قابلیت اطمینان در سیستم های قدرت

در هر جامعه مدرن، مهندسان و مديران فني مسئول برنامه‌ريزي، طراحي، ساخت و بهره‌برداري از ساده‌ترين محصول تا پيچيده‌ترين سيستم‌ها هستند . از كار افتادن محصول‌ها و سيستم‌ها موجب وقوع اختلال در سطوح مختلفي مي‌شود و مي‌تواند حتي بعنوان تهديدي شديد براي جامعه و محيط زيست تلقي شود. از اين رو مصرف كنندگان و بطور كلي مردم جامعه انتظار دارند كه محصولها و سيستم‌ها پايا ، اطمينان بخش و ايمن باشند بعنوان يك پرسش اصلي چنين مطرح است كه قابليت اطمينان يك سيستم در طول عمر كاری آينده‌اش چه ميزاني است و ايمني آن چقدر است؟ اين پرسشي است كه بخش‌هايي از آن را مي‌توان با ارزيابي و كميت‌سنجي قابليت اطمينان پاسخ داد .

 شيوه‌هاي ارزيابي قابليت از نظر تاريخچه پيدايش ، بدواً در ارتباط با منابع هوا – فضا و كاربردهاي نظامي شكل گرفت ، ولي سريعاً توسط ساير صنابع مانند صنابع برق ، كه تحت فشار شديدي جهت تضمين ايمني و قابليت اطمينان سیستم‌هاي توليد و توزيع در تامين انرژي الكتريكي مي‌باشند و يا صنابع فرآيندهاي پيوسته مانند صنايع فولاد و صنايع شيميايي كه هر ساعت توقف از آنها بعلت وقوع معايب مي‌تواند موجب تحميل خسارت‌هاي بزرگ مالي و جاني و آلودگي محیط زيست شود مورد توجه و كاربرد قرار گرفت .

 اتفاقات رخ داده فشار زيادي بر لزوم توجه به ارزيابي قابليت اطمينان ، ايمني و احتمال خطر ايجاد كرده است. در اينجا اساساً دو بحث مطرح است يكي تحت عنوان خطر كه صرفاً ازنظر شدت قابل تقسيم‌بندي مي‌باشد و ديگري تحت عنوان احتمال خطر كه علاوه بر شدت خطر احتمال وقوع آنرا نيز مورد توجه قرار مي‌دهد . شيوه‌هاي ارزيابي قابليت اطمينان اصولاً برمحور ارزيابي احتمال خطر استوار است و لذا هر دو جنبه شامل شدت خطر و همچنين احتمال وقوع آن به حساب مي‌آيند.

در سیستم های قدرت نیز با توجه به متغیرهای فراوانی که در هر کدام از بخش های تولید ، توزیع و مصرف وجود دارد لزوم سنجش قابلیت اطمینان و بهبود آن در فواصل مناسب (تعمیر و نگهداری) امری ضروری است ، تعیین متغیرهای تغییر پذیر با زمان و روش های مطمئن به منظور محاسبه آنها در دوره های روزانه ، ماهانه و سالانه اهمیت دارد ، آنچنانکه متغیرهایی در تغییر کیفیت ادوات در فصول مختلف ، شرایط آب و هوایی مختلف و شرایط شبکه قدرت در آن تاثیر دارند ، همگی بایستی در محاسبات دخالت داده شوند .

از طرفی امروزه بحث قابلیت اطمینان با ورود منابع تولید هیبریدی پراکنده نظیر توربین بادی و سلول خورشیدی  و منابع پشتیبان نظیر پیل سوختی و باتری و لزوم سنجش امکان پذیری سیستم ، بیش از پیش ضروری می باشد . در این راستا تعریف اندیس های مختلف قابلیت اطمینان و دخالت دادن آن در نحوه کنترل شبکه ها از متدهای روز به حساب می آیند .

 

مبحث انرژی های نو در شبکه های قدرت :::

انرژی های نو شامل توربین بادی ، سلول خورشیدی ، الکترولایزر و پیل های سوختی می باشد ، با توجه به اینکه در شبکه های قدرت مسئله قابلیت اطمینان از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد و از طرفی ماهیت پراکنده و احتمالی بودن سیستم های تولید انرژی نو نیازمند استفاده از سیکل ترکیبی این منابع تولید دارد ، در مرتبه دوم از کار به منظور استفاده بهینه از شبکه هیبریدی ساخته شده در حالات کم باری و پرباری نیاز به استفاده از سیستم های ذخیره ساز انرژی می باشد .

در این حالت شبکه دارای یک سیستم با قابلیت اطمینان بالا و شرایط بهینه می باشد که شرط وجود این حالت کنترل مناسب سیستم هیبریدی می باشد .

در بررسی روش های کنترل شبکه های هیبریدی شامل منابع انرژی نو نیاز به شناسایی دقیق سیستم و رفتار آن در طول سناریوی مورد بررسی می باشد ، آنچه که از اهمیت بالایی برخوردار است لزوم تعادل تولید و مصرف در کلیه ساعات کار سیستم می باشد .

استراتژی های مختلفی در مقالات به منظور کنترل شبکه توان هیبریدی معرفی شده است که اغلب برمبنای کنترل جریان باتری می باشند . در این کنترل طریقه شارژ و دشارژ باتری نشانگر حالت کار سیستم می باشد و متغیر SOC و محدودیت آن برای کنترل شبکه به کار می رود ، در این حالت با توجه به ماکزیمم SOC و مینیمم آن نسبت به هدایت جریان باتری (از طریق مبدل آن) اقدام می شود . روش دیگری که به کار می رود کنترل ولتاژ لینک مشترک بین منابع تولید می باشد بصورتی که همواره این ولتاژ در یک محدوده باقی بماند .