ماکزیموم توان قابل بهره برداری از تولید خورشیدی، همانطور که در مدلسازی تولید خورشیدی عنوان شد، به شدّت تحت تاثیر شدّت تابش خورشید و دما است. در نتیجه در بکار بستن کنترل دروپ باید توجه داشت که می‌بایست منحنی دروپ فرکانس را با نقاط کاری متنوعی تطبیق داد.
بر اساس ویژگی‌های بیان شده، می‌توان تابعی توصیف نمود که خروجی رفرنس توان اکتیو را با فرکانس سیستم ارتباط می‌دهد:

که در آن و شرایط نامی بهره برداری شبکه است. رابطه ۳-۲۳ بیان می‌دارد بدون احتساب محدودیت حداکثر تولید، می‌تواند به صورت محاسبه گردد. این فرم مشابه محاسباتی است که برای ژنراتورهای سنکرون نیز انجام می‌شود [۲]. زمانی که به سقف مجاز تولید می‌رسد، مقدار به آن اختصاص می‌یابد و قابلیّت تنظیم فرکانس را نیز از دست می‌دهد. در منحنی دروپ فرکانس نشان داده شده در شکل ۳-۱۶، خطوط عمودی و افقی به ترتیب، مشخّصه دروپ را در حضور و عدم حضور سقف مجاز تولید نشان می‌دهد.

( 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. )

فرکانس بحرانی فرکانسی است که در آن با برابر خواهد شد:

به طور خاص، سیستم خورشیدی توان ماکزیموم را زمانی تولید می‌کند که فرکانس شبکه کمتر از فرکانس بحرانی بوده و زمانی که فرکانس سیستم بالاتر از فرکانس بحرانی باشد، میزان مشخّصی از تولید را حبس می نماید. به صورت مشخّص می‌توان عنوان کرد که میزان توان باقیمانده برای رسیدن به ماکزیموم توان تولید فرکانس بحرانی منحنی دروپ را تعیین می‌کند.
به منظور به کار بردن طرح کنترلی دروپ برای تولید خورشیدی شکل ۳-۱۵ تهیه شده است.

شکل ۳- ۱۵ دیاگرام کنترل دروپ فرکانس
همانطور که در شکل ۳-۱۵ مشخص است مشابه ساختار مشخصه دروپ گاورنر ماشین های سنکرون ، ابتدا میزان خطای فرکانس از انتگرال‌گیر ی گذشته و سپس توسط تقویت می‌شود. خروجی این واحد، میزان تغییر توان خروجی واحد را تعیین می کند [۲]. در سیستم دروپی که برای واحد خورشیدی در نظر گرفته می شود، خروجی سیستم گاورنر، رفرنس توان سطح ۲ کنترلی است. دینامیک کنترلر توان اکتیو را می‌توان به صورت تابع تبدیل درجه اول خطی با ثابت زمانی و نرخ محدودیت تولید در نظر گرفت [۶۲]. محدودیت تولید را ظرفیت تولید واحد خورشیدی تعیین می کند. در این مطالعه ثانیه و ضریب تقویت سیگنال برابر با ۱۰۰، در نظر گرفته شده است [۲۹].
زمانی که به بار متصل شده است، واحد خورشیدی تحت حالت کنترل دروپ مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. در این حال، مشخصّات کنترل دروپ مستقیماً تحت تاثیر دینامیک واحد خورشیدی قرار می‌گیرد:
در اینجا باید توجّه داشت که ضریب باید مطابق با کد شبکه و قابلیّت کلی در تنظیم فرکانس، مطابقت داشته باشد. در سیستم تحت بررسی حاضر در نظر گرفته می‌شود (شکل۳-۱۶).

شکل ۳- ۱۶ کنترل دروپ حالت ماندگار سیستم خورشیدی
معمولا را شرایط کاری شبکه مشخّص می‌کند. زمانی که مقدار بالایی به خود می‌گیرد فرکانس شدیدا افت کند، تولید خورشیدی نمی‌تواند در کنترل فرکانس مشارکت داشته باشد. در صورتیکه با مقدار کمتری از ، قابلیّت تنظیم فرکانس واحد خورشیدی افزایش می‌یابد. در این حالت تأمین پشتیبانی قابلیّت تنظیم فرکانس واحد خورشیدی در شبکه به قیمت قربانی کردن توانی است که با تابش شدید خورشید قابل استحصال می‌باشد. به عبارت دیگر، موازنه ای بین مزایای اقتصادی و ظرفیت پشتیبانیِ فرکانس صورت می پذیرد. در حقیقت، سهم تولید خورشیدی در شبکه، باید با توجّه به الگو‌های بار و اغتشاشات احتمالی و همچنین قابلیّت مورد انتظار پشتیبانی فرکانس تعیین گردد. برای مثال در یک سیستم ایزوله کوچک با ضریب نفوذ بالای تولید خورشید، مجموع ظرفیت تنظیم فرکانس شبکه ضعیف است. در نتیجه برای سیستم خورشیدی الزامی است با نقطه بارگذاری پایین‌تر پشتیبانی فرکانسی بیشتری را تأمین نماید.
زمانی که فرکانس شبکه به پایین تر از فرکانس بحرانی نزول می‌کند، ممکن است به بالاتر از ارتقا یافته و مقداری را اختیار نماید که غیر قابل تأمین است. در این حال زمان نسبتا زیادی لازم است تا به میزان باز گردد. از این رو، اکتواتور‌های اشباع اختیار کار را به دست می گیرند و طرح‌های Anti-Windup پیاده سازی گردند [۶۳].
لازم به ذکر است طرح‌های Anti-Windup زمانی فعّال می شوند که تولید خورشیدی به اشباع رفته باشد. در شبیه سازی انجام شده نقطه کار به گونه ای انتخاب شده که اشباعی در تولید اتفاق نیفتد.
در نهایت می توان بلوک دیاگرام سیستم کنترلی پیشنهادی برای مشارکت واحد خورشیدی در کنترل فرکانس را مطابق دیاگرام داخل خط چین شکل ۳-۱۷ نشان داد:

شکل ۳- ۱۷ ساختمان کنترل دروپ پیشنهادی برای سیستم خورشیدی
۳-۴- استفاده از ذخیره‌ساز‌های انرژی در سیستم قدرت
سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی باتری می‌تواند راه حل‌های گوناگونی را برای ارتقای کیفیت توان سیستم‌های تولید توان متشکّل از منابع تجدیدپذیر معرفی کند [۶۴] [۶۵]. از آنجا که سیستم ذخیره‌ساز باتری قابلیّت جبران سازی توان اکتیو سریعی دارد، می‌تواند در مسأله کنترل بار فرکانس سیستم قدرت موفق ظاهر شود. علاوه بر این ذخیره‌ساز باتری موجب افزایش قابلیّت اطمینان سیستم در پیک بار به حساب می آیند. با داشتن دینامیک مناسب از ذخیره‌سازهای باتری می‌توان در زمینه‌های مختلفی چون سطح بندی بار، رزرو سیستم، پایدارسازهای توان خطوط بلند، تنظیم فرکانس سیستم اصلاح ضریب توان و غیره نام برد. بعضی از نمونه‌های موفّق استفاده از ذخیره‌ساز باتری را واحد ذخیره‌ساز ۱۷ مگاواتی برلین [۶۶] و ۱۰ مگاوات/۴۰مگاوات-ساعتی واحد چینو واقع در جنوب شرقی کالیفرنیا [۶۷] دانست.
۳-۴-۱- مدل ذخیره‌ساز باتری
مدار معادل واحد BES را می‌توان به صورت مبدل متصل به یک باتری معادل همانند شکل ۳-۱۸ در نظر گرفت.

شکل ۳- ۱۸ بلوک دیاگرام مدل خطی ذخیره‌ساز باتری [۳۰]
در مدار معادل باتری، زاویه آتش مبدّل، راکتانس جابجاسازی، جریان DC باتری، مقاومت اضافه ولتاژ، ظرفیت خازن اضافه ولتاژ ولتاژ مدار باز باتری، اضافه ولتاژ باتری، مقاومت اتصالی و مقاومت داخلی باتری، مقاومت تخلیه خودی باتری و ظرفیت خازنی باتری را نشان می‌دهد. ولتاژ DC ماکزیموم بی باری مبدل ۱۲ پالسه همانطور که در رابطه ۳-۲۵ آمده، با نشان داده شده است:

که در آن ولتاژ rms خط می‌باشد. جریان DC تأمینی باتری بوسیله معادله ۳-۲۶ بیان می‌شود: