دوره 1، شماره 2، 1404، صفحات 1 - 23

نویسندگان : ایرج نصوحیان* ¹

چکیده :
امروزه با پیشرفت فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و توسعه منابع تولید پراکنده، نظام‌های برق‌رسانی محلی و مستقل موسوم به میکروگریدها (ریزشبکه‌ها) به عنوان راهکاری نوین برای تأمین پایدار، مطمئن و اقتصادی انرژی الکتریکی در مناطق شهری و روستایی مطرح شده‌اند. میکروگریدها قادرند با استفاده از ترکیب منابع مختلف از جمله انرژی خورشیدی، بادی، باتری و ژنراتورهای سوخت فسیلی، تأمین انرژی را بدون وابستگی کامل به شبکه سراسری برق تضمین کنند. یکی از حیاتی‌ترین اجزا در این سیستم‌ها، مبدل‌های قدرت هستند که نقش واسط بین منابع مختلف انرژی و بارها را ایفا نموده و وظیفه تبدیل، تطبیق، کنترل و مدیریت بهینه جریان و ولتاژ را بر عهده دارند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی جامع کاربرد مبدل‌های قدرت در میکروگریدها با تمرکز بر دو محور مهم است: نخست مدیریت بهینه انرژی و دوم افزایش قابلیت اطمینان در تأمین برق محلی و مستقل. در راستای این هدف، ابتدا ساختار پایه و عملکرد میکروگریدها و منطق یکپارچه‌سازی منابع گوناگون تشریح شده و نقش تعیین‌کننده مبدل‌های قدرت، اعم از مبدل‌های DC/AC، DC/DC و AC/DC، در تطبیق منابع با شرایط بار و سیستم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. سپس به اهمیت روش‌های کنترل متمرکز و غیرمتمرکز، مدیریت هوشمند انرژی و راهکارهای بهینه‌سازی بهره‌برداری از منابع اشاره شده است. در ادامه، جایگاه مبدل‌های قدرت در مقابله با نوسانات بار و تولید، پایداری شبکه در شرایط قطع اتصال از شبکه سراسری و افزایش تاب‌آوری در برابر اختلالات مورد بحث قرار گرفته است. همچنین، نمونه‌هایی از پروژه‌های عملی پیاده‌سازی شده در دنیا، که با استفاده از ترکیب منابع مختلف انرژی عملکرد مطلوب و اطمینان‌پذیری بالا را حتی در بحران‌ها نشان داده‌اند، مرور شده است. در این پژوهش تأکید شده که توسعه مبدل‌های قدرت با فناوری بالا، به‌ویژه با امکان کنترل پیشرفته و سازگاری با انرژی‌های متغیر، آینده روشنی را برای میکروگریدها رقم خواهد زد. هم‌چنین به گرایش‌های نوین همچون هوشمندسازی کنترل، استفاده از فناوری‌های اینترنت اشیاء و یادگیری ماشین در جهت پیش‌بینی و مدیریت انرژی اشاره شده است. در نهایت، مطالعه حاضر نتیجه‌گیری می‌کند که بهره‌گیری هدفمند و نوآورانه از مبدل‌های قدرت نه تنها مدیریت انرژی در میکروگریدها را بهینه می‌سازد، بلکه بستر لازم را برای تأمین برق پایدار، مقاوم و مستقل در مقیاس محلی فراهم می‌نماید. این امر، به‌ویژه برای مناطق دورافتاده، بحرانی یا محروم، از اهمیت بالایی برخوردار است و مسیر توسعه پایدار و تاب‌آور شبکه‌های برق آینده را هموار می‌سازد.

کلمات کلیدی :
میکروگرید، مبدل قدرت، مدیریت انرژی، قابلیت اطمینان، منابع تجدیدپذیر