شکل (1-5) ساختار میکروشبکه مورد بررسی در این پایان نامه را نشان میدهد. این میکروشبکه یک میکروتوربین گازی، پیل سوختی ، سیستم الکترولایزر که به عنوان یک بار کنترل پذیر بوده و وظیفة تامین هیدروژن را برای پیل سوختی دارد، تانک هیدروژن ، توربین بادی، سیستم فتوولتائیک و بار خانگی را شامل می گردد.
شکل 1-5) ساختار میکروشبکه مورد بررسی در این پایان نامه
در ادامه اجزاء مختلف میکروشبکه به صورت بسیار مختصر مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
n میکروتوربین
برای تولید انرژی الکتریکی در میکروتوربین از گاز طبیعی استفاده میشود. میکرو توربین ها دارای مزایایی چون هزینه سرمایه گذاری پایین نسبت به سایر ادوات تولید پراکنده، عدم نیاز به آب برای عملیات خنک سازی، قابلیت اطمینان بالا، ساختار ساده و معایبی از جمله، هزینه بالای سوخت مصرفی هستند. لذا در این پایان نامه استفاده از میکرو توربین در کنار سایر منابع تولید کننده توان که با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، توان تولید میکنند توصیه میشود.
nپیل سوختی
این واحد تولید کنندة توان، هیدروژن را به عنوان سوخت ورودی دریافت کرده و در خروجی خود الکتریسیته و حرارت را تحویل میدهد.
n توربین های بادی
نوعی مبدل انرژی هستند که انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند. برای استفاده از این انرژی کاربردهای مختلفی وجود دارد. یکی از این کاربردها، تولید انرژی الکتریکی است. موارد استفاده از توربین بادی متنوع است. برای نمونه، مواردی چون تولید برق در نواحی دور افتاده، شارژ باتری، گرمایش و سرمایش آب و صنایع مخابراتی را می توان نام برد.
nسیستم فتو ولتائیک
این سیستم با استفاده از انرژی خورشید تولید برق میکند. هزینه های بالای بهره برداری از نیروگاه های سوخت فسیلی توجیه مناسبی در خصوص استفاده از نیروگاه های خورشیدی است. البته هزینه سرمایه گذاری برای نیروگاههای خورشیدی در حال حاضر زیاد است و امید آن می رود با پیشرفت فناوری مورد نظر، هزینه سرمایه گذاری آن کاهش یابد. به منظور ذخیره سازی انرژی تولیدی توسط واحد های مزبور، از باتری استفاده میشود. باتری دارای این ویژگی مهم است که در خلال تغییرات توان، سرعت پاسخ دهی مناسب‌تری نسبت به میکرو توربین و پیل سوختی دارد.
nسیستم الکترولایزر
عمدتأ توسط توان الکتریکی ناشی از نیروگاههای بادی و سلول های خورشیدی تغذیه
می گردد. هیدروژن تولید شده به وسیله سیستم الکترولایزر در تانک هیدروژن ذخیره
می شود، و در نهایت مورد استفادة پیل سوختی قرار می گیرد.
معمولاً توان الکتریکی خروجی از نیروگاه بادی به عنوان منبع اولیه برای الکترولایزر در نظر گرفته می شود. با توجه به پایین بودن توان تولیدی منابع تجدید پذیر، برای تأمین توان الکترولایزر و بار خانگی می توان از میکرو توربین گازی نیز استفاده کرد.
الکترولایزر به عنوان مصرف کننده توان، در زمان هایی که توان مازاد تولیدی توسط سیستم فتوولتائیک و توربین باد وجود دارد، می تواند تولید هیدروژن نموده و سوخت مورد نیاز پیل سوختی را تامین کند. می توان به وسیله تنظیم فشار هیدروژن در سیستم لوله‌کشی، سرعت کنترل مصرف توان این سیستم را در حد میلی‌ثانیه کاهش داد. از اینرو، سیستم الکترولایزر به عنوان عامل جبران‌سازی نامتوازنی‌های توان اکتیو پیشنهاد می‌گردد. با در نظر گرفتن چنین قابلیتی، در این پایان نامه بر روی پایداری عملکرد میکروشبکه تمرکز شده و ترکیب میکروتوربین، پیل سوختی و سیستم الکترولایزر مورد استفاده قرار گرفته تا نوسانات فرکانس و نامتعادلی توان ایجاد شده، رفع گردند. تقریبا در 90% از سیستم های صنعتی، کنترلکننده های PI و PID می توانند نیازهای سیستم را از حیث خطای صفر و سرعت مناسب برآورده کنند.
کنترل فازی ،کنترلی هوشمند و غیر خطی و مقرونبهصرفه است که می تواند جایگزین مناسبی برای کنترل کننده های PI و PID باشند. کنترل فازی میتواند با تعیین پارامترهای PIوPID عملکرد شان را بهبود بخشد.