فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

امکان‌سنجی افزایش مشارکت نیروگاه‌های خورشیدی برای تامین بار در ساعات پیک روز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، رفسنجان، ایران.
2 استادیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران.
3 استادیار، گروه مهندسی برق، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.
چکیده
نیروگاه‌های فتوولتائیک که به عنوان یکی از منابع تولید پراکنده شناخته می‌شوند تأثیر قابل توجهی در کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ شبکه خواهند داشت. بنابراین میزان تولید این نیروگاه‌ها در ساعات پیک شبکه میزان اثرگذاری نیروگاه‌های فتوولتائیک بر کاهش تلفات و بهبود پروفیل ولتاژ شبکه را تحت تأثیر قرار خواهد داد. چنانچه نیروگاه‌های فتوولتائیک مجهز به ردیاب خورشیدی باشند، در هر ساعت بیشترین میزان توان ممکن را تولید می‌کنند. اما از آنجا که استفاده از این ردیاب‌ها هزینه‌های سرمایه‌گذاری و تعمیرات را افزایش می‌دهد، بسیاری از نیروگاه‌های خورشیدی بدون استفاده از ردیاب نصب می‌شوند. نیروگاه‌های دارای پنل ثابت عموماً به نحوی نصب می‌شوند که حداکثر توان تولیدی سالیانه فراهم گردد و توجهی به میزان تولید در ساعات پیک شبکه نمی‌گردد. اما با توجه به افزایش شدید بار در ساعات پیک روز و متعاقباً افزایش تلفات شبکه، لازم است امکان افزایش مشارکت نیروگاه‌های خورشیدی پنل ثابت در تأمین بار پیک روز مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور طراحی یک نیروگاه خورشیدی در دو رویکرد مورد بررسی قرار گرفته است. در رویکرد اول نحوۀ نصب پنل‌های خورشیدی بر مبنای افزایش توان تولیدی سالیانه و در رویکرد دوم نحوۀ نصب پنل‌های خورشیدی بر مبنای افزایش توان تولیدی در ساعات پیک روز (چهار ساعت پرباری در روز) صورت گرفته و میزان تلفات شبکه مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که رویکرد دوم اگر چه منجر به کاهش جزئی 0/36 درصدی مجموع تولید انرژی سالیانه توسط پنل‌های فتوولتاییک شده است، اما علاوه بر افزایش مشارکت نیروگاه‌های خورشیدی در تأمین بار در ساعات پیک روز، کاهش بیشتر میزان تلفات سالیانه شبکه را به دنبال داشته و تلفات توان حدود 3/5 درصد بیشتر از رویکرد اول کاهش یافته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Feasibility of Increasing the Participation of Solar Power Plants in Supplying Load during the Peak Hours of the Day

نویسندگان English

Hanieh Alimohamadi 1
Roohalamin Zeinali Davarani 2
Mehdi Shafiee 3
1 MSc, Faculty of Engineering, Azad Islamic University, Rafsanjan, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Electrical and Computer Engineering, Gradutae University of Advanced Technology, Kerman, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
چکیده English

The use of photovoltaic panels in power grids around the world is expanding. If these panels are equipped with a solar tracker, they produce the maximum amount of possible power every hour. However, since the use of these trackers increases investment and maintenance costs, many of these panels are installed without using trackers. Fixed panels are generally installed in such a way that the maximum annual output power is generated. Considering the sharp increase in load during peak hours, it is necessary to investigate the possibility of increasing the participation of fixed photovoltaic power plants in providing peak load. For this purpose, the design of the photovoltaic power plant was studied in two scenarios. In the first scenario, the photovoltaic panels were installed based on the increase in annual output power generation, and in the second scenario, the photovoltaic panels were installed based on the increase in power generation during the peak hours of the day. The obtained results showed that although the second approach led to a decrease in the total annual power generation by photovoltaic panels, the participation of photovoltaic power plants in supplying the peak load was increased, and the amount of network annual losses decreased than the first approach.

کلیدواژه‌ها English

Photovoltaic Panel
Installation Angle
Voltage Profile
Power loss
Network Peak Load
[1] Hosseini, A., Hedayati, M., & Khaledian, A. (2022). Multi-Objective Planning of Distributed Generation in the Electricity Network Considering the Interests of the Resource Investor and Network Operator. Karafan Quarterly Scientific Journal, 19(3), 279-303. https://doi.org/10.48301/kssa.2022.328036.1988
[2] Yu, J., Tang, Y. M., Chau, K. Y., Nazar, R., Ali, S., & Iqbal, W. (2022). Role of solar-based renewable energy in mitigating CO2 emissions: Evidence from quantile-on-quantile estimation. Renewable Energy, 182, 216-226. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021 .10.002
[3] Tang, Y., Burgos, R., Li, C., & Boroyevich, D. (2016, June 27-30). Impact of PV inverter penetration on voltage profile and power loss in medium voltage distribution systems. 2016 Institute of Electrical and Electronics Engineers 17th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics Trondheim, Norway. https://doi.org/10.1109/C OMPEL.2016.7556710
[4] Cohen, M. A., & Callaway, D. S. (2016). Effects of distributed PV generation on California’s distribution system, Part 1: Engineering simulations. Solar Energy, 128, 126-138. https://doi.org/10.1016/j.solener.2016.01.002
[5] Karimi, M., Mokhlis, H., Naidu, K., Uddin, S., & Bakar, A. H. A. (2016). Photovoltaic penetration issues and impacts in distribution network – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 594-605. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.08.042
[6] Sharma, V., Aziz, S. M., Haque, M. H., & Kauschke, T. (2020). Effects of high solar photovoltaic penetration on distribution feeders and the economic impact. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 131, 110021. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.1 10021
[7] Thomson, M., & Infield, D. (2007). Impact of widespread photovoltaics generation on distribution systems. Institution of Engineering and Technology Renewable Power Generation, 1(1), 33-40. https://doi.org/ 10.1049/iet-rpg:20060009
[8] Daud, S., Kadir, A. F. A., & Gan, C. K. (2015, December 13-14). The impacts of distributed Photovoltaic generation on power distribution networks losses. 2015 IEEE Student Conference on Research and Development, Kuala Lumpur, Malaysia. https://doi.or g/10.1109/SCORED.2015.7449305
[9] Sa'ed, J. A., Amer, M., Bodair, A., Baransi, A., Favuzza, S., & Zizzo, G. (2018, June 12-15). Effect of Integrating Photovoltaic Systems on Electrical Network Losses Considering Load Variation. 2018 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2018 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe, Palermo, Italy. https://doi.org/10.1109/EEEIC.2018.8494433
[10] Chen, Y., Quan, M., Wang, D., Du, H., Hu, L., Zhao, Y., Guo, M., & Liu, Y. (2022). Optimization and comparison of multiple solar energy systems for public sanitation service buildings in Tibet. Energy Conversion and Management, 267, 115847. https ://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115847
[11] Kumar, G. B. A., & Shivashankar. (2022). Optimal power point tracking of solar and wind energy in a hybrid wind solar energy system. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 13(1), 77-103. https://doi.org/10.1007/s40095-021-00399-9
[12] Rajaeian, A., Zeinali Davarani, R., & Rajaeian, E. (2020). Investigation the Effect of Inverter Power Clipping Losses on the Efficiency of Photovoltaic Power Plants. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, 17(2), 43-51. http://jiaee e.com/article-1-667-en.html
[13] Derakhshan Nia, Sh., Shakiba, M., & Shakiba, M. (2022). Modeling and Analysis of Two-junction Direct Bandgap Solar Cell Based on Ensemble Monte Carlo Algorithm. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, 19(2), 139-148. https://doi.org/10.52547/jiaeee.19.2.139
[14] Modarresi, J., Gholipour, E., & Nasri, M. H. (2016). Extraction of General Models for Optimum Tilt Angles to Recieve Maximum Radiation: Iran Case Study. Iranina journal of Energy, 18(3), 145-160. https://necjournals.ir/article-1-705-en.html
[15] Francisco, D., Pedro, D., & Luis, C. (2010, March 23-25). Two axis solar tracker based on solar maps, controlled by a low-power microcontroller. Proceeding of the International Conference on Renewable Energies and Power Quality, Granda, Spain. https://www .icrepq.com/icrepq'10/343-Duarte.pdf
[16] Capdevila, H., Herrerías, M., & Marola, A. (2014). Anisotropic Diffuse Shading Model for Sun-tracking Photovoltaic Systems. Energy Procedia, 57, 144-151. https://doi.or g/10.1016/j.egypro.2014.10.018
[17] Loschi, H., Ferrarezi, R., Rocha, N., Silva, A., & Iano, Y. (2014). Solar tracking system installed with photovoltaic (PV) panels to connection grid tie low voltage (sunflower). Energy and Power Engineering, 4(3), 49-53. https://doi.org/10.5923/j.ep.20140403.01
[18] Michael, J. J., Iniyan, S., & Goic, R. (2015). Flat plate solar photovoltaic–thermal (PV/T) systems: A reference guide. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51, 62-88. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.06.022
[19] Mitrofanov, S. V., & Baykasenov, D. K. (2020, May 18-22). To the Issue of Increasing the Energy Efficiency of Photovoltaic Installations. 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, Sochi, Russia. https://d oi.org/10.1109/ICIEAM48468.2020.9111985
[20] Rezagholizadeh, E., & Batenipour, N. (2020). Improving the Efficiency and the Cost of Energy Production in Photovoltaic Systems Using Smart Tracking Mechanism. Journal of Information and Communication Technology in Policing, 1(3), 59-71. htt ps://www.sid.ir/paper/385736/en
[21] Pawar, P., Pawale, P., Nagthane, T., Thakre, M., & Jangale, N. (2021). Performance enhancement of dual axis solar tracker system for solar panels using proteus ISIS 7.6 software package. Global Transitions Proceedings, 2(2), 455-460. https://doi.org/1 0.1016/j.gltp.2021.08.049
[22] Ponce-Jara, M. A., Velásquez-Figueroa, C., Reyes-Mero, M., & Rus-Casas, C. (2022). Performance Comparison between Fixed and Dual-Axis Sun-Tracking Photovoltaic Panels with an IoT Monitoring System in the Coastal Region of Ecuador. Sustainability, 14(3), 1696. https://doi.org/10.3390/su14031696
[23] Li, X., Li, B., Jiang, T., Li, F., Zhang, R., & Chen, H. (2022). Modified Ieee 33-Bus And 123-Bus Ac-Dc Hybrid Test Systems [Data set]. Institute of Electrical and Electronics Engineers Dataport. https://dx.doi.org/10.21227/fcsp-f683
دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 61
فنی و مهندسی
بهار 1402
صفحه 13-30

  • تاریخ دریافت 24 مهر 1401
  • تاریخ بازنگری 24 بهمن 1401
  • تاریخ پذیرش 21 فروردین 1402