار و پیوسته" باشد [۱۲]. 0۳ ۲۳۹۵۱۵۸۱۲ 000 0 ۳60 ۳۵۵۲۵۲ ۲۵۳۵۵ 68 ۳-0101 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاژ ۳ شایان ذکر است که جبران‌سازی توان راکتیو در شرایطی که تولید توان توسط مزرعه بادی زیاد است. می‌تواند از ۲-۲- محدوده ضریب توان مجاز نیروگاه بادی همانند ژنراتورهای سنکرون, انتظار می‌رود که نیروگاه‌های بادی نیز در محدوده مشخصی از ضریب توان کار کنند. در شرایطی که ژنراتورهای سنکرون دارای قابلیت‌های ذاتی خوبی در تولید و کنترل توان راکتیو خود می- باشند. این قابلیت در مورد بسیاری از ژنراتورهای القایی به‌کاررفته در مزارع بادی ضعیف‌تر است. یک ژنراتور القایی. به صورت ذاتی از شکه اصلی 5 خازن‌هایی که بد آن متصل شده توان راکتیو جذب می‌کند. علاوه بر این. خود مزرعه‌ی بادی ممکن است دارای یک شبکه‌ی کابلی قابل توجه با مشخصه‌های راکتیو مختص به خود باشد که این می‌تواند در توان‌های اکتیو متفاوت. بر روی قابلیت‌های راکتیو آن تأثیر گذار باشد [۱۵]. با توجه به نیاز برای هماهنگی نیروگاه‌های بادی با سایر ادوات و زنراتورهای موجود در شبکه. سازندگان توربین و مالکان مزراع بادی باید قابلیت‌های حداقلی را در مورد توان راکتیو برآورده نمایند. این قابلیت‌هاء که معمولاً به صورت یک بازه یا محدوده برای ضریب توان مورد نیاز مطرح می‌شود. می‌تواند توسط خود توربین یا ادوات خارجی متصل به مزرعه بادی (مانند خازن یا ادوات ۲۹5 ۳۸۲) تأمین شود. آنچه مسلم است. هرچقدر قابلیت راکتیو مورد انتظار از نیروگاه بادی بیشتر شود (به این معنی که ژنراتور یا نیروگاه بادی برای اتصال به شبکه ملزم به فراهم کردن بازه‌ی وسیع‌تری از ضریب توان شود هزینه ساخت توربین و احداث نیروگاه افزایش می‌یابد. این افزایش هزینه شامل هزینه ساخت توربین با قابلیت‌های بالاترء افزودن اآدوات جبران‌ساز دیگر به نیروگاه بادی به دلیل قابلیت‌های محدود توربین‌های بادی و حتی تغییر سطح عایقی ادوات نیروگاه و نیاز به طراحی مناسب می‌باشد [۳۰۱۵-۱]. مورد نیاز در ارتباط با توان راکتیو مطلوب مالک نبروگاه بادی نیست. این در حالی است که اپراتور شبکه. برای برآورده کردن نیازهای راکتیو و ایجاد انعطاف در بهره‌برداری از شبکه‌ی خود. تمایل دارد قابلیت‌های بیشتری از نیروگاه‌های بادی درخواست کند. در این زمینه. اپراتور شبکه. برای کاستن از هزینه‌های تحمیلی به مالک نیروگاه, باید حداقل‌های مورد نیاز شبکه‌ی خود در ارتباط با توان راکتیو را در نظر بگیرد و بر این اساس, قابلیت- های حداقلی را از نیروگاه بادی طلب کند. دستورالعمل‌های مختلف. عموماً یک محدوده را برای ضریب توان نیروگاه‌های بادی تعیین می‌کنند. در برخی از دستورالعمل‌هاء این محدوده صرفاً با بیان دو مقدار برای ضریب توان‌های مجاز پیش‌فاز و پس‌فاز مشخص گردیده -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکنیو و ولناژ برای واحدهای بادی ولتاز شبکه و یا در شرایط کم باری و ... مشخص شده است. به صورت کلی, این محدوده به سه شکل در دستورالعمل‌ها مطرح می‌شود: ۱) منحنی توان راکتیو - توان اکتیو ۲) منحنی ضریب توان - توان اکتیو ۲)منحنی ضریب توأن - ولتاز که البته منحنی‌های اول و دوم قابل تبدیل به یکدیگر می‌باشند. ۱-۲-۲- منحنی توان راکتیو-توان اکتیو (یا ضریب توان-توان اکتیو) در این منحنی. قابلیت‌های راکتیو مورد انتظار از نیروگاه بادی در محدوده‌ای متناسب با توان اکتیو خروجی مطرح دستورالعمل‌های آلبرتا و ایرلند در این زمینه استثنا می‌باشند؛ در این دستورالعمل‌هاء قابلیت مورد نیاز توان راکتیو در سمت ولتاز پایین ترانسفورماتور تعریف شده است. در شکل (۲-۲)» محدوده‌ای که برای ضریب توأن شده است. همان‌طور که مشاهده می‌شود. دو نمودار قابل تبدیل به یکدیگر می‌باشند. این منحنی, در کلی‌ترین - تعیین محدوده ضریب توان در بار کامل - تعیین محدوده ضریب توان در بار کم یا بی باری - تعیین محدوده برای دینامیک بودن پاسخ تعیین محدوده برای حداکثر توان راکتیو - تعیین محدوده برای حداکثر توان راکتیو و دوبرول ۴ دهم دم ویر وس 00 050-1 ل( 0-0 رکشت ر نشج شکل (۴-۲): محدوده ضریب توان بر حسب وان اکتیو و توان راکتیو بر حسب توان اکتیو -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاژ ۳ ۱-۱-۲-۲ تعیین محدوده مجاز ضریب توان در بار کامل تمام دستورالعمل‌هاء. محدوده‌ای را برای ضریب توان مجاز یا مورد نیاز پس‌فاز و پیش‌فاز تعیین می‌کنند. در آمریکاء موسسه ۸۷۷۳۸ مقدار ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۵ پس‌فاز را برای ضریب توان نیروگاه‌های بادی تعیین کرده محدوده به کل مزرعه بادی اعمال می‌شود و نه توربین‌ها به صورت جداگانه [۱۳]. البته. ۸۷۷۳۸ اشاره است. این می‌کند که تعیین محدوده برای ضریب توان به شرایط محلی نیز وابسته است و در بسیاری از موارد نیز توانایی مورد نیاز کمتر از این محدوده می‌باشد. در دستورالعمل کبک نیزء محدوده مورد نیاز ضریب تون در بار کامل از ۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۵ پس‌فاز تعیین شده است. قابلیت مورد نیاز در دستورالعمل‌های آلبرتا و انتاریو از محدوده مورد اشاره برای کبک بیشتر است؛ در این دو استان. محدوده‌ی مورد نیاز ضریب توان نیروگاه‌های بادی از ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ‎۰/٩‏ پس‌فاز در بار کامل تعیین شده است. لازم به ذکر است که با توجه به اینکه استان‌های مختلف کانادا دارای دستورالعمل‌های مختص به خود می‌باشند و این دستورالعمل‌ها در موارد متعدد دارای تفاوت‌هایی می‌باشند. در نتیجه یک محدوده ثابت برای ضریب توان مورد نیاز نیروگاه‌های بادی در سراسر کانادا وجود ندارد. با این وجود. نیروگاه‌های بادی با قابلیت ارائه ضریب توان ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ‎۰/٩‏ پس‌فاز می‌توانند در تمام نقاط این کشور به شبکه متصل شوند [۳]. البته. در [۳] اشاره شده است که این محدوده می‌تواند برای مکان‌های مختلف با توجه به قوانین و الزامات هر استان و نیز شرایط خاص محلی تغییر کند. ۲-۱-۲-۲ تعیین محدوده مورد نیاز ضریب وان در بار کم یا بی‌باری تأمین توان راکتیو در بار کم پا بی‌باری برای توربین‌های سرعت متغیرء که با مبدل به شبکه متصل می‌شوند.» رایج است؛ با این وجود. این توربین‌ها لزوماً قادر به حفظ توان راکتیو معادل در خروجی از توان حداکثر تا توان صفر نمی‌باشند. اصرار بر وجود چنین الزامی ممکن است منجر به نیاز برای نصب جبران‌سازهای راکتیو دیگری در مزرعه بادی شود. سوال کلیدی این است که آیا وجود این قابلیت اضافی قابل توجیه است؟ واضح است که با تولید توان» مزرعه بادی باید در کنترل ولتاژ سیستم نیز مشارکت کند؛ با این حال, اگر مزارع بادی از سیستم قدرت حذف شوند. اثر آن شبیه به تولید توان راکتیو صفر در صفر مگاوات خروجی می‌باشد. این نشان می‌دهد که الزام یک نیروگاه بادی به تولید توان راکتیو در بی‌باری به معنی در نظر گرفتن عملکرد آن فراتر از یک تولیدکننده برق است. این ممکن است در نفوذ بالا قابل توجیه باشد؛ اما در نفوذ پایین‌تر به راحتی قابلیت دفاع ندارد [۳]. در دستورالعمل انتاریو و ۸۷۷]:۸ نیز این مسأله به صورت روشن مطرح نشده است. کبک قابلیت توان راکتیو را در کل محدوده‌ی توان اکتیو به عنوان الزام قید می‌کند؛ در حالی که آلبرتا این قابلیت‌ها را در بار کم در صورتی که در دسترس باشد مطلوب می‌داند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی ۳-۱-۳-۲ تعیین محدوده برای دینامیک بودن پاسخ با توجه به این که تأمین توان راکتیو در نیروگاه‌های بادی عمدتاً برای کنترل ولتاژ مورد نیاز است. روشن است که حداقل بخشی از کنترل و بخشی از ارائه توان راکتیو باید دینامیک (سریع) باشد. تمام دستورالعمل‌های موجود. این مسأله را در نظر می‌گیرند که بخشی از توانایی راکتیو مورد نیاز از توربین و بخشی از سایر ادوات جبران‌ساز توان راکتیو تأمین می‌شود. این ادوات. احتمالاً در توربین یا نقطه اتصال به شبکه واقع شده‌اند. ترکیب انواع مختلف توربین‌ها با قابلیت‌های متفاوت در کنار ادوات جبران‌سازء انعطاف‌پذیری بالایی به تأمین توان راکتیو می- دهد. در ۸۷۷۸ قابلیت دینامیک به صورت یک الزام قید نشده است. در مقابل, آلبرتا محدوده‌ای را برای کنترل دینامیک در درون محدوده مورد نیاز ضریب توان مشخص کرده است؛ در آلبرتاء الزامات توان راکتیو در یک بازه‌ی بزرگ‌تر قابلیت راکتیو پیوسته و بازه‌ی کوچک‌تر قابلیت راکتیو دینامیک مطابق شکل (۵-۲) تعریف می‌شود. قابلیت دینامیک. مطابق تعریف ارائه‌شده در این دستورالعمل, به دوره‌های زمانی کوتاه‌مدت تا ۱ ثانیه اطلاق می - شود. این قوانین در آلبرتا برای ژنراتورهای سنکرون هم وجود دارد؛ فقط در مورد ژنراتورهای سنکرون. ولتاژ باید بین ۹۰/ تا ۱۱۰/ باشد [۹]. کبک و انتاریو نیز هر دو قابلیت راکتیو دینامیک را قید می‌کنند. -)0.95 7 -0.985 ۳ 0.95 7 0.9 ۲۵13۳۵0۱۶ ۳۲۵۲۱۱۲۴ 7 0۷3۳1۴ ۳۳3011۷6 42.6 5 4 0.3 2 14.1 0 0.1 (2 0.3 ۱.4 05 (6 ۰ ک1 ۸ ۸1۷ 0۳۵۵۵05 ۰ ۸3۹5 ۷1۷ 8050۲118 (.0۰) ۳۵۱۲۵۳ 16201106 شکل (۵-۲): قابلیت‌های توان راکتیو مورد نیاز در آلبرتا در مجموعء در دستورالعمل‌های آمریکای شمالی (دستورالعمل آمریکا و استان‌های کانادا)» محدوده‌ای که برای توان راکتیو خروجی نیروگاه بادی مشخص می‌شود به صورت ضریب توان پیش‌فاز و پس‌فاز است. نیروگاه باید قادر باشد در این محدوده., فارغ از اینکه در چه مدی کار می‌کند (ولتاز ثابت. مگاوار ثابت یا ضریب توان ثابت) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولناژ ۳۵ ضریب توان خروجی خود را حفظ کند. در این میان, تنها در دستورالعمل آلبرتا محدوده‌ای از ضریب توان مشخص شده که نیروگاه باید قادر باشد. در هر نقطه‌ای از این محدوده. توان راکتیو خود را به صورت دینامیک ۴-۱-۲-۲ تعیین محدوده برای حداکثر توان راکتیو منحنی توان راکتیو-توان اکتیوء در بسیاری از دستورالعمل‌ها به صورت یک منحنی ۷ شکل, که محدوده‌ای را برای ضریب توان مورد نیاز تعیین می‌کند. نمایش داده می‌شود. با این وجود. می‌توان در این منحنی,» علاوه بر ضریب توان, "مقدار توان راکتیو (مگاوار)" مورد نیاز را نیز محدود کرد. ایرلند: محدوده‌ای که برای تولید توان راکتیو مزارع بادی در ایرلند در نظر گرفته شده است نیز براساس توان اکتیو خروجی است و مطابق شکل (۶-۲) مشخص می‌شود. در این نمودار, مانند نمودارهای قبلی, محدودیتی بر روی ضریب توان در نظر گرفته شده است؛ با این تفاوت که از ضرایب توان ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۵ پس‌فاز و در محدوده‌ی مجاز ولتاژ - مطابق تعریف همین دستورالعمل- نیروگاه باید قادر باشد هر ضریب توانی را تولید کند. اما در محدوده‌ی دیگری که بین ضرایب توان ۰/۸۳۵ تا ۰/۹۵ پس‌فاز و ۰/۸۳۵ تا ۰/۹۵ پیش‌فاز مشخص شده است. علاوه بر ضریب توان» محدودیت در مقدار توان راکتیو مورد نیاز نیز به نمودار اضافه می‌شود. نمودار توان راکتیو-توان اکتیو ایرلند یک نمودار دینامیک است. طبق دستورالعمل ایرلند. تمام نیروگاه‌های بادی باید دستورالعمل, سرعت پاسخ سیستم تنظیم ولتاژ در تمام محدوده ضریب توان» باید به گونه‌ای باشد که در صورت تغییر در مرجع ولتاز نقطه اتصال, توان راکتیو خروجی نیروگاه در مدت ۱ ثانیه به مقدار ۹۰ درصد حالت ماندگار خود برسد. همچنین در دستورالعمل ایرلند. محدوده مشخصی برای عملکرد نیروگاه بادی در توان کمتر از مقدار نامی در نظر گرفته شده است؛ به این صورت که نیروگاه باید در هر نقطه‌ای از این محدوده توان راکتیو با شبکه مبادله کند؛ به شرطی که ولتاز نقطه‌ی اتصال در سمت ولتاژز پایین ترانسفورماتور شبکه از محدوده مجاز تجاوز نکند. این محدوده در شکل (۶-۲-الف) به صورت مثلث مشکی مشخص شده است. شکل (۶-۲-ب) نمایش همین محدوده‌ی ضریب توان در صفحه‌ی ضریب توان-توان اکتیو می‌باشد [۱۰]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی 5 ۲ ۷۶۵ط۲)ع۸ ۳۳ جنمن 8 اد چمون ۳ عاخجهط 095 ادها 095 39 ۳ ان 111111111111 0 11 را بک ( 35 30 25 20 15 10 5 0 5 ان ود وید وود وت و (1) ۳۵۷۲۵۲ ۲۵31۲۵ (الف) ومنجکتام هر 110۹ ۵( ۳-۰۹۵33333 ی ی و را 0.8 0۱.85 09 095 ل ۱ 0۱.95 0.9 0.35 0.8 ۱۳ رعبین 8۳ ۱۳ (ب) شکل (۶-۲): محدوده مورد نیاز برای تبادل توان راکتیو مزارع بادی در ایرلند دانمارک: در دستورالعمل دانمارک نیزء نیروگاه‌های بادی ملزم به مجهز بودن به سیستمی برای کنترل توان راکتیو خروجی و کنترل ولتاز در نقطه‌ی اتصال بر اساس مقادیر مرجع و نیز شیب تعیین‌شده توسط اپراتور -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاژ ۳۷ سیستم انتقال می‌باشند. در دانمارک. محدوده‌های مورد نیاز برای توان راکتیو خروجی نبروگاه بادی با نمودار ضریب توان-توان اکتیو مشخص می‌شود؛ اما این محدوده برای نیروگاه‌ها با سطوح توان مختلف متفاوت است. مزارع کمتر از ۱۱ کیلووات. در توان‌های بالاتر از ۲۰ درصد توان نامی» باید ضریب توأان خروجی خود را بین ۰/۹۵ و یک حفظ کنند [۱۱]. مزارع بین ۱۱ کیلووات و ۱/۵ مگاوات. باید توان راکتیو خود را در محدوده‌ی مشخص‌شده در شکل (۷-۲) حفظ کنند. زمانی که نیروگاه بادی از مدار خارج است یا هیچ توان اکتیوی تولید نمی‌کند. نیازی به جبران‌سازی توان راکتیو از طریق کابل‌ها یا دیگر ادوات نیروگاه وجود ندارد [۱۱]. ۳/۵ 10 018 9 ۱۳ ۲۹3010۷6 0-7 1 ۳ زا 012 ی ی ی سا 0/۳۳3۶ 0.42 مر ۴ .0 0.00 ۷01 223 30 1 - چ کس) 5.5 از 5 39 1000 0.965 0.23 0.923 5 100 شکل (۷-۲): محدوده مورد نیاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی بین ۱ کیلووات و ۱/۵ مگاوات -دانمار ک برای مزارع بادی بین ۵ مکاوات تا ۲۵ مگاوات. یک محدوده‌ی مشخص برای ضریب توان نسبت به توان اکتیو تعیین می‌شود (شکل(۸-۲)). همان‌طور که مشاهده می‌شود. ضریب توان مجاز در "بار کامل" بین ۰/۹۷۵ پیش‌فاز و ۰/۹۷۵ پس‌فاز تغییر می‌کند [۱۱]. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکاتس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی ز ون ری 1.۵ + 10 0. دا ۵ه ده 11۱ وی رورا م۱ 603۳050 +امم دمج) 4 12 1 ناه 0 032 ۵و۵ 2100 ومه دع۱ه۵ د2ه 6 ۹۵ ۵0۳۸۵ 005 925 5 ۱ 5 ۵۹96 4406 کدهم کهد 5۵ 0 25 ۹0 شکل (۸-۲): محدوده مورد نیاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی بین ۱/۵ مگاوات و ۲۵ مگاوات -دانمارک برای مزارع بادی بزرگ‌تر از ۲۵ مگاوات. نمودار ضریب توان-توان اکتیو اندکی متفاوت است (شکل (۹-۲)). ضریب توان خروجی نیروگاه. با در نظر گرفتن محدودیت‌هایی در توان‌های اکتیو بالا و پایین. بین ۰/۹۵ پیش‌فاز و ۰/۹۵ پس‌فاز می‌تواند تغییر کند. علاوه بر این برای همین سطح تواأن» منحنی ولتاژ-ضریب توان مجاز نیز تعریف شده است (شکل(۱۰-۲)) [۱۱]. در مورد تمام نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۲۵ مگاوات. مالک نیروگاه بادی مسئول جبران‌سازی توأن راکتیو در زمانی است که نیروگاه بادی از مدار خارج است یا هیچ توان اکتیوی تولید نمی‌کند. بر اساس قرارداد میان اپراتور سیستم و مالک نیروگاه. جبران‌سازی توان راکتیو می‌تواند با نصب تجهیزات لازم در خارج از آن انجام شود. جزئیات نحوه جبران‌سازی در قرارداد باید ذکر شود [۱۱]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاز ۳۹ ٩‏ ۴/۱ 1.2 0.5 ۳303 ۱۳۴ 04 4 2-0 02 ری ی ای ی میا ی سا اه 0 210 0.3 02۴ 00۵ 3 2.0 - 4 40 (- 05) 2.923 6510 5" 1.20 95 30 35 0.3 شکل (۹-۲): محدوده مورد نیاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی بزرگ تر از ۲۵ مگاوات -دانمارک با 1 عاطد: عع5 کعوداامی اه :۲۷۵۱۳۵ 1:۵, 5 5 . 9 7 5 َ 7 7 ۹ َ ۹ 9 َ َ َ 7 7 َ 5 7 5 َ ۱+4 لا 696+ تا 0 تا ۹ 36 ا ۷-4 ی ۱ ۳ /0) 0۹10 0330 (2 درم 0.00 5 - 0 : 4 - چ 05 05 ات (ا 095 1.000 095 0930 0925 شکل (۱۰-۲): محدوده مورد نیاز برای ضریب توان در مقابل ولتاژ برای مزارع بادی بزرگ‌تر از ۲۵ مگاوات -دانمارک -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی آفربقای جنوبی: در دستورالعمل آفریقای جنوبی» محدوده‌ی مجاز ضریب توان برای نیروگاه‌های کوچک‌تر و بزرگ‌تر از ۲۰ مگاوات تعریف شده است. نیروگاه‌های بادی کوچک‌تر از ۲۰ مگاوات. باید در توان نامی. ضریب توان خود را در بازه‌ی ۰/۹۷۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۷۵ پس‌فاز کنترل کنند. کنترل ضریب توان باید در تمام مقادیر توان اکتیو خروجی انجام گیرد؛ اما در توان‌های کوچک‌تر از ۲۰/ توان نامی. بازه‌ی مجاز ضریب توان کوچک‌تر می‌شود (شکل (۱۱-۲)). نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۲۰ مگاوات باید در توان نامی ضریب توان خود را در بازه‌ی ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۵ پس‌فاز کنترل کنند. در توان‌های کوچک‌تر از ۲۰/ توان نامی. بازه‌ی مجاز ضریب توان کوچک‌تر می‌شود (شکل (۱۲-۲)). در شکل (۱۲-۲)» نقطه‌ی ۸ (مگاوار) معادل ۵/ توان نامی (مگاوات) و نقطه‌ی 7 (مگاوار) معادل ۵-/ توان نامی (مگاوات) می‌باشند [۱۴]. شمال آروپا: در دستورالعمل کشورهای شمال اروپاء به صورت مشخص, بازه‌ای برای ضریب توان مورد نیاز مشخص نشده است؛ با این وجود. نیروگاه‌های بادی باید "ظرفیت راکتیو کافی" را برای عملکرد در ضریب توان واحد در ولتاژ و فرکانس نرمال (بازه‌های ولتاژ-فرکانس مشخص شده توسط کشورهای شمال آروپا) داشته باشند. این اختیار به اپراتور سیستم انتقال داده شده است که. بر اساس شرایط محلی, در مورد محدوده‌ی تبادل توان راکتیو نیروگاه بادی با شبکه تصمیم‌گیری کند. ظرفیت راکتیو مورد نیاز نیروگاه بادی می‌تواند از طریق خود توربین‌ها یا ادوات دیگری که به نقطه اتصال نیروگاه به شبکه وصل هستند تأمین شود. لازم به ذکر است که. بر اساس این دستورالعمل, تبادل توان راکتیو نیروگاه با شبکه باید به صورت پیوسته و خودکار باشد [۱۲]. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاز ها ۳۳ : 140 08 06 ۱6 1ج 8-۱ درد ده 04 02 0 0 02۵۵ 453 0136 مه 010 شوه 060 49 و چه 008 5 0۵ 5 کفوم 1000 خمفه که 0۵ 0۵ ۵۵ شکل (۱۱-۲): محدوده مجاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی کوچکتر از ۲۰ مگاوات -آفریقای جنوبی زوا ی 1.0 08 06 ار 1۱و ار زرا ده ۱00: 0۳ 04 0 0. ۵ - ٩ ۵۵۵۰ 028 032 10 0/۳۳۳۵‏ 048 - 03۳ زیم ی 20 3 4 006 025 050 06925 1000 0925 ت۸۸ 625 600 شکل (۱۲-۲): محدوده مجاز برای توان راکتیو خروجی برای مزارع بادی بزرگ‌تر از ۲۰ مگاوات -آفریقای جنوبی -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکنیو و ولتاژ برای واحدهای بادی برخی از دستورالعمل‌هاء یک محدوده برای ضریب توان در مقابل ولتاژ تعریف می‌کنند که مزرعه بادی موظف به عملکرد در داخل این محدوده است. این محدوده برای دستورالعمل‌های مختلف می‌تواند متفاوت باشد. نمودار توان راکتیو-توان اکتیو (یا ضریب توان-توان اکتیو) تنها محدوده‌ای را برای ضریب توان نیروگاه بادی مشخص می‌کند؛ اما در نمودار ضریب توان-ولتاژ علاوه بر این» کاهش توان راکتیو سلفی/خازنی در شرایط کاهش افزایش ولتادٌ شبکه نیز در نظر گرفته شده است. فلسفه‌ی اصلی این نمودار آن است که نیروگاه‌های بادی در شرایط افزایش ولتاژه توان راکتیو کمتری به شبکه تزریق کنند؛ همین‌طور در شرایطی که ولتاژ شبکه افت می‌کند. نیروگاه بادی باید توان راکتیو کمتری از شبکه جذب کند. عملکرد نیروگاه بادی خارج از این محدوده. مالک نیروگاه را مشمول جریمه می‌نماید. شکل (۱۳-۲) نمونه‌ای از نمودار ضریب توان-ولتاژ رانمایش می‌دهد. رنه 6 شکل (۱۳-۲): نمونه‌ای از نمودار ضریب توان -ولتاز آلمان: در دستورالعمل آلمان. این محدوده برای تمام زنراتورها اعم از سنکرون و منابع تجدیدپذیر تعریف شده که هیچ محدودیتی برای تولید توان اکتیو وجود ندارد. نیروگاه بادی باید بتواند ضریب توان-ولتاژز خود را درون این محدوده حفظ کند (شکل (۱۴-۲)) [۷]. هند: در دستورالعمل نیروگاه‌های بادی هند. در دستورالعمل برنامه‌ریزی » ضریب توأن مجاز برای تمام نیروگاه- های بادی از ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۵ پس‌فاز در نقطه‌ی اتصال به شبکه در نظر گرفته شده است؛ این در حالی است که این محدوده برای ژنراتورهای سنکرون در هند بین ۰/۹۵ پیش‌فاز تا ۰/۸۵ پس‌فاز است. محدوده‌ی پس- فازی برای نیروگاه‌های بادی در هند به این دلیل کاهش یافته است که در هند. تزریق توان راکتیو توسط نیروگاه- های بادی در زمره‌ی پایین‌ترین اولویت‌های آن‌ها قرار دارد. در بخش دستورالعمل اتصال در همین دستورالعمل, 6 ۰ ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاژ ۳ نیروگاه‌های بادی در سطح ولتاز کمتر از ۶۶ کیلوولت موظف به حفظ ضریب توان خود در محدوده‌ی ذکرشده (۰/۹۵ پیش‌فاز تا ۰/۹۵ پس‌فاز) در نقطه‌ی اتصال به شبکه هستند. نیروگاه‌های بادی که دارای سطح ولتاژ بالاتر از ۶۶ کیلوولت هستند. باید تولید توان راکتیو خود را در محدوده‌ی نمودار (۱۵-۲) تنظیم کنند. این نمودار از دستورالعمل آلمانی ۷۳-7 گرفته شده و تغییری در آن داده نشده است. جبران‌سازی توان راکتیو در مزارع بادی توسط خازن‌های سوئیچ‌شونده‌ای انجام می‌شود که در خروجی توربین‌های بادی نصب شده‌اند (بند ۵.۲.۲.۲ از دستورالعمل نیروگاه‌های بادی هند) [۸]. 6 ۱۳۱۵-۱۲۱۵ |۱۷۶۵ ۷۵۱۵96 0۵۲ ارش ول 3 م4 5 423 68[ 0۵۲۱۱ 006/311۳0 5 3 376 ۱1۳۶ 3اا50 1۳۵ ۱ ۱ ۱ 0.90 095 095 ۵085 00۷۵۲ 07۲ زست) که دون ره : تاره دود م٩ شکل (۱۴-۲): محدوده ضریب توان -ولتاژ مورد نیاز در دستورالعمل آلمان - مزارع بادی در سطح ۱۱۰ کیلوولت و بالاتر -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ پیوست دوم: الزامات نوان اکتیوء ف رکانس. نوان راکنیو و ولناژ برای واحدهای بادی (/۱) ۱۷/۵۱:۵96 121 ک4د 245 420 الا 117 141 238 410 ۳ 110۳ 132 220 الا4 300 215 128 105 360 200 120 962 0.95 . 48 10 9و3 ارو ات فاعت 661100[ ۱۳) (36050۲0110) ری سم 17 ۳۹۵۵۲ شکل (۱۵-۲): محدوده ضریب توان -ولتاژز مورد نیاز در دستورالعمل هند- مزارع بادی در سطح ۶۶ کیلوولت و بالاتر دانمارک: در دانمارک. برای نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۲۵ مگاوات. علاوه بر نمودار محدوده‌ی توان اکتیو-نوان راکتیوی محدوده‌ای برای صریب توان در مقابل ولاز تعریف شده است (شکل (۱۰-۲))؛ در واقع. نمودار دوم تکمیل‌کننده‌ی نمودار اول می‌باشد. ۳-۲- نتیجه‌گیری در این فصل, الزامات مرتبط با کنترل "توان راکتیو-ولتاژ" در دستورالعمل‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. همان‌طور که اشاره شد. در دستورالعمل‌های مختلف, اپراتور شبکه قدرت محدودیت‌هایی را برای توان راکتیو تمام نیروگاه‌ها مشخص می‌کند. نیروگاه بادی موظف است توان راکتیو خروجی خود را بر اساس این الزامات تنظیم کند. به طور کلی, مانند توان اکتیو مجموعه‌ای از توابع محدودکننده و توابع کنترلی را در ارتباط با توان راکتیو نیز می‌توان تعریف نمود. این توابع و محدودیت‌ها عبارتند از: - محدوده‌ی مورد نیاز یا مجاز توان راکتیو خروجی (یا ضریب توان) - محدوده‌ای که ولتاژ-ضریب توان خروجی نیروگاه باید در آن حفظ شود -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتی و -ولتاز ۳۵ - کنترل در مد تنظیم ولتاژه کنترل در مد تنظیم ضریب توان و کنترل در مد مگاوار خروجی در بیشتر دستورالعمل‌هاء اپراتور شبکه قدرت محدوده‌ای را برای توان راکتیو تمام نیروگاه‌ها مشخص می‌کند. نیروگاه بادی موظف است هر ضریب توانی را در این محدوده تولید کند. این محدوده می‌تواند در ساده‌ترین حالت به صورت ضریب توان مجاز پس‌فاز و پیش‌فاز مطرح شود. در برخی از دستورالعمل‌هاء با قرار دادن محدودیت‌هایی بر روی ضریب توان یا توان راکتیو در توان‌های اکتیو پایین‌تر از توان نامی,. این محدوده حاوی جزئیات بیشتری علاوه بر محدوده‌ی ضریب توان مورد نیازه محدودیت در میزان تولید/جذب توان راکتیو در شرایطی که ولتاز شبکه افزایش/کاهش می‌یابد نیز در دسته منحنی‌های دیگری به صورت محدوده‌ی ضریب توان-ولتاز لحاظ می- شود. محدوده‌ی ضریب توان-ولتاژ معمولاً به عنوان مکملی برای نمودار ضریب توان-توان اکتیو مطرح می‌شود. تفاوت بنیادین نمودار ضریب توان-ولتاژ با نمودار ضریب توان-توان اکتیو در این است که. نمودار اول عموماً به صورت محدوده‌ای مطرح می‌شود که توان راکتیو و ولتاژ نیروگاه نباید از آن خارج شود؛ در حالی که. نمودار ضریب توان-توان اکتیو معمولاً مشخص‌کننده‌ی یک محدوده‌ی مورد نیاز است که نیروگاه باید بتواند در آن تولید از سوی دیگرء لازم است مشخص شود که نیروگاه بادی در چه مد کنترلی می‌تواند توان راکتیو خود را تنظیم کند. سه مد کنترلی ولتاژ ثابت. توان راکتیو(مگاوار) ثابت و ضریب توان ثابت معرفی شدند. سیستم کنترل‌کننده- ی ولتاژ-توان راکتیو در هر لحظه. می‌تواند تنها بر روی یکی از این سه مد تنظیم شود. در دستورالعمل‌های دستورالعمل آلبرتا تصریح شده است که نیروگاه‌های بادی باید با استفاده از ۸۷1۹ ولتاژ نقطه‌ی اتصال خود را تنظیم کنند و اجازه‌ی عملکرد در مدهای مگاوار ثابت پا ضریب توان ثابت به آن‌ها داده نشده است. در بقیه‌ی دستورالعمل‌های مورد بررسی در این گزارش, نیروگاه‌های بادی باید قادر باشند در هر سه مد ذکرشده توان راکتیو خود را تنظیم کنند؛ اینکه نیروگاه در هر لحظه بر روی چه مدی تنظیم شود. به تصمیم اپراتور شبکه بستگی دارد. همان‌طور که اشاره شد. ولتاژ در شبکه‌ی قدرت یک شاخص محلی است. از آنجا که تبادل توان راکتیو نیروگاه- های بادی با شبکه‌ی قدرت بیشتر به منظور تنظیم ولتاژ انجام می‌شود.» یک دستورالعمل می‌تواند در زمینه‌ی الزامات توان راکتیو نیروگاه بادی دارای انعطاف باشد. این انعطاف می‌تواند بنا به تشخیص اپراتور شبکه و با توجه به قوانین و شرایط محلی ایجاد شود؛ به عنوان مثال, در شرایط خاص, اپراتور شبکه در آلمان این اجازه را دارد که از نیروگاه بادی بخواهد در محدوده‌ای خارج از ضریب توان مجاز با شبکه تون راکتیو مبادله کند؛ همچنین. در -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ پیوست دوم: الزامات نوان اکتیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی کانادا یک محدوده‌ی یکتا برای ضریب توان مجاز وجود ندارد و تعیین آن با توجه به شرایط محلی به اپراتورهای هر منطقه واگذار شده است. به طور کلی, عواملی که در نحوه‌ی کنترل توان راکتیو نیروگاه بادی نقش اساسی دارند به مکان نیروگاه در شبکه بستگی دارند. ظرفیت خطوط انتقالی که رابط نیروگاه بادی و شبکه‌ی قدرت هستند در انتخاب مد کنترلی بسیار تأثیرگذار می‌باشند. همان‌طور که در این فصل اشاره شد. مکان مناسب برای احداث یک نیروگاه بادی با توجه به پارامترهای جغرافیایی (پروفایل باد منطقه) یک منطقه مشخص می‌شود. در بیشتر مواردء مناطقی که از لحاظ پروفایل باد (پارامتر جغرافیایی) وضعیت خوبی دارند. سکنه‌ی قابل توجهی ندارند و از این رو زیربنای شبکه‌ی قدرت نیز در این مناطق ضعیف است. با توجه به این مسأله. عموماً ظرفیت خطوط متصل به نیروگاه‌های بادی در سطح انتقال پایین‌تر از حدی است که بتواند جواب‌گوی نیازهای مرتبط با انتقال توان نیروگاه باشد. این مشکل در بسیاری از کشورهای دنیا وجود دارد و راه حل نهایی آن نیز تقویت زیربنای شبکه‌ی قدرت در این مناطق است؛ اما تا زمانی که این مشکل در شبکه‌ی قدرت موجود است. نیروگاه بادی در انتقال توان با محدودیت روبروست. این محدودیت سبب می‌شود که اولویت اول بسیاری از دستورالعمل‌ها در ارتباط با تولید/اجذب توان راکتیو نیروگاه بادی, تنظیم ولتاژ در نقطه‌ی اتصال نیروگاه با شبکه باشد. در مورد انتخاب محدوده‌ای به عنوان ضریب توان پیش/پس‌فاز مورد نیازء همواره باید مصالحه‌ای میان مالک و سازنده‌ی توربین (نیروگاه) بادی و اپراتور شبکه‌ی قدرت انجام شود. اپراتور شبکه‌ی قدرت. فارغ از اینکه ظرفیت خطوط متصل به نیروگاه این آمکان را فراهم می‌کند یا خیرء ممکن است بازه‌ی وسیعی از ضریب توان را از نیروگاه بادی طلب کند. این بازه‌ی وسیع ضریب توان قابلیت انعطاف بالایی را در بهره‌برداری از شبکه‌ی قدرت در زمینه‌ی تنظیم و جبران‌سازی توان راکتیو برای اپراتور شبکه ایجاد می‌کند. در طرف دیگرء مالک یا سازنده‌ی نیروگاه بادی قرار دارد که باید بتواند این بازه از ضریب توان را تأمین کند. توان راکتیو یک نیروگاه بادی می‌تواند توسط ادوات جبران‌ساز توان راکتیو مانند ۳۸۲75 یا خازن‌های سوئیچ شونده - نصب‌شده در ترمینال خروجی نیروگاه - یا خود توربین‌ها تأمین شود؛ در هر دو حالت. تأمین یک بازه‌ی وسیع‌تر از ضریب توان,» هزینه‌ی نصب نیروگاه پا ساخت توربین را افزایش می‌دهد. تمایل مالک نیروگاه بادی, تأمین ضریب توان نزدیک به واحد است؛ در حالی که اپراتور شبکه. با مشخص کردن یک بازه» مشارکت بیشتری را از نیروگاه در کنترل توان راکتیو شبکه درخواست می‌کند. از این رو در انتخاب بازه‌ی مورد نیاز ضریب توان در یک دستورالعمل, باید قابلیت‌های توربین‌های بادی موجود در یک شبکه و هزینه‌ای که باید برای ارتقای این قابلیت‌ها پرداخت مد نظر قرار داده قابلیت‌های مورد اشاره در ارتباط با کنترل توان راکتیو-ولتاژ در این فصل, قابلیت‌هایی است که یک نیروگاه بادی باید برای اتصال به شبکه دارا باشد. بر این اساس, این قابلیت‌ها به عنوان دستورالعمل اتصال به شبکه نیروگاه‌های -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم: کنترل نوان راکتیو-ولتاز ۳۷ بادی مطرح می‌شوند. قبل از اتصال نیروگاه بادی بد شبکه‌ی قدرت. تست‌های مر تبط با توان راکتیو-ولتاز بر روی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم پیشنهاد دستورالعمل برای اتصال نیرو گاه‌های بادی در ابران -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم: ننیج ه‌گیری ۵۱ مقدمه همان‌طور که در فصل دوم بیان شد. در دستورالعمل‌های مختلف. توابع محدودکننده و کنترلی متنوعی برای کنترل توان اکتیو نیروگاه‌های بادی در نظر گرفته می‌شود. در این فصل, با در نظر گرفتن ضوابط مورد اشاره برای اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های ایران در دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث [۱۶]. دستورالعمل اتصال مولدهای مقیاس کوچک [۱۷] و دستورالعمل بهره‌برداری شماره ۲ [۱۸], پیشنهادهایی برای شبکه ایران ارائه می‌شود. ۱-۳- دستورالعمل پیشنهادی برای کنترل توان اکتیو-فرکانس طبق دستورالعمل ثابت بهره‌برداری شماره ۲ فرکانس نامی شبکه تولید و انتقال برق ایران ۵۰ هرتز و دامنه نوسانات مجاز آن در شرایط عادی بهره‌برداری ۵۰۰/۳ هرتز می‌باشد" [۱۸]. در این بخش, پیشنهادهای زیر برای کنترل توان اکتیو نیروگاه‌های بادی در سطح ولتاژ ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا سطح توان نامی ۲۵ مگاوات و بالاتر ارائه می‌شود. شایان ذکر است که طبق مرجع [۱۷]. واحدهای بادی با ولتاژ ۳۳ کیلوولت و پایین‌تر یا توان نامی زیر ۲۵ مگاوات جزء منابع تولید پراکنده محسوب می‌شوند؛ در حالی که پیشنهادهای ارائه‌شده در این بخش مربوط به واحدهای بادی بزرگی هستند که می‌توانند در شبکه تأثیرگذار باشند. ۱ کلیه‌ی نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه با سطح ولتاژ ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا سطح توان نامی ۲۵ مگاوات و بالاترء باید قابلیت تنظیم توان اکتیو خروجی خود را بر روی یک مقدار ثابت و پایین‌تر از مقدار نامی خود داشته توضیح: توان خروجی نیروگاه بادی ثابت نیست و متناسب با سرعت باد به صورت لحظه‌ای تغییر می‌کند. تمایل عمومی به استفاده از حداکثر توانی است که باد می‌تواند تولید کند؛ اما هنگامی که اپراتور سیستم انتقال با در نظر گرفتن محدودیت‌های خطوط انتقال, پرشدگی خطوط و یا شرایط بحرانی برای امنیت شبکه., دستور کاهش توان خروجی مزرعه‌ی بادی را صادر می‌کند. تمام توربین‌های بادی در یک مزرعه باید بتوانند توان خروجی خود را بر اساس مقدار توان تعیین‌شده توسط اپراتور تنظیم کنند. اپراتور سیستم انتقال ممکن است به دلایل مربوط به امنیت شبکه. دستور جدا شدن مزرعه بادی از شبکه اصلی را نیز صادر کند. " باید توجه شود که در عمل, این محدوده هم‌اکنون به ۵۰+۰/۲ تبدیل شده است؛ ولی این امر هنوز در یک دستورالعمل -------- صفحهٔ بعد -------- 2۳ پیوست دوم: الزامات توان اکنیوء ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی ۲) در حال حاضر, نیازی به اعمال محدودیت دلتا بر روی توان اکتیو نیروگاه‌های بادی حس نمی‌شود؛ مگر در شرایطی که اپراتور بخواهد در مد کنترل اولیه برای کنترل فرکانس از نیروگاه بادی استفاده کند. در این صورت. پیشنهاد می‌شود که وجود این قابلیت در قرارداد اولیه‌ی نیروگاه بادی ذکر شود. توضیح: محدودیت دلتا بر روی توان اکتیو عموماً به منظور ایجاد ظرفیت رزرو در شبکه انتقال اعمال می‌شود. با توجه به اینکه در حال حاضر ضریب نفوذ نیروگاه‌های بادی در شبکه‌ی ایران پایین است. نیازی به تنظیم توان اکتیو این نیروگاه‌ها بر روی این مد وجود ندارد. محدودیت دلتا در بخش (۲-۱-۱-۱) تعریف شده است. ۳) کلیه‌ی نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه با سطح ولتاز ۶۲ کیلوولت و بالاتر یا سطح توان نامی ۲۵ مگاوات و بالاتر» می‌توانند قابلیت محدود کردن نرخ افزایش توان اکتیو خروجی خود بر روی یک مقدار حداکثر را داشته باشند. این مقدار باید بر حسب مگاوات بر دقیقه توسط اپراتور شبکه مشخص و به نیروگاه اعلام شود؛ اما در حال حاضر, به دلیل نفود پایین نیروگاه‌های بادی در ایران؛ تغییرات توان اکتیو می‌تواند توسط منابع دیگر تولید توان تغییرات توان به دلیل اثر منفی بر روی عملکرد مطلوب شبکه باید کنترل شود. حداکثر نرخ تغییری که برای یک شبکه تعیین می‌شود به سرعت پاسخگویی منابع دیگری که تغییرات توان نیروگاه بادی را جبران می‌کنند بستگی دارد. ۴) در مورد مشارکت نیروگاه‌های بادی در کنترل فرکانس در زمان خروج فرکانس از محدوده نامی. چهار پیشنهاد به شرح ذیل ارائه می‌شوند: ۴-الف) پیشنهاد اول: با توجه به ضریب نفوذ پایین نیروگاه‌های بادی در ایران» نیازی به مشارکت آن‌ها در توضیح: فرکانس یک شاخص سراسری است؛ بنابراین» توان اکتیو تمام مولدها در سرتاسر شبکه می‌تواند بر روی آن تأثیر گذار باشد. اما زمانی که ضریب نفوذ نیروگاه‌های بادی در شبکه پایین باشد (کمتر از ۱۰/ بار پیک» کاهش یا افزایش توان اکتیو خروجی آن‌ها تأثیر قابل توجهی بر روی فرکانس شبکه نخواهد داشت. از طرفی توان برای کنترل فرکانس می‌باشد. استفاده از نیروگاه‌های بادی به این منظور منطقی به نظر نمی‌رسد. به اضافه اینکه برای کنترل فرکانس در زمان افت آن» نیروگاه بادی باید در شرایطی که فرکانس در محدوده عادی قرار دارد. درصدی کمتر از توان اکتیو در دسترس را تولید کند؛ این امر با توجه به اینکه آنرژی بادی از دست رفته قابل ذخیره‌سازی نیست. نیاز به بررسی اقتصادی دارد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم: ننیج هگیری ۵۳ ۴-ب) پیشنهاد دوم: منحنی شکل (۱-۳) برای مشارکت نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۱۰۰ مگاوات در کنترل فرکانس در زمان افزایش فرکانس یم 4 پیشنهاد می‌شود. بر اساس این منحن ۰ نیروگاه‌های بادی موظف می‌شوند تا دوال فرگانتس (هرتز) ی 3 50 8 47.5 شکل (۱-۳): منحنی "توان اکتیو(/)-فرکانس " پیشنهادی: پیش‌بینی برای کنترل فرکانس در زمان افزایش فرکانس - پیشنهاد دوم در فرکانس‌های بالاتر از ۵۰/۳ هرتزء نیروگاه باید توان اکتیو خروجی خود را با شیبی که توسط اپراتور شبکه تعیین می‌شود کاهش دهد. زمانی که فرکانس به ۵۲ هرتز رسید. نیروگاه مجاز است از شبکه خارج شود. در فرکانس‌های بین ۴۷/۵ تا ۴۸ هرتزء نیروگاه بادی باید در وضعیت اضطراری به مدت یک ساعت در مدار باقی بماند. در این بازه‌ی فرکانسی, نیروگاه مجاز است مطابق شکل (۱-۳) توان خروجی خود را تا ۹۵/ توان اکتیو در دسترس کاهش دهد. در فرکانس‌های زیر ۴۷/۵ هرتزء نیروگاه مجاز است از شبکه جدا شود. در صورت توافق بین مالک نیروگاه و اپراتور شبکه. فرکانس‌های ذکرشده در بالا می‌توانند با توجه به مشخصات توضیح: مقادیر مربوط به نمودار توان اکتیو(/)-فرکانس پیشنهادی در این بخش از دستورالعمل اتصال نیروگاه - های جدیدالاحداث استخراج شده‌اند. مقدار حداقل ۱۰۰ مگاوات برای نیروگاه‌های بادی که در کنترل فرکانس در دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحدات. نیروگاه‌های بزرگ‌تر از ۱۰۰ مگاوات. در مورد برنامه‌ی خروج و تعمیرات خود مستقیماً با دیسپاچینگ ملی در ارتباط می‌باشند. علاوه بر این در استاندارد ۳.0۲ نیز نیروگاه‌های بزرگ‌تر از ۱۰۰ مگاوات در کنترل فرکانس مشارکت می‌کنند. شایان ذکر است که بر اساس این -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکتیو و ولتاژ برای واحدهای بادی نمودارء نیروگاه‌های بادی مجاز به شرکت در کنترل فرکانس در زمان افت فرکانس نمی‌باشند. کاهش توان خروجی در زمان افت فرکانس, صرفاً به دلیل حفظ امنیت توربین است. ۴-ج) پیشنهاد سوم: منحنی شکل (۲-۳) برای مشارکت نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۱۰۰ مگاوات در کنترل فرکانس در زمان افزایش فرکانس پیشنهاد می‌شود. بر اساس این منحنی, نیروگاه‌های بادی موظف می‌شوند. مانند شکل (۱-۳)» تا زمانی که فرکانس سیستم کمتر از ۵۰/۳ هرتز می‌باشد. ۱۰۰/ توان اکتیو در دسترس را تولید کنند. در فرکانس‌های بالاتر از ۵۰/۳ هرتز»ه نیروگاه باید توان اکتیو خروجی خود را با شیب ((طص)41)(/۵2) 7/۵ کاهش دهد. زمانی که فرکانس به ۵۲ هرتز رسید. نیروگاه مجاز است از شبکه خارج در فرکانس‌های بین ۴۷/۵ تا ۴۸ هرتزء نیروگاه بادی باید در وضعیت اضطراری به مدت یک ساعت در مدار باقی بماند. در این بازه‌ی فرکانسی, نیروگاه مجاز است مطابق شکل (۲-۳) توان خروجی خود را تا ۹۵/ توان اکتیو در دسترس کاهش دهد. در فرکانس‌های زیر ۴۷/۵ هرتزء نیروگاه مجاز است از شبکه جدا شود. در صورت توافق بین مالک نیروگاه و اپراتور شبکه. فرکانس‌های ذکرشده در بالا می‌توانند با توجه به مشخصات توضیح: مقادیر مربوط به فرکانس در نمودار توان اکتیو(/)-فرکانس پیشنهادی در این بخش از دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث استخراج شده‌اند. شیب منحنی توان اکتیو فرکانس (دروپ)» مطابق تعریف ارائه‌شده در پیوست ۶ دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداثت در ایران به صورت زیر تعریف می‌شود: 0 ه 1 < اهنا در نیروگاه بادی: ۶ ۱ میرح که (0) ۵۴ ٍ ما۵2 2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم: ننیج هگیری ۵۵ َ ی ۵20 فرگانس زهرتز) 5 3 50 8 ‎٩75 شکل (۲-۳): منحنی "توان اکتیو(/) -فرکانس " پیشنهادی: پیش‌بینی برای کنترل فرکانس در زمان افزایش فرکانس - پیشنهاد سوم در بسیاری از دستورالعمل‌هاء انتخاب شیب منحنی توان اکتیو-فرکانس بر عهده‌ی اپراتور شبکه است. با این مقدار شیب را ۴/۸/ در نظر گرفته است. در جدول (۶) در دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث در ایران. حداقل شیب منحنی توان اکتیو فرکانس (با عنوان درصد حساسیت کنترل دور مولد) برای نیروگاه‌های مختلف ذکر شده است. با توجه به این جدول. نیروگاه‌های آبی کمترین درصد حساسیت («طبق تعریف پیوست ۶ از دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث در ایران) و در نتیجه بیشترین سهم را در کنترل فرکانس دارند (۱/۵/)» نیروگاه‌های چرخه ترکیبی نیز دارای بیشترین درصد حساسیت و در نتیجه کمترین سهم در کنترل فرکانس می‌باشند (۵/). با توجه به مطالب ذکرشده. مقدار ۵/ شیب ثابت برای نیروگاه‌های بادی یک مقدار منطقی و محافظه‌کارانه است. شایان ذکر است که بر اساس این نمودارء نیروگاه‌های بادی مجاز به شرکت در کنترل فرکانس در زمان افت فرکانس نمی‌باشند. کاهش توان خروجی در زمان افت فرکانس صرفاً به دلیل حفظ ۴-د) پیشنهاد چهارم: منحنی شکل (۳-۳) برای مشارکت نیروگاه‌های بادی بزرگ‌تر از ۱۰۰ مگاوات در کنترل منحنی (۲-۳۲)» نیروگاه بادی در شرایط نرمال توانی کمتر از توان حداکثر قابل تولید توسط باد را به شبکه می - عملکردی ۸ 8 ۲ و 0 را مشخص می‌کند. به عنوان یک پیشنهاد. می‌توان مقادیر فرکانسی ۰۴۹/۷ ۰۴۹/۹ ۵۰/۱ -------- صفحهٔ بعد -------- 2۶ پیوست دوم: الزامات نوان اکنیو. ف رکانس. نوان راکنیو و ولتاژ برای واحدهای بادی و ۵۲ را به ترتیب برای نقاط ۸ تا ۲ و (] در نظر گرفت. این نمودار نیز براساس قابلیت‌های مورد نیاز نیروگاه- 100 (هرتز) 2د 50 475 شکل (۳-۳): منحنی "توان اکتیو(7) -فر کانس " پیشنهادی: با در نظر گرفتن کنترل فرکانس در زمان افت فر کانس- پیشنهاد چهارم توضیح: توضیح این قسمت مشابه توضیح قسمت ۴-ب است؛ با این تفاوت که در شکل (۳-۳)» بر خلاف شکل‌های (۱-۳) و (۲-۳)» نیروگاه بادی باید در زمان افت فرکانس نیز در بازیابی آن مشارکت داشته باشد. شایان ذکر است که در تمام مدهای کنترل فرکانس: ۱- سیستم کنترل فرکانس حداقل باید قابلیت و امکان تعریف و تنظیم فرکانس مرجع در محدوده ۲ هرتز را به طور پیوسته و یا در پله‌های حداکثر ۰/۰۵ هرتز دارا باشد [۱۶]. ۲- باند مرده در سیستم کنترل توان اکتیو-فرکانس نباید بیش از ۰/۰۳ درصد (۰/۰۱۵ هرتز) باشد [۱۶]. در مجموع می‌توان گفت که اگرچه در ضریب نفوذ کمتر از ۱۰/ بار پیک. تأثیر نیروگاه بادی بر کنترل فرکانس شبکه اندک است؛ ولی حتی همین میزان کم نیز ممکن است بتواند به کنترل فرکانس کمک کند. بنابراین. پیشنهاد اول اولویت بالایی ندارد. همچنین, با توجه به ضریب نفوذ فعلی و احتمالاً مسائل اقتصادی, به نظر می‌رسد پیشنهاد چهارم به دلیل عدم استفاده از بخشی از توان در دسترس باد مقرون به صرفه نباشد. از آنجا که در پیشنهاد دوم دست اپراتور شبکه برای تعیین شیب کاهش توان اکتیو باز است. به نظر می‌رسد پیشنهاد دوم نسبت به پیشنهاد سوم (که شیب مشخصی ارائه می‌دهد) اولویت بیشتری داشته باشد. بنابراین» پیشنهاد می‌شود در مورد نیروگاه‌های بادی با ظرفیت زیر ۱۰۰ مگاوات از پیشنهاد اول (عدم مشارکت در کنترل فرکانس) و در مورد نیروگاه‌های بادی با ظرفیت ۱۰ مگاوات و بالاتر از ین پیشنهاد دوم استفاده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم: ننیج هگیری ۵۷ ۳-۳- دستورالعمل پیشنهادی برای کنترل توان راکتیو-ولتاز همان‌طور که در فصل سوم بیان شد. محدودیت‌ها و مدهای کنترلی مختلفی برای کنترل توان راکتیو-ولتاز نیروگاه‌های بادی در دستورالعمل‌ها در نظر گرفته می‌شود. در این بخش, با در نظر گرفتن ضوابط مورد اشاره برای اتصال و بهره‌برداری نیروگاه‌های ایران در دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث [۱۶]. دستورالعمل اتصال مولدهای مقیاس کوچک [۱۷] و دستورالعمل بهره‌برداری شماره۳ [۱۹]» پیشنهادهای زیر برای کنترل توان راکتیو-ولتاز نیروگاه‌های بادی در سطح ولتاز ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا سطح توان نامی ۲۵ مگاوات و بالاتر ارائه می‌شود. ۱ کلیه‌ی نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه با سطح ولتاز ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا سطح توأن نامی ۲۵ مگاوات و بالاترء باید مجهز به سیستم ۸۷ با قابلیت تنظیم ولتاژ نقطه‌ی اتصال بر روی یک مقدار مرجع باشند. مقدار مرجع ولتاز توسط اپراتور شبکه تعیین می‌شود. همچنین. چنانچه بهره‌برداری با توان راکتیو ثابت یا ضریب بار ثابت مورد نیاز باشد. این مسأله باید در توافق‌نامه احداث و اتصال نیروگاه به شبکه قید شود. توضیح: دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث ایران [۱۶]. ۳) در مورد محدوده‌ی مورد انتظار ضریب توان برای نیروگاه‌های بادی, دو پیشنهاد به شرح ذیل آرائه می‌شوند: ۳-الف) پیشنهاد اول: کلیه‌ی نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه با سطح ولتاژ ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا سطح توان نامی ۲۵ مگاوات و بالاترء باید قابلیت تولید توان اکتیو نامی در هر ضریب قدرت بین ‎۰/٩‏ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز را داشته باشند (نقطه اندازه‌گیری: خروجی ژنراتور؛ باید توسط اپراتور شبکه مشخص شود). توضیح: در دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث که مربوط به سطح ولتاژز ۶۳ کیلوولت به بالا می‌باشد. کلیه‌ی نیروگاه‌ها (ژنراتورهای سنکرون) باید قادر باشند در بازه‌ی ضریب توان ۰/۸۵ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز توان اکتیو تولید کنند. این بازه برای مولدهای مقیاس کوچک در دستورالعمل اتصال ‎۰/۹٩‏ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز است. با توجه به محدودیت تولید توان راکتیو در توربین‌های بادی نسبت به ژنراتورهای سنکرون, بازه‌ی مربوط به مولدهای مقیاس کوچک برای توان راکتیو نیروگاه‌های بادی پیشنهاد می‌شود. البته در مورد توانایی‌های توربین- های بادی در زمینه‌ی توان راکتیو باید اشاره کرد که. مطالعه در زمینه‌ی توانایی‌های مدل‌هایی که در نیروگاه‌های بادی ایران نصب شده‌اند یا در آینده نصب می‌شوند. مورد نیاز است. بازه‌ی ضریب توان پیشنهادی ‎۰/۹٩(‏ پس‌فاز تا ۵ پیش‌فاز) به مقادیر رایج در دستورالعمل‌های دنیا برای نیروگاه‌های بادی نزدیک‌تر است. ۳-ب) پیشنهاد دوم: کلیه‌ی نیروگاه‌های بادی متصل به شبکه با سطح ولتاژ ۶۳ کیلوولت و بالاتر یا سطح توان نامی ۲۵ مگاوات و بالاترء باید قابلیت تولید توان اکتیو نامی در هر نقطه‌ای در محدوده‌ی "ضریب‌توان-ولتاز" -------- صفحهٔ بعد -------- 2/۸ پیوست دوم: الزامات نوا ن اکنیو. ف رکانس. نوان راکنیو و ولتاز برای واحدهای بادی مشخص شده در شکل (۴-۳) را داشته باشند (نقطه اندازه‌گیری: خروجی زنراتور؛ باید توسط اپراتور شبکه توضیح: محدوده‌ی "ضریب‌توان-ولتاژ" بر این اساس معرفی شده که در ولتاژهای بیشتر/کمتر از ولتاژ نامی, نیروگاه‌ها باید توان راکتیو جذب/تولید کنند؛ پنابراین» معمولاً در ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی انتظار تولید راکتیو از نیروگاه نداریم و بالعکس. این منحنی با در نظر گرفتن این مسأله قابلیت‌های مورد نیاز از نیروگاه بادی در زمینه‌ی ضریب توان را کاهش می‌دهد؛ چرا که در پیشنهاد اول, از نیروگاه انتظار می‌رود در تمام بازه‌ی ولتاژ قابل تحمل, قابلیت ارائه‌ی ضریب توان ۰/۹ پس‌فاز تا ۰/۹۵ پیش‌فاز را داشته باشد. لازم به ذکر است که مقادیر مرتبط با این نمودار بر اساس جدول ۲ از دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث ایران انتخاب شده‌اند. این جدول (قابلیت‌های مورد نیاز در ارتباط با نوسانات ولتاژ) در ذیل به عنوان جدول (۱-۳) آورده شده است. هر دو پیشنهاد ذکرشده در این بند قابل انجام هستند؛ ولی با توجه به اینکه در دستورالعمل اتصال نیروگاه‌های جدیدالاحداث [۱۶] منحنی ارائه نشده و مشابه با پیشنهاد اول تنها محدوده ضریب توان ارائه شده. به نظر می‌رسد پیشنهاد اول. که دست اپراتور شبکه را نیز باز می‌گذارد. مناسب‌تر باشد. وتا (92) ضریب لوالن 0.95 1 09 تولید راکتیو !| جنب راگتیو شکل (۴-۳): محدوده ""ضریب توان -ولتاژ "" پیشنهادی جدول (۱-۳): قابلیت‌های مورد نیاز در ارتباط با نوسانات ولتاژ در دستورالعمل اتصال ایران [۱۶]