ریز شبکه یا میکرو گرید (Microgrid)، یک سیستم تولید و توزیع انرژی الکتریکی است که از بخش‌های مختلفی از جمله تولید پراکنده، سیستم‌های ذخیره انرژی، بارها و تجهیزات حفاظتی تشکیل شده است.
ریز شبکه، سیستمی خودگردان است که قابلیت کنترل و مدیریت خود را داراست. گاهی در یک ریزشبکه انرژی، مصرف‌کنندگان علاوه بر انرژی الکتریکی، انرژی گرمایی برای گرمایش و سرمایش نیز دریافت می‌کنند.
یکی از ویژگی‌های اساسی ریزشبکه‌ها این است که قابلیت کار کردن در دو حالت متصل به شبکه یا جزیره‌ای (جدا از شبکه) را دارند. در حالت متصل به شبکه، ریزشبکه، انرژی الکتریکی را با شبکه برق مبادله می‌کند.
مهم‌ترین مزایای یک ریزشبکه، به شرح زیر است:
ریزشبکه‌ها، سه ساختار اصلی دارند: ریزشبکه AC، ریزشبکه DC و ریزشبکه ترکیبی AC-DC. در ادامه، هر یک از این ساختارها را بررسی می‌کنیم.
ریز شبکه AC
در یک ریز شبکه AC، مولدهای پراکنده و سیستم‌های ذخیره انرژی، از طریق تجهیزات الکترونیک قدرت به باس AC متصل می‌شوند.
با استفاده از کنترل قطع/وصل (on/off) در نقطه اتصال مشترک (PCC)، می‌توان ریزشبکه را به دو حالت متصل به شبکه یا جزیره‌ای سوئیچ کرد.
ریزشبکه DC
ریزشبکه DC، یک باس DC برای منابع تولید پراکنده، سیستم‌های ذخیره انرژی و بارهای DC دارد. همان‌طور که در شکل زیر می‌بینیم، این شبکه DC، از طریق اینورتر الکترونیک قدرت به شبکه برق AC متصل می‌شود.
بارهای AC و DC را در سطوح ولتاژ مختلف می‌توان با یک ریزشبکه DC و از طریق مبدل‌های الکترونیک قدرت تغذیه کرد. تغییرات تولید توان منابع پراکنده و مصرف توان بارها را نیز می‌توان با استفاده از سیستم‌های ذخیره انرژی متصل به باس DC تنظیم کرد.
در یک ریزشبکه DC، منابع تولید پراکنده، از طریق یک مبدل ولتاژ به باس DC متصل می‌شوند. وقتی منابع توان و بارهای DC زیادی در سیستم وجود داشته باشد، این ساختار اقتصادی‌تر است.
ریزشبکه ترکیبی AC-DC
یک ریزشبکه ترکیبی AC-DC که در شکل زیر آن را مشاهده می‌کنید، از باس‌های DC و AC تشکیل شده و هر دو نوع بارهای DC و AC را تغذیه می‌کند. ریزشبکه ترکیبی را می‌توان به عنوان یک ریزشبکه AC در نظر گرفت که در آن، شبکه DC از طریق یک اینورتر به باس AC متصل می‌شود و مانند یک منبع توان عمل می‌کند.
یک ریزشبکه AC-DC ترکیبی، مشخصه‌های هر دو ریزشبکه AC و DC را با هم دارد و می‌تواند بارهای مختلف را بهتر تغذیه کند.
یک ریزشبکه، به عنوان سیستمی که مصرف‌کنندگان را با خدمات تغذیه توان مختلفی تأمین می‌کند، می‌تواند سناریوهای مختلفی با اجزا، ساختارها و مشخصه‌های عملکرد متفاوت داشته باشد:
۱. ریزشبکه‌های مستقل جزیره‌ای: ساختن یک شبکه برق سنتی در جزیره‌ها یا نقاط دور افتاده، دشوار و گران است. ریزشبکه‌ها راه‌حل بسیار مناسبی در این شرایط هستند.
در یک ریزشبکه جزیره‌ای، اجزا و ساختارها بر اساس شرایط محل تعیین می‌شوند. به عنوان مثال، هنگامی که منابع انرژی بادی و خورشیدی به اندازه کافی و مناسب در محل وجود داشته باشد، ریزشبکه را می‌توان بر اساس توربین‌های بادی، آرایه‌های فتوولتائیک، ژنراتورهای دیزلی و باتری‌ها بنا کرد. این نوع ریزشبکه، در حالت جزیره‌ای کار می‌کند.
دلیل استفاده از ژنراتورهای دیزلی، این است که انرژی خورشیدی و بادی، انرژی الکتریکی مشخصی را تولید نمی‌کنند و مقدار تولید آن‌ها نامعین است. البته به دلیل تولید برق توسط این منابع، مقدار مصرف سالانه دیزل به اندازه قابل توجهی کاهش می‌یابد.
۲. ریزشبکه‌های با منابع تجدیدپذیر فراوان: در ناحیه‌هایی که انرژی بادی و خورشیدی به وفور وجود دارد، اگر مولدهای خورشیدی و بادی مستقیماً به شبکه توزیع متصل شوند، ممکن است مسائلی مانند اضافه ولتاژ رخ دهد. بنابراین، یک ریزشبکه با منابع تجدیدپذیر غالب، در سطح مصرف کننده یا بالاتر از آن را می‌توان برای بهبود قابلیت شبکه برای تجمیع منابع تجدیدپذیر پراکنده تشکیل داد.
این نوع ریزشبکه، از منابع بادی و فتوولتائیک و باتری‌ها تشکیل شده و معمولاً در حالت متصل به شبکه کار می‌کند. در صورت نیاز، این سیستم می‌تواند به صورت مستقل مصرف‌کننده‌ها را در حالت جزیره‌ای تغذیه کند.
۳. ریزشبکه مجتمع انرژی برای تقاضاهای متنوع: هنگامی که منابع انرژی فراوان وجود داشته باشد و تقاضاهای انرژی، متنوع باشند (مثلاً برق، گرمایش و سرمایش)، می‌توان از یک ریزشبکه انرژی مجتمع بهره برد و با استفاده از آن، انرژی ساختمان‌های مجتمع مسکونی، مدارس و بیمارستان‌ها را تأمین کرد. هدف اصلی این نوع ریزشبکه‌ها، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و بهبود بهره‌وری آن است.
در این ریزشبکه‌ها، انرژی الکتریکی از طریق انرژی خورشیدی، بادی، زمین‌گرمایی و یا زیست‌توده تأمین شده و در سیستم‌های ذخیره انرژی الکتریکی یا گرمایی انباشت می‌شود. ترکیب سرمایش، گرمایش و برق، یکی از مشخصه‌های اصلی این نوع ریزشبکه‌ها است.
۴. ریزشبکه‌های بسیار مجتمع در شبکه‌های توزیع با منابع انرژی پراکنده: این نوع ریزشبکه، یک بخش مهم از شبکه‌های توزیع هوشمند است که در شکل زیر نشان داده شده است.
از آن‌جایی که مولدهایی مانند سیستم‌های فتوولتائیک و ژنراتورهای بادی مستقیماً به شبکه توزیع متصل می‌شوند، نمی‌توانند بارها را به صورت مستقل تغذیه کنند. همیچنین وقتی خطایی در شبکه توزیع رخ می‌دهد، باید از مدار خارج شوند.
با تجمیع مولدهای پراکنده در ریزشبکه‌های سطح شاخه، سطح فیدر و سطح پست در شبکه‌های توزیع، این مولدها مولدها می‌توانند هنگام رخ دادن خطا در شبکه، بارهای اصلی را تغذیه کنند و خودترمیمی شبکه‌های توزیع را بهبود دهند.
برای آشنایی بیشتر با ریزشبکه‌ها می‌توانید به آموزش ویدئویی «شبکه‌های هوشمند (Smart Grid) انرژی الکتریکی (ریزشبکه‌ها)» مراجعه کنید. در آموزش مذکور، ریزشبکه تعریف شده و علاوه بر بیان مزایا و معایب آن، انواع ریزشبکه‌ها و حالت‌های مختلف عملکرد آن‌ها ارائه شده است. همچنین، استراتژی‌های کنترلی ریزشبکه‌ها از قبیل کنترل متمرکز، غیرمتمرکز و سلسله‌مراتبی بیان شده است. در نهایت، در این آموزش به موضوعات مرتبط با حفاظت ریزشبکه‌ها نیز پرداخته شده است.
منبع [+]
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزشهای زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
