مدل حالت دائم STATCOM
یک STATCOM همیشه به وسیله‌ی سلف واسط^[۶۷] یا ترانسفورماتور جفت کننده^[۶۸] به صورت موازی به شبکه وصل می‌شود. نمونه اتصال یک STATCOM در شکل (۶-۳) آمده است.
شماتیک STATCOM به همراه بردارهای ولتاژ خروجی STATCOM و شبکه
در این شکل مبدل منبع ولتاژ از سویچ‌های تیریستور خاموش شونده با دروازه (GTO)^[69] یا ترانزیستور دوقطبی با درگاه عایق ^[۷۰](IGBT) تشکیل شده است. خازن نیز به عنوان منبع ذخیره انرژی به حساب می‌آید. همچنین STATCOM به وسیله‌ی مغناطیس جفت کننده^[۷۱] به شبکه وصل شده است که مغناطیس جفت کننده به صورت سلف و مقاومت نمایش داده شده است ]۳۵.[
معادله دیفرانسیل مرتبه اول قسمت متناوب بر اساس زیر نوشته می‌شود.

با توجه به تبدیل به قاب مرجع معادلات فوق به صورت زیر در می‌آید.

همچنین در قسمت dc معادلات به صورت زیر خواهد بود.

توان‌های لحظه‌ای در ترمینال dc و AC باهم برابرند بنابراین معادله برابری توان به صورت زیر خواهد بود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

که ۲/۳ ضریب تبدیل در قاب مرجع است. همچنین از روی شکل (۶-۳ ) مقادیر و به صورت زیر تعریف می‌شود.

در عبارت بالا ثابتی برای ارتباط دادن dc به ac است. بر مثال برای مبدل ولتاژ ۱۲ پالسه برابر است. بنابراین رابطه­ (۶-۴) به صورت زیر نوشته می‌شود.

با جایگزین کردن رابطه (۶-۷) در رابطه­ (۶-۳) داریم.

همچنین با جایگزین کردن معادله (۶-۵) در معادله (۶-۲) داریم.

از روی معادله (۶-۸) و (۶-۹) معادله حالت به صورت زیر نوشته می‌شود.

منابع ذخیره انرژی
همان طور که گفته شد تأمین توان راکتیو برای بهبود ولتاژ در ترمینال توربین بادی یک الزام است. همچنین از بهترین راهکارها استفاده از ادوات FACTS که در میان آن‌ها STATCOMقابلیت مناسب تری برای بهبود پروفیل ولتاژ در شرایط افت ولتاژ شدید را دارد. اما با توجه به شکل (۶-۲) جهت تأمین حداکثری توان راکتیو کنترل مستقل آن نیاز به استفاده از منابع ذخیره انرژی است. در این قسمت به مروری بر ذخایر انرژی پرداخته خواهد شد ]۳۶.[

باتری
در باتری^[۷۲]­ها از واکنش دو طرفه‌ی شیمیایی استفاده می‌شود تا انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل کند تا باتری شارژ شود و از انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند تا باتری تخلیه شود. در باتری عناصر مختلفی بکار می رود که مشخصات گوناگونی از قبیل چگالی انرژی ، چگالی توان و تعداد دوره دارند.
باتری­های سربی ،نیکل-کادمیوم و سدیم سولفور از جمله باتری‌هایی هستند که به صورت تجاری وجود دارند. اما باتری‌های از قبیل باتری یون لیتیوم یا باتری سربی پیشرفته هنوز تجاری نشده‌اند ]۳۷.[ مشخصه­ها بستگی به نوع کاربرد دارند اما برای کاربرد در سطوح انتقال و توزیع مشخصاتی مانند: قیمت بین محدوده‌ی $/kW4600-1200 یا $/Kw1700-300 با بازده بین %۹۴-۶۰ با طول عمر ۱۰۰۰۰-۴۵۰۰ است. اما این ارقام وابسته به نوع کاربرد می‌تواند متفاوت باشد. اخیراً بودجه‌های تحقیقاتی قابل‌توجهی را صرف تولید باتری لیتیوم که در خودروهای الکتریکی کاربرد دارند ، می‌کنند. باتری نسبت به دیگر منابع ذخیره انرژی ،قابلیت ذخیره انرژی دارد و برای کاربرد بهبود کیفیت توان مناسب است.

چرخ طیار
سیستم چرخ طیار^[۷۳] از وزنه چرخانی تشکیل‌شده که انرژی را به صورت انرژی جنبشی ذخیره می‌کند. به وسیله افزایش سرعت چرخش انرژی در چرخ طیار ذخیره می‌شود و به وسیله کاهش سرعت چرخش انرژی از چرخ طیار گرفته می‌شود. این ساختار به صورت زیر فرموله می‌شود.

سرعت چرخش چرخ طیار به وسیله ژنراتور AC که متصل به مبدل DC/AC متصل است ،کنترل می‌شود. از خصوصیت‌های بارز چرخ طیار توان بالا و قابلیت انتقال توان در زمان بسیار کوتاهی است.
با توجه به مرجع ]۳۷.[ چرخ طیار به برای تنظیم سریع فرکانس در پروژه‌ای آزمایشی استفاده‌شده است. در این آزمایش بازده چرخ طیار معادل % ۸۷-۸۵ بوده است. همچنین طول عمر آن برابر با ۱۰۰۰۰ دوره ، هزینه‌ی آن $/kW2200-1950 و پاسخ زمانی آن کمتر از ۴ میلی‌ثانیه بوده است.
در سال‌های اخیر روی ماده تشکیل‌دهنده وزنه کار شده است تا مقدار انرژی تولیدی را افزایش دهند.

ابررسانا
نبود مقاومت در ابر سانا، این وسیله قادر می‌سازد که با ذخیره انرژی مغناطیسی جریان حلقه بسته بسیار بالایی را تولید کند. در ابررسانا با کنترل بر روی انرژی ذخیره‌شده مقدار جریان حلقه بسته را کنترل می‌کنند.
مانند چرخ طیار و خازن‌ها، این تکنیک در سیستم های قدرت اگر انرژی محدودی را طلب کند، کاربردی است. ابررسانا به صورت تجاری در آمده است اما در زمینه‌های محدودی کاربرد دارد.

کنترل پیش بین
در دهه‌ های اخیر استفاده از مبدل‌های قدرت و درایوهایی که قابلیت تنظیم سرعت را دارند، به طور چشمگیری افزایش یافته است. همچنین به دلیل افزایش راندمان و بهبود در عملکرد آن‌ها ، نفوذ آن‌ها در صنعت افزایش یافته است. همچنین با توجه به اینکه افزایش تقاضای انرژی، کیفیت توان و راندمان تبدیل و کنترل انرژی به وسیله مبدل‌ها به یکی از مباحث پژوهشی تبدیل شده است.
مبدل‌های قدرت و درایو در بخش‌های مختلف از جمله صنعتی و خانگی را در بر می‌گیرند ]۳۸، ۳۹.[ مثال‌های کاربردی مبدل‌های قدرت و درایو در هر بخش در جدول (۴-۴) آمده است.
از میان کاربردهای درایو در صنعت، فن‌ها و پمپ‌ها از جمله کاربردهای پرمصرف به حساب می‌آیند، که توان آن‌ها به چندین مگا­وات هم می‌رسد. رایج­ترین کاربرد درایوها، در بخش حمل‌ونقل است. در خودروهای الکتریکی از موتور الکتریکی به عنوان نیرو­محرکه استفاده می­ کنند. در قطار الکتریکی ، توان به وسیله مبدل‌ها از خط فوق گرم به موتور انتقال داده می‌شود. این مبدل برای کنترل گشتاور و سرعت از ولتاژ کنترل شونده استفاده می‌شود.
در سال‌های اخیر، استفاده مبدل‌ها در انرژی نو به صورت فزاینده‌ای افزایش یافته است. از دلایل آن می‌توان به افزایش تقاضای انرژی و نگرانی‌های محیط زیستی اشاره کرد. از میان انواع مختلف انرژی‌های نو، سیستم های فوتوولتاییک^[۷۴] از توجه بیشتری برخوردار بوده‌اند. مهم‌ترین دلیل آن نیاز مبرم به استفاده از مبدل dc/dc برای اتصال به شبکه است. همچنین مبدل در توربین بادی وظیفه کنترل توان اکتیو راکتیوبر عهده دارد تا نیازهای جدید شبکه را بر­آورده کند.
در سیستم قدرت به دلایل مختلف از قبیل بهبود کیفیت توان، بهبود ولتاژ و تولید توان اکتیو راکتیو به ترتیب از فیلتر اکتیو، STATCOM و سیستم تولید پراکنده استفاده می‌شود.
نمونه‌هایی از کاربردهای کنترل پیش بین

• : درصد حداکثر شارژ باطری

• همچنین راندمان مربوط به اینورتر شارژ _دشارژ نیز در مدل­سازی لحاظ شده است.

در این پروژه ما حداقل شارژ را Kwh10 و شارژ حداکثر شارژ آن Kwh25 است که برابر با کل ظرفیت باطری است.

قیود خروج اجباری:

این واحدها به دلیل خروج اجباری و تعمیرات در برنامه­ ریزی مشارکت واحدها شرکت داده نمی‌شوند. این قید بیشتر در برنامه­ ریزی میان مدت و بلند مدت لحاظ می­ شود و در برنامه­ ریزی کوتاه مدت لحاظ نمی­ شود.

قید تعادل توان:

واحدهای تولیدی و باد و خورشید باید بتوانند بار مورد تقاضای پیش ­بینی شده را تأمین کنند. چون برنامه­ ریزی مشارکت واحدها برای آینده صورت می‌گیرد پیش ­بینی بر بار مبنای محاسبات است و باید ظرفیت تولیدی واحدها طوری باشد که بتواند بار پیش ­بینی شده را تأمین کند. در این پروژه علاوه بر باد و خورشید ما از خودرو الکتریکی نیز استفاده کرده‌ایم. خودرو الکتریکی می‌تواند هم به صورت بار و هم به صورت منبع باشد. قید تعادل توان در دو حالت خودرو به صورت بار و منبع باشد در زیر داده شده است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

اگر خودروهای الکتریکی به صورت منبع باشند.
(۳-۸)
اگر خودروهای الکتریکی به صورت بار باشد.
(۳-۹)
در روابط بالا:
: تولید واحد iام در طول دوره زمانی t.
N: تعداد واحدها.
: توان تولید شده توسط سیستم فتوولتاِییک در طول دوره زمانی.
: توان تولید شده توسط نیروگاه بادی در طول دوره زمانی t.
: تقاضای بار در طول دوره زمانی t.
: بازدهی باطری.

: ظرفیت خودرو j.
: حالت اولیه و نهایی از شارژ است.
فقط خودروهای ثبت شده در برنامه ریزی مشارکت واحدها در نظر گرفته می‌شوند.

قید ذخیره چرخان:

ذخیره چرخان یعنی ماکزیمم توانی که همه واحدها و بارهای قابل قطع و ذخیره­کننده‌ها منهای بار و تلفات در آن ساعت می‌توانند تامین کنند. ذخیره چرخان باید طوری باشد که اگر یک یا چند واحد تولیدی از مدار خارج شدند در سیستم ما افت شدید فرکانسی نداشته باشیم. یعنی اگر مثلا یک واحد از مدار خارج شد دیگر واحدها بتوانند توان تولیدی واحد از دست رفته را تامین کنند. برای تامین ذخیره چرخان راه­کارهای مختلفی وجود دارد، که با توجه به سیستم و قابلیت اطمینان مورد نیاز تامین می‌شود. در بعضی موارد آن را به صورت درصدی از کل بار سیستم در نظر می‌گیرند. در بعضی موارد هم دیده شده است که ذخیره چرخان به اندازه­ای است که بتواند نبود بزرگ‌ترین واحد تولیدی را در هر زمانی جبران کند. در بعضی موارد هم به صورت مقدار ارزش بار از دست رفته که هزینه آن بزرگ‌تر یا مساوی هزینه تامین ذخیره چرخان باشد تامین می‌کنند.
نه تنها ذخیره بایستی توان از تولیدی از دست رفته را تامین کند بلکه باید سریعا وارد مدار شده تا بتواند نوسانات فرکانس را سریعا جبران کرده و از فروپاشی سیستم جلوگیری کند. همچنین ذخیره باید در کل سیستم پخش باشد تا محدودیت‌های خطوط انتقال در زمان بروز خطا از ارائه ذخیره جلوگیری نکند.
اگر خودرو الکتریکی به صورت منبع باشد:
(۳-۱۰)

اگر خودرو الکتریکی به صورت بار باشد:
(۳-۱۱)

افق برنامه­ ریزی مشارکت واحدها

در این پایان نامه برنامه­ ریزی کوتاه مدت مشارکت واحدها برای فاصله زمانی ۲۴ساعته و در فواصل یک ساعته انجام شده است. برنامه­ ریزی کوتاه مدت مشارکت واحدها از جمله ضروری‌ترین برنامه‌ریزی‌ها برای مشارکت واحدها است. در این نوع برنامه­ ریزی باید قیود حداقل زمان روشن و خاموش بودن، نرخ شیب کاهشی و افزایشی، حداقل و حداکثر تولید واحدها و.. در نظر گرفته شود. اما تعمیم آن به برنامه‌ریزی میان مدت و بلند مدت مشارکت واحدها ناقص است. چون در آن قیود خروج اجباری واحدها، هزینه­ های تعمیر و نگهداری و…. در نظر گرفته نشده است.

بررسی توابع هدف مساله

همان‌طور که ذکر شد برنامه­ ریزی دقیق منابع انرژی در ریز شبکه­ ها از درجه اهمیت بالایی برخوردار است زیرا بهبود بهره ­برداری از یک شبکه چه از لحاظ اقتصادی و چه از نقطه نظر زیست محیطی و کاهش آلودگی در گرو این مهم خواهد بود و لذا ارائه روش­های بهینه سازی مناسب در جهت رفع این مشکل امری لازم و ضروری است.

• تابع هدف اول : حداقل‌سازی کل هزینه بهره ­برداری

هزینه کل بهره ­برداری از یک ریز شبکه در حقیقت شامل هزینه­ های سوخت واحدهای تولیدی و هزینه مربوط به روشن و یا خاموش شدن آن‌هاست. خروجی این تابع هدف معرفی مجموعه ­ای از توان­های تولیدی مربوط به واحدها و در بازه زمانی خاصی است که در شرایط بهینه اقتصادی محاسبه شده است. باید اضافه نمود در ساختار ریز شبکه نمونه و در مدل‌سازی ریاضی مسئله فرض شده است علاوه بر واحدهای تولید پراکنده، ذخیره کننده­ های انرژی نیز حضور دارند که جهت تولید و یا مصرف انرژی در ساعات مناسبی از روز برنامه­ ریزی می­شوند. بدین سان اولین تابع هدف به صورت رابطه بیان می‌گردد:

(‏۰‑۱۲)

که در آن ،، ، و به ترتیب بیان‌گر شاخص‌های زمان(ساعت)، دوره‌ی عملکرد (در این‌جا )، هزینه‌ی راه‌اندازی/خاموش کردن واحدهای تولید پراکنده (cent)، توان تولیدی واحدهای تولید پراکنده در ساعت tام (kW) و توان مبادله شده با شبکه در ساعت tام (kW) می‌باشد. همین‌طور تابع هدف هزینه‌ی تولید واحدهای تولید پراکنده و هزینه‌ی توان مبادله شده با شبکه می‌باشد.

شکل(۲-۸): توپولوژی اینورتر تک فاز منبع ولتاژتمام پل
۲-۵-۴ اینورتر تکفاز چند سطحی Neutral Point Converter(NPC) / Diode-Clamped Topology
نخستین چند سطحی توسط Nabae در سال ۱۹۸۱ پیشنهاد شده که در شکل (۲-۹) نشان داده شده است و اینورتر سه سطحی NPC نامیده می شود. این چند سطحی نخستین توپولوژی چندسطحیبسیار معروف بود و در کاربردهای صنعتی بسیار استفاده شد.پس از آن ، اینورتر NPC برای تعداد سطوح بیشتر و با بهره گرفتن از ایده مشابه با سطوح ولتاژ diode-clamped تعمیم داده شد که منجر به طراحی کنونی مبدل diode-clamped گشت.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل(۲-۹): توپولوژی Diode clamped برای سه سطحی
همانگونه که از شکل (۲- ۹) پیداست، این مبدل سه سطحی شامل دو ولتاژ خازنی بصورت سری است که دارای یک سر وسط به عنوان نقطه خنثی می باشد. هر پایه فازی مبدل سه سطحی، دو جفت سوئیچ بصورت سری دارد ، مرکز هر جفت سوئیچ از طریق دیود به نقطه خنثی وصل می شود. ولتاژ در عرض هر سوئیچ فقط برابر نصف ولتاژ ورودی dc می باشد. یک مبدل diode-clamp با mسطح دارای m-1 خازن در باس dc می باشد و m سطح از ولتاژ فازی را بوجود می آورد. شکل (۲- ۱۰) یک مبدل diode-clamp 5 سطحه تک فاز را نشان می دهد که در آن باس dc شامل چهار خازنc₁,c₂,c₃,c₄ می باشد . برای یک ولتاژ باس dc برابر با v_dc ، ولتاژ در هر خازن برابر است و استرس ولتاژ هر وسیله به یک سطح از ولتاژ خازنی ، ، و از طریق دیودهای محدود کننده، محدود خواهد شد.
شکل(۲-۱۰): مدار یک مبدل ۵-سطحی diode-clamp
شکل (۲-۱۱)- شکل موج های ولتاژ فازی و خطی یک مبدل منبع ولتاژ ۵-سطحی diode-clamp
۲-۵-۵ اینورتر تکفاز چند سطحی با بهره گرفتن از Flying-Capacitor
شکل (۲-۱۲) بلوک ساختمانی پایه یک مبدل ۵-سطحی بر اساس Flying-Capacitor تمام پل تک فاز را نشان می دهد. هر دو پایه فازی ساختاری مشابه دارند. با فرض اینکه هر یک از خازن ها مقدار ولتاژ نامی برابری دارند ، اتصال سری خازن ها در شکل (۲-۱۲) برای نشان دادن سطح ولتاژ مابین نقاط بهم وصل شده می باشد. سه خازن متعادل کننده حلقه داخلی برای پایه فازی a ، C_a1، C_a2 و C_a3مستقل از خازن های پایه فازی b هستند. هر پایه فازی از خازن های لینک dc مشابهی C₁-C₄ بهره می برند. سطوح ولتاژ تعریف شده در مبدل flying-capacitor مشابه با مبدل diode-clamp می باشد. ولتاژ فازی یک مبدل m سطحی با در نظر گرفتن سطح مبنا، m سطح دارد و ولتاژ خطی (۲m-1) سطح دارد. با فرض اینکه هر خازن مقدار ولتاژ نامی مانند وسایل کلیدزنی دارد، باس dc برای یک مبدل mسطحی به (m-1) خازن نیاز دارد.
شکل(۲-۱۲):شکل یک مبدل منبع ولتاژ flying capacitor ، ۵– سطحی،تک فاز
ساخت ولتاژ در یک مبدل flying-capacitor انعطاف پذیری بیشتری نسبت به مبدل diode-clamp دارد.
۲-۵-۶ اینورتر چندسطحی با بهره گرفتن از Cascade-Inverters تکفاز با منابع dc جداگانه
یک مبدل با ساختار نسبتا جدید،Cascade-Inverter تکفاز با منابع dc جداگانه در این قسمت شرح داده می شود. این مبدل جدید می تواند از دیودهای محدود کننده اضافی و خازن های متعادل کننده ولتاژ دوری کند. شکل (۲-۱۳- a) ساختمان پایه اینورترهای Cascade با منابع dc جداگانه را نمایش می دهد که در یک ساختار تک فاز نشان داده شده است. هر منبع DC مربوط به یک اینورتر تمام پل تک فاز می باشد. ولتاژ های پایانه ac در اینورترها با سطح متفاوت بصورت سری متصل شده اند.
شکل(۲-۱۳):مدار و شکل موج ولتاژ فازی یک مبدل بر پایه cascade-inverter با منابع dc جداگانه. (a ) مدار . (b) شکل موج نشان دهنده ولتاژ فازی یک مبدل ۹-سطحی
۲- ۶ انواع روش های کلید زنی
۲- ۶- ۱ PWM با سوئیچینگ دو قطبی
اینورتر تک فاز منبع ولتاژ پل نشان داده شده در شکل(۲-۱۴-a)را در نظر بگیرید. زوج سوئیچهای قطری (S1,S4) یا (S2,S3) همزمان با هم روشن و یا خاموش می گردند. همانطور که در قسمت قبل توضیح داده شد، موج مرجع که موجی سینوسی است، با موج کریر که موجی مثلثی با فرکانسی برابر فرکانس سوئیچینگ است، مقایسه می شود. اگر بود زوج سوئیچ(S1,S4) روشن می شود و ولتاژ در دو سر بار قرار می گیرد واگر بود زوج سوئیچ(S2,S3) روشن می شود و ولتاژ در دو سر بار قرار می گیرد.

(a)
(b)
شکل(۲-۱۴)(a) اینورتر تک فاز منبع ولتاژ پل (b)PWM با سوئیچینگ دو قطبی ولتاژ
بنابراین با به کار بردن روش دوقطبی، سطوح ولتاژ و در پایانه بار تولید می گردد. به همین دلیل این نوع از سوئیچینگ، با سوئیچینگ دوقطبی ولتاژ نامیده می شود. شکل موج ولتاژ خروجی در شکل (۲-۱۴-b) نشان داده شده است.
۲-۶-۲PWM با سوئیچینگ تک قطبی
در این تکنیک، سوئیچها در دو پایه اینورتر به طور همزمان سوئیچ نمی شوند. بلکه، هر پایه اینورتر به طور مجزا، به ترتیب با مقایسه با و ، کنترل می گردند.
(a)
(b)
(b)
©
(d)
شکل(۲-۱۵): PWM با سوئیچینگ تک قطبی ولتاژ (تکفاز)
همانطور که در شکل (۲- ۱۵- a) نشان داده می شود، مقایسه با شکل موج مثلثی، چهار حالت سوئیچینگ پدید می آید که سطوح ولتاژ ( ۰,-) را دریک نیم سیکل و(۰, ) را در نیم سیکل بعدی در دو سر بار قرار می دهد به همین دلیل این تکنیک ، مدولاسیون پهنای پالس با سوئیچینگ تک قطبی ولتاژ نامیده می شود.شکل موجهای شکل (۲-۱۵) نشان می دهد که ۴ ترکیب از حالتهای مختلف سوئیچینگ وجود دارد که به همراه ولتاژ های متناظر با آن در جدول(۲-۱) آمده است.
جدول(۲-۱): حالات کلیدزنی در مدولاسیون تک قطبی

oad Voltage(VAB)

Conducting Switches

S1,S4

۰

S1,S3

S2,S3

انرژی خورشیدی

تقریباً تمام شکل‌های زمینی انرژی (غیر از انرژی اتمی) از خورشید سرچشمه می‌گیرد.خورشید با پرتوافشانی همیشگی خود،زندگی را در کره‌ی زمین امکان پذیر ساخته است.خورشید شی هیدرومکانیکی شگفت‌انگیزی است به قطر حدود ۱۳۹۰۰۰۰ کیلومتر که از یک توده گاز،عمدتاً هیدروژن تشکیل شده است.هسته خورشید به شدت گرم است،به طوری که همجوشی اتم‌های هیدروژن و تشکیل هلیوم را امکان پذیر می‌سازد.بر اثر این همجوشی،انرژی به صورت تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس زیاد آزاد می‌شود.این انرژی به وسیله‌یک رشته فرآیندهای پی در پی به سطح خورشید منتقل می‌شود.پرتوهای خورشیدی در فضا پراکنده شده و بخشی از آن به زمین می‌رسد.تشعشعات الکترومغناطیسی که به صورت واگرا از خورشید ساطع می‌گردند،با سرعت ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر در ثانیه در فضا منتشر می‌شوند.زمین که در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید قرار دارد،تنها در حدود ۲ میلیاردیم انرژی منتشر شده از خورشید را می‌گیرد.
مقدار انرژی متوسط خورشیدی که به جو زمین می‌رسد،در حدود ۳۵۳/۱ کیلو وات بر هر متر مربع است.مقدار انرژی ای که به سطح زمین می‌رسد،بسیار کمتر و مقداری که قابل بهره‌برداری است،از آن هم کمتر است.چنان که مجموع انرژی خورشیدی را در زمین‌هایی که نه در تصرف کسی و نه زیر کشت است حساب کنیم،در آن صورت به بهترین وجه ظرفیت بالقوه بهره‌برداری از انرژی خورشیدی به دست می‌آید.طبق برآوردها این رقم در سال ۱۰۰۰۰ تراوات است.
میزان تابش نور خورشیدی در کشور ایران در حدود ۵ کیلووات ساعت انرژی در روز در مترمربع است.بیش از ۹۰ درصد خاک ایران در سال،۳۰۰ روز در معرض تابش نور خورشید قرار دارد.انرژی خورشیدی بزرگترین منبع انرژی پاک کره‌ی زمین است و مزیت بزرگ آن در دسترس بودن آن در بیشتر نقاط است.
انرژی‌های تجدیدپذیر به طور کلی با طبیعت سازگار بوده و مصرف آن‌ها آلودگی محیط زیست را به همراه ندارد و چون تجدیدپذیرند پایانی برای آن‌ها متصور نیست.ظاهرا آسیا و آفریقا بهترین نقاط برای گردآوری انرژی خورشیدی هستند.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ‏۰‑۱: مدل یک نیروگاه خورشیدی- حرارتی
گرفتن انرژی برق از خورشید به وسیله سلول‌های فتوولتایی انجام می‌شود.یک سیستم فتوولتایی خصوصیات خاص خود را دارد که در روش‌های دیگر تولید برق از انرژی خورشیدی کمتر وجود دارد و آن به این ترتیب است که‌یک سیستم فتوولتایی می‌تواند در اندازه‌های بسیار کوچک تانیروگاه‌های بسیار بزرگ ساخته شود و نیاز مصرف کننده را برطرف نماید.
سیستم‌های فتوولتایی(^[۸]PV)اولین بار برای کاربردهای فضایی مورد استفاده قرار گرفت و تکمیل شد.سیستم‌های فتوولتایی انرژی خورشیدی را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
مبانی اصلی در اینجا،«اثر فتوالکتریک» است که برای اولین بار توسط آلبرت انیشتین بیان شده است که نور سبب می‌شود الکترون‌ها از ماده رها شوند.سیستم‌های فتوولتایی و سلول‌های خورشیدی، کریستال‌های صافی هستند که از لایه‌های نازک نیمه‌هادی ساخته شده‌اند.آن‌ها خواص الکترونیکی متفاوتی دارند که سبب پیدایش میدان‌های الکتریکی قوی درون آن‌هامی‌شود .زمانی که نور وارد کریستال می‌شود، الکترون‌هایی که به وسیله نور تولید می‌شوند،توسط این میدان‌های الکتریکی بین سطح بالایی و سطح پایینی سلول به وجود می‌آید.هنگامی که مدار الکتریکی بسته می‌شود،این اختلاف پتانسیل،جریان مستقیمی را در مدار به وجود می‌آورد.
برای حفاظت سلول‌های فتوولتایی آن‌ها را به هم متصل کرده و به صورت مدول در می‌آورند.مدول‌ها روی یک صفحه نصب شده و پانل، صفحه فتوولتایی یا شبکه فتوولتایی را تشکیل می‌دهند.برای جمع‌ آوری هرچه بیشتر الکترون ها توسط پانل در فصول مختلف سال،آرایش و جهت مناسبی به پانل داده می‌شود.یک سیستم فتوولتایی معمولاً شامل باتری‌های ذخیره الکترو شیمیایی برای کاربردهای مختلف است.
هدف اصلی تحقیق و توسعه (R&D^[9]) در فناوری‌های تمرکزی،به دست آوردن بازده بیشتر است.با سلول‌های سیلیکونی به حداکثر بازده ۳۷ درصدی رسیده‌اند.با روی هم قرار دادن مواد سیلیکون و گالیم(با پایه گالیم) یا سایر مواد نیمه‌هادی مثل اینیدیوم فسفید^[۱۰] به منظور تشکیل سلول‌های چند پیوندی که هر یک از لایه‌های آن‌ها جزء مواد مختلفی از طیف فرکانس خورشید را جمع‌ آوری می‌کند، می‌توان به ارقام بالاتری رسید.حد نصابی که تا کنون با این روش به دست آمده،بازده بیش از ۳۷ درصد است.
کارایی سلول، با افزایش دمای سلول کاهش پیدا می‌کند و متمرکزکننده‌های خیلی قوی به سیستم‌های خنک کننده قوی نیاز دارند.در اینجا به سیستم تعقیب و رد گیری در محوری بسیار دقیق برای تعقیب خورشید نیاز است تا کانون را همواره بر روی سلول‌ها نگاه دارد.]۲۰و ۲۱[
به طور کلی مراحل تولید الکتریسیته در یک سیستم فتوولتاییک را در ۴ مرحله‌ی زیر خلاصه کرد:

1. 1. برخورد فوتون به لایه‌های نیمه‌هادی P و N

1. 1. حرکت حامل‌های اقلیت

1. 1. تراکم بار منفی در N

1. 1. در صورت اتصال به بار جریان معکوس از سر P به سمت N به راه می‌افتد.

شکل ۱-۲: مدار یک سیستم فتوولتایی]۲۱[

انرژی آبی

انرژی هیدروالکتریک از ریزش آب به توربین آبی و به گردش در آوردن توربین و آلترناتور متصل به آن به دست می‌آید. مقدار برق به دست آمده، به مقدار آب و ارتفاعی که آب سقوط می‌کند تا به توربین برسد،بستگی دارد.برای این منظور اقدام به ساختن سدهای مخزنی می‌کنند تا از آب ذخیره در پشت آن برای تولید برق و کشاورزی و احیاناً آب شهری استفاده شود.
سرمایه‌گذاری اولیه زیاد برای طرح های برق آبی بزرگ، مانع عظیمی در راه گسترش آن‌هاست. مسلم است این امر در کشورهای در حال توسعه که مشکلات مالی فراوانی دارند، بیشتر به چشم می خورد.طرح‌های کوچک برق آبی باید با معیارهای اقتصادی مطابقت داشته باشند و این مسئله اغلب توسعه آن‌ها را محدود می‌سازد.

انرژی بادی

بادهای جهان جمعاً حدود ۲۷۰۰ تراوات انرژی در خود نهفته دارند.هزاران سال است که انسان برای به دست آوردن جزء بسیار کوچکی از این انرژی، از آسیاب‌های بادی استفاده می‌کند.در سال‌های اخیر با بالا رفتن قیمت انرژی‌های فسیلی، دوباره اذهان متوجه نیروی بادی شده است.انرژی بادی به علت رایگان بودن و آلوده نساختن محیط زیست بیشتر مورد توجه قرار دارد.
استفاده از نیروی بادی برای نیازهای محلی بسیار مناسب است.از ۲۷۰۰ تراوات انرژی موجود در باد حدود ۲۵ درصد آن در ۱۰۰ متری زمین قرار دارد.با احداث مبدل‌های بادی در سراسر جهان می‌توان حداکثر ۴۰ تراوات انرژی به دست آورد.با این حال حتی ۱۰ درصد این مقدار انرژی یعنی ۴ تراوات از ظرفیت کل انرژی آبی بیشتر است.قبل از نصب دستگاه توربین بادی لازم است نقاط بادخیز تعیین شود(اطلس بادها) ^[۱۱]و مطالعاتی در خصوص شدت و دوام باد در طول سال به عمل آید.دستگاه توربین بادی باید در مکانی نصب شود که باد به‌اندازه کافی در بیشتر فصول سال وجود داشته باشد]۲۲[.

شکل ۱-۳ تولید برق از انرژی باد]۲۲ [

میکروتوربین

میکروتوربین‌ها یکی از منابع تولید پراکنده هستند که دارای مزایای مختلفی از قبیل اندازه کوچک، وزن سبک، آلودگی‌های زیست محیطی کم و مدت زمان طولانی بین دو سرویس و نگهداری هستند. از دیگر ویژگی های میکروتوربین می‌توان به زمان پاسخ سریع، زمان راه اندازی متوسط، قابلیت دسترسی بالا و قابلیت دیسپاچینگ مناسب اشاره کرد. مشخصات سیستم‌ میکرو‌توربین در جدول (۴-۱) ارائه شده است. در این فصل، سیستم میکروتوربین – ژنراتور^[۱۲] (MTG)، که به اختصار میکروتوربین (MT^[13]) نامیده می‌شود، بررسی می گردد. اجزای اصلی یک سیستم MT عبارتند از:
الف: سیستم کنترل سرعت^[۱۴]
ب: سیستم کنترل درجه حرارت (دما)^[۱۵]
پ: سیستم کنترل شتاب^[۱۶]
ت: سیستم کنترل سوخت^[۱۷]
ث: سیستم توربین گازی (کمپرسور و توربین)
ج: ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم^[۱۸] (PMSG)
جدول۱‑۱: مشخصات میکروتوربین

محدوده توان نامی

سوخت مصرفی

گاز طبیعی، هیدروژن، دیزل، پروپان

فصل چهارم
نتایج حاصل از آزمایش پایلوت بر روی کنه بالغ هیالوما مارجیناتوم:
ازآنجایی که هیچ گونه اطلاعی از اثرقارچ ها بر روی کنه هیالوما مارجیناتوم وجود نداشت تستی مقدماتی و غربالگری انجام گردید تا قارچ های با اثر کشندگی بهتر انتخاب گردند و از کاربرد قارچ ها با اثر ناچیز و حتی بی اثر بر روی کنه جلوگیری گردد. چرا که در غیر اینصورت با در نظر گرفتن ۳ رقت برای هر جدایه و تکرار آن به شکل سه بار تکرار در شرایطی که بنا بود ۱۰ کنه در هر پتری پلیت استفاده گردد برای هر جدایه قارچ حدود ۹۰ کنه نیاز بود بنابراین با در نظر گرفتن گروه های کنترل حدود ۴۵۰ کنه برای مطالعه می بایست مورد استفاده قرار گیرد که مطالعه میزان اثر جدایه ها و تعیین مرگ و میر کنه ها در اثر این قارچ ها به شکل سه بار تکرار و غلظت های گوناگون عملا از لحاظ کشت و جمع آوری کنه و مطالعه غیر ممکن بود بنابراین در این مرحله حد اکثر سوسپانسیون قارچی شامل ۱۰^۱۱×۴/۲ اسپور در هر میلی لیتر برای هر جدایه قارچی و ۵ کنه برای مطالعه هر جدایه در نظر گرفته شد تا میزان مرگ و میر کنه ها و به عبارتی بیماریزایی هر کدام از جدایه های قارچی توسط شناور کردن ۵ کنه هیالوما مارجیناتوم بالغ که قبل از آغشته کردن با اسپور قارچی با الکل ۷۰ در صد ضد عفونی و خشک گردیده بودند مشخص گردید. مدت این آغشته کردن ۵-۳ ثانیه بود و پس از این کنه ها در پتری دیش های استریل حاوی کاغذ صافی مرطوب قرار می گرفتند[۲۵].دما و رطوبت حاصله توسط ژرمیناتور تهیه گردید البته جهت اطمینان از رطوبت کامل، پلیت ها در دسیکاتوری قرار گرفتند که در کف آن آب و نمک اشباع قرار داشت و دسیکاتور در ژرمیناتور قرار گرفت. برای تمام جدایه های قارچی یک گروه کنترل شامل ۵ کنه بالغ به همان روش ذکر شده مورد درمان قرار گرفت، به جز این که کنه ها در آب مقطر استریل همراه با توئین آغشته گردیدند. مرگ و میر کنه ها به طور روزانه هر ۲۴ ساعت یک بار مورد مطالعه قرار گرفت و ثبت گردید و کنه های تلف شده در اثر قارچ مشخص و این لاشه ها به ظروف دیگری منتقل گردید تا رشد و نمو قارچ بر روی آنها مورد مطالعه قرار گیرد[۴۶].

طی این مطالعه تاثیر قارچی متاریزیوم آنیزوپلیه DEMI 001 ،M14 ، IRAN 437C، IRAN 715 C بررسی شد و تعداد ۴ گروه پنج تائی از کنه های بالغ هیالوما مارجیناتوم مورد ارزیابی قرار گرفتند که در جدول ۴-۱ نشان داده شده است.
جدول ۴-۱: گروه های تحت درمان در اثر کنیدیوم های مختلف قارچی با غلظت ۱۰^۱۱ ×۴ /۲ کنیدیوم در هر میلی لیتر

گونه

جدایه

درصد مرگ و میر ۱۴روز پس از تلقیح

متاریزیوم آنیزوپلیه

IRAN437C

۵۰

متاریزیوم آنیزوپلیه

IRAN715C

۵۰

متاریزیوم آنیزوپلیه

DEMI001

۱۰۰

متاریزیوم آنیزوپلیه

M14

۱۰۰

نتایج حاصل از مطالعه مقدماتی نشان می دهد که قارچ های آزمایش شده حدتشان در برابر کنه های بالغ هیالوما مارجیناتوم متفاوت است و میزان مرگ و میر کنه های تحت درمان بین ۱۰۰-۰ درصد ۱۴ روز پس از تلقیح کنه ها با غلظت ۱۰^۱۱ ×۴/۲ کنیدیوم در هر میلی لیترگردید. ضمن این که مرگ و میر در گروه کنترل صفر درصد گردید. تمام کنه های تحت درمان ۱۴ روز پس از تلقیح کنه ها با کنیدیوم های قارچی در اثر متاریزیوم آنیزوپلیه جدایه M14 و متاریزیوم آنیزوپلیه جدایه DEMI001 تلف گردیدند(جدول ۱-۵).
فصل پنجم
نتایج حاصل از آزمایش نهایی بر روی کنه بالغ هیالوما مارجیناتوم:
جدول۵-۱: گروه های تحت درمان در اثر غلظت های مختلف کنیدیوم های قارچی

گونه
جدایه
غلظت کنیدیوم در هر میلی لیتر
تکرار
تعداد