dad105

ارزیابی‌های فنی-اقتصادی و نیز آنالیز‌های هزینه سرمایه گذاری تجهیزات و هزینه بهره‌برداری برای حالت‌های مختلف برای نصب واحد‌های پراکنده معمولا برای شبکه‌های توزیع پسیو مطالعه و مقایسه شده‌اند.[] در طراحی یک شبکه توزیع پسیو معمولا منابع تولید پراکنده با یک ضریب توان ثابت کار می‌کنند و در شبکه از تپ جنجر استفاده نمی‌شود و در صورت امکان تپ جنجر تنها در پست فوق توزیع وجود دارد. بهره‌بردار شبکه انتقال (TSO) و بهره‌بردار شبکه توزیع (DSO) بطور معمول منابع پراکنده را بصورت شراکتی نصب می‌کنند. در حالی که برای حالتی که خروجی این منابع دارای انقطاع باشد منابع تولید پراکنده بصورت غیر مشارکتی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. [] در سال‌های اخیر با بوجود امدن شبکه‌های اکتیو طرح‌هایی برنامه ریزی شده است که برای بهره‌بردار شبکه توزیع و انتقال در مقایسه با شبکه‌های پسیو موجود به صرفه تر باشد. بهره‌برداری اکتیو از شبکه توزیع باعث می‌شود که بتوان بصورت بهینه و ماکزیمم بهره‌وری از تجهیزات شبکه را جهت تطبیق دادن ظرفیت بیشتر برای نصب منابع تولید پراکنده با ساختار فعلی شبکه توزیع را داشته باشیم و از سرمایه گذاری‌های زیاد در شبکه جلو‌گیری شود. تحقیقات زیادی نیز برای نشان دادن مزایای بهره‌برداری اکتیو، از شبکه‌ی توزیع صورت گرفته است. امروزه با افزایش گرایش برای مجتمع کردن تعداد بیشتر منابع پراکنده در شبکه انتقال و توزیع، برنامه‌ریزی برای ماکزیمم کردن ضریب نفوذ منابع تولید پراکنده در شبکه از اولویت‌های بهره‌بردار‌های شبکه ‌در اکثر کشور‌ها می‌باشد. در عین حال افزایش ولتاژ باس‌های شبکه یکی از قیود شبکه می‌باشد که افزایش ظرفیت شبکه را محدود می‌کند. در مرجع [] برنامه ریزی برای نصب نوع و اندازه واحد تولید پراکنده با در نظر گرفتن قیود مربوط به ولتاژ با نصب تصادفی این منابع در سطح ولتاژ ضعیف شبکه توزیع بررسی کرده است.
طرح موضوع تحقیق
سؤالات تحقیقدر مجموع در این پایان‌نامه تلاش می‌شود به این سؤالات پاسخ داده شود.


اثر تولیدات پراکنده بر روی قابلیت بهره‌برداری، پروفیل ولتاژ شبکه توزیع چگونه در تعیین ظرفیت گره‌ای لحاظ خواهد شد؟
ظرفیت واحد‌های تولید پراکنده با توجه به اثر آنها بر پروفیل ولتاژ شبکه چگونه بین ظرفیت اختصاص یافته بین واحد‌ها اثر می‌گذارد؟
تفاوت تعیین ظرفیت بهینه‌ی در دو حالت بهره‌برداری شبکه در شرایط عادی و پیکربند‌ی‌های مختلف در شبکه چیست و در هر حالت ظرفیت بهینه چگونه تعیین خواهد شد؟
روش تعیین ظرفیت در شبکه‌های اکتیو چگونه خواهد بود؟
اثر پیکر‌بندی‌های مختلف بر ظرفیت تولید منابع تولید پراکنده چگونه است و در محاسبات چگونه لحاظ می‌شود؟
پیش‌فرض‌ها
مطالعات مورد‌نظر برای فیدر 33 کیلو‌ولت در نظر گرفته می‌شود؛ محاسبات بر روی فیدر 33 کیلو‌ولت نمونه‌ی شبکه‌ی توزیع انگلستان صورت خواهد گرفت.
اطلاعات بار فیدر 33 کیلو ولت در دوره زمانی مطالعه مشخص است.
اطلاعات مربوط به بار هر کدام از باس‌های شبکه معلوم می‌باشد و در مطالعات چند پریودی میزان مصرف به صورت درصدی از بار پیک بیان می‌شود.
شرکت توزیع بهره‌بردار و صاحب سیستم توزیع می‌باشد، و واحد تولید پراکنده دارای مالکیت خصوصی می‌باشند. که هدف تعیین ظرفیت بهینه‌ی نصب برای هر یک از مالک‌ها می‌باشد
در این پایان‌نامه، واحد‌‎های تولید پراکنده کوچک در شرایط بهره‌برداری یا ضریب قدرت ثابت مدل‌سازی گردیده‌اند.
ممکن است هر یک از واحد‌‎های تولید پراکنده در یک دوره‌ی زمانی خاصی به شبکه توزیع متصل نباشند.
ساختار گزارشاین پایان‌نامه شامل 5 فصل به شرح زیر است.
در فصل 1، مقدمه کلی موضوع تحقیقاتی پایا‌ن‌نامه، اهداف تحقیق و ساختار آن ارائه شده است.
در فصل 2، پس از مرور اجمالی تولید پراکنده، اثرات آن بر سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی تشریح و بررسی شده است. پس از آن مساله بهره‌برداری در شبکه توزیع در حضور واحد‌های تولید پراکنده مورد بررسی قرار گرفته است.
در فصل 3، به بررسی تاثیرات نصب تولیدات پراکنده بر شبکه‌ی توزیع پرداخته شده است و همچنین برخی شاخص‌های مرتبط با موضوع شرح داده شده اند
در فصل 4 شبکه‌های توزیع فعال معرفی شده و مروری بر مقالات انجام گرفته در زمینه‌ی مدیریت اکتیو شبکه به منظور تعیین ضریب نفوذ تولیدات پراکنده در شبکه پرداخته شده است سپس شبکه نمونه معرفی شده و مطالعات عددی جهت تعیین ظرفیت نصب واحد‌های تولید پراکنده در شبکه توزیع انجام شده است. در این فصل نتایج عددی برای چندین سناریو ارائه شده است و این نتایج مورد تحلیل قرار گرفته است.
در فصل 5، نتیجه‌گیری کلی حاصل از تحقیقات پایان‌نامه و پیشنهادهایی برای تحقیقات آتی آمده است.
بررسی انواع تولیدات پراکندهمقدمه
کشورهای بزرگ سرمایه‌گذاری‌های وسیعی در بخش تولیدات پراکنده انجام داده‌اند که علت اصلی آن به خاطر دلایلی چون رهایی از ساخت سیستم‌های جدید انتقال، کاهش مؤثر تلفات و افزایش قابلیت اطمینان سیستم می‌باشد. توسعه فناوری‌های هوشمند و پیشرفت‌های اخیر در زمینه اتوماسیون شبکه‌های توزیع و مخابره سریع اطلاعات، شبکه‌های الکتریکی را به شبکه‌های هوشمند تبدیل خواهد نمود و تولیدات پراکنده به عنوان واحدهای اصلی تولید توان در شبکه‌های هوشمند نقش بارزی در توسعه این شبکه‌ها خواهند داشت []. از طرفی، با توجه به آثار این واحدها بر شبکه توزیع، شرکت‌های توزیع با ایجاد مشوّق‌هایی سعی در جلب مشارکت سرمایه‌گذار جهت نصب واحدهای تولید پراکنده در شبکه توزیع دارند. یکی از راه‌های اعطای مشوق به سرمایه‌گذار، تشویق از طریق اطمینان سرمایه گذار برای بهره‌برداری سود حداکثری از سرمایه‌گذاری در شبکه می‌باشد.
امروزه با توجه به کارآمدی زیاد منابع تولید پراکنده در شبکه‌های توزیع، لزوم تحقیقات وسیع در این زمینه احساس می‌شود. با توجه به اهمیت فراوان سیستم توزیع، جنبه‌های متنوع و گسترده آن در زمینه‌های طراحی و بهره‌برداری از آن‌ها شامل منابع تولید‌پراکنده، نظر بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. به همین منظور در ادامه به اجمال مطالبی در مورد شبکه‌های توزیع شامل منابع تولید آورده شده است.
معرفی سیستم توزیع
در این قسمت ساختار یک سیستم توزیع و اجزای عمده مربوط به آن تشریح می گردد. این ساختار عموماً شعاعی می باشد که به ترتیب از بالا دست به پایین دست عبارت است از : مدارهای فوق توزیع، پست های فوق توزیع، فیدر های فشار ضعیف و سر انجام اتصالات مشترکین.
ساختار سیستم توزیع
سیستم توزیع به بخشی از سیستم قدرت اطلاق می شود که میان منابع قدرت و اتصالات مصرف کننده قرار دارد. این منابع ممکن است نیروگاه های تولید برق و یا پست های بزرگ باشند که از خطوط انتقال تغذیه می شوند. مدارهای فوق توزیع از منابع قدرت به چندین پست فوق توزیع که در ناحیه بار قرار دارند، امتداد یافته اند. این مدارها ممکن است به صورت شعاعی یا حلقوی باشد که به یک یا چند منبع قدرت از هر دو طرف اتصال پیدا کرده است.
پست‌های توزیع به طور معمول در سمت فشار متوسط خود به فیدر های فشار متوسط متصل می‌شوند و ولتاژ دریافتی از این فیدرها را به ولتاژ مصرف کاهش می‌دهند. هر ترانسفورماتور و یا مجموعه‌ای از آنها یک یا چند گروه از مصرف کنندگان را از طریق خطوط فشار ضعیف سرویس می‌دهند. خطوط فشار متوسط و نیز اتصالات سرویس مصرف کنندگان ممکن است از کابل زمینی یا سیم هوایی تشکیل شده باشد.
سیستم توزیع شعاعیسیستم شعاعی به علت ساختار ساده ای که دارد، متداول ترین نوع شبکه توزیع محسوب می شود. در این ساختار فیدرها به صورت شعاعی از پست ها به سمت فیدرهای فرعی که به همه جای ناحیه سرویس دهی کشیده شده اند، امتداد یافته اند. اصولاً مزایای سیستم های شعاعی در سادگی و ارزانی آن خلاصه می شود. با چنین آرایشی تعداد تجهیزات قطع و وصل اندک و رله گذاری آسان می شود. در حقیقت یک سیستم شعاعی به نوعی از سیستم اطلاق می شود که دارای یک مسیر واحد جهت انتقال توان از پست فوق توزیع به سمت پست های توزیع، از طریق خطوط فشار متوسط باشد.
فیدر های فشار متوسطدر اکثر آرایش‌های سیستم‌های شعاعی فیدرهای فشار متوسط پست‌های فوق توزیع تا پست‌های توزیع به صورت شعاعی به کار می‌روند. اساساً فیدر‌های فشار متوسط به خاطر عدم تداوم سرویس دهی سوال برانگیزند و بروز یک خطا روی هر یک از قسمت های فیدر به قطع کلید قدرت ابتدای فیدر و خاموشی تعداد زیادی از مصرف کنندگان می‌انجامد.
همان طوری که ذکر شد، فیدرهای فشار متوسط به صورت زمینی یا هوایی احداث می‌شوند. در فیدرهای هوایی از کلیدهایی به نام سکسیونر جهت تقسیم فیدر به چند بخش استفاده می‌شود که در حالت عادی بسته می‌باشند، علت اصلی استفاده از این کلیدها این است که در هنگام وقوع خطا روی قسمتی از فیدر، بتوان قسمت آسیب دیده را از دیگر بخش ها جدا نمود. فیدرهای زمینی از نظر کلیدهای فوق الذکر با فیدرهای هوایی متفاوتند چرا که در دو سوی هر سکشن ( فاصله بین هر دو پست ) دارای سکسیونر می باشند.
پست‌های توزیع و شبکه های فشار ضعیف
پست های توزیع ولتاژ را از سطح ولتاژ شبکه فشار متوسط به ولتاژ مصرف کاهش می دهند. با توجه به تفاوت زیاد در چگالی بار مناطق مختلف، این پست ها به دو صورت به کار می روند.
الف ) پست های زمینی : در مناطق شهری با چگالی بار بالا از ترانسفورماتورهای بزرگ استفاده می شود و این پست ها از طریق کابل های زمینی مصرف کنندگان را تغذیه می نمایند.
ب) پست های هوایی : این گونه پست ها بیشتر در مناطق روستایی یا شهری با چگالی بار سبک استفاده می شوند و به وسیله فیدرهای فشار متوسط هوایی تغذیه می شوند.
مدارهای فشار ضعیف و به دنبال آن اتصالات سرویس مصرف کننده آخرین بخش از شبکه های توزیع را تشکیل می دهند و مستقیماً با مصرف کنندگان در ارتباط هستند. این فیدرها از لحاظ چگونگی سرویس‌دهی اساساً با فیدرهای فشار متوسط یکسانند عملاً شبکه های فشار ضعیف به همراه ترانسفورماتورهای توزیع در یک حوزه قرار می گیرند که میان آنها ارتباط تنگاتنگی برقرار است. در بسیاری از محاسبات مانند پخش بار برای شبکه های توزیع فشار متوسط، پست توزیع و شبکه فشار ضعیف متصل به آن به عنوان یک بار نقطه ای برای شبکه فشار متوسط در نظر گرفته می شود.
تولیدات پراکنده
صنعت برق نیز مانند سایر تکنولوژی ها مرتباً در حال تحول است، بخصوص این که زیربنای این صنعت انرژی است و منابع انرژی در حال تغییر هستند. امروزه با تغییر ساختار سیستم های قدرت به منظور پهنه سازی آنها و تغییر در ساختار آنها از شکل سنتی به ساختار جدید، استفاده از منابع تولید پراکنده اهمیت انکار ناپذیر می دارد.
با بکارگیری مولدهای تولید پراکنده در سیستم توزیع، امکان تولید بهینه برق در محل مصرف ایجاد شده و نیاز ارسال برق توسط خطوط انتقال طولانی کاهش می یابد. استفاده بهینه از تولیدات پراکنده و بکارگیری آنها در اندازه و مکان مناسب مزایای بسیاری همچون افزایش قابلیت اطمینان، بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات خط و کیفیت توان بالاتر و هزینه تولید کمتر و ... را برای سیستم توزیع و انتقال بدنبال خواهد داشت. بطوریکه بر اساس تحقیقات انجام شده توسط مراکز پژوهشی معتبر همچون EPRI، تا پایان سال 2010 میلادی، تولید بیش از 25 درصد ظرفیت نصب شده در جهان، مربوط به واحدهای تولید پراکنده می‌باشد. این رقم طبق تحقیقات NGF به مقدار 30 درصد خواهد رسید [1] .
بحث استفاده از مولدهای تولید پراکنده(DG) یکی از مباحث عمده‌ای است که امروزه در مجامع علمی از آن بسیار یاد می‌شود. با وجود اینکه امروزه بیش از یک دهه از پیدایش جدی تولید پراکنده در سیستم‌های قدرت می‌گذرد، هنوز یک اتفاق نظر در خصوص تعریف تولید پراکنده که تمام جوانب آن را به طور کامل در برگیرد وجود ندارد. تعاریفی که امروزه برای تولید پراکنده ارائه می‌شود بازه وسیعی از تکنولوژی‌های نوین تولید انرژی الکتریکی از واحدهای کوچک یک کیلوواتی و ژنراتورهای یک مگاواتی گرفته تا مزارع بادی چند مگاواتی را در بر می‌گیرد. فناوری‌های مختلفی در زمره تولید پراکنده جای می‌گیرند که عبارتند از توربین‌های احتراقی کوچک، ژنراتورهای مبتنی بر زیست توده، سیستم‌های فتوولتائیک، پیل‌های سوختی، توربین‌های بادی، میکروتوربین‌ها، مجموعه‌های موتور ژنراتور و واحدهای آبی کوچک []. علاوه بر فناوری به کار رفته، جوانب دیگری نیز در تعریف تولید پراکنده مطرح می‌شود که در ادامه آمده است.
تولید پراکنده در حقیقت به معنی تولید توان الکتریکی با استفاده از ژنراتورهای کوچک محلی می‌باشد. استفاده از شبکه‌های تولید پراکنده مزیت‌های زیادی دارد این منابع قابلیت اتصال به شبکه توزیع را دارند و در مقایسه با ژنراتورهای بزرگ و نیروگاهها، حجم و ظرفیت تولید کمتری داشته و با هزینه پایین‌تری راه‌اندازی می‌شوند. همچنین اتصال آنها به شبکه‌های توزیع منافع و سودمندی‌های زیادی به دنبال دارد. از جمله مواردی که استفاده از واحدهای تولید پراکنده را توجیه پذیر می‌کند می‌توان به مسائلی نظیر مسائل اقتصادی در توسعه تولید، کاهش آلودگی محیط زیست، بالا بودن بازدهی این منابع در تولید برق، بالا بردن کیفیت برق‌رسانی به مشتریان، کاهش تلفات در شبکه‌های توزیع، بهبود پروفیل ولتاژ، آزاد‌سازی ظرفیت شبکه و بسیاری از موارد دیگر اشاره نمود . تجربه نشان داده است که در کشورهای مختلف کمپانی‌های بزرگ انعطاف کمی نسبت به شبکه‌های تولید پراکنده کوچک نشان می‌دهند و اجازه بهره‌برداری از واحدهای تولید پراکنده را در شبکه‌های خود نمی‌دهند.
برخی نظریه‌ها براین اساس است که نفوذ حوزه تولید پراکنده می‌تواند موجب تمرکززدایی توان گردد بنحوی که نیازی به شبکه‌های انتقال یا مولدهای بزرگ متمرکز نباشد.
اما برخی دیگر معتقدند که تولید پراکنده فقط می‌تواند به عنوان یک مکمل در کنار مولدهای متمرکز بزرگ مورد استفاده قرار گیرد و از آن برای جبران کمبودهای انرژی استفاده شود.
به هر حال در بررسی‌ صورت گرفته توسط EPRI پیش بینی شده که تا سال 2010 میلادی حدود 20% از تولید برق جهان به صورت تولید پراکنده باشد و این نشان می‌دهد که در واقع تولید انرژی الکتریکی با استفاده از واحدهای تولید پراکنده نقشی اساسی را در تهیه نیازهای انرژی الکتریکی آینده جهان ایفا خواهد کرد. []
تا سال 1970 شبکه های الکتریکی نیاز به خرید توان از سایر تولید کنندگان فرعی نداشتند. اما بعد از تحریم نفتی نزدیک سال 1970 دولتهای زیادی نظیر ایالات متحده آمریکا تصمیم گرفتند که از منابع متعارف انرژی مثل نفت و گاز محافظت کنند تا از وابستگی آنها به سایر کشورها کاسته شود. بهمین دلیل تولید برق از منابع تجدید پذیر بوسیله تولیدکنندگان فرعی بعنوان راه حل ارایه شد که در نهایت منجر به تصویب PURPA در سال 1978 شد. در واقع PURPA برای شبکه هایی که برای اولین بار به این سیستمها ی 2 IPPs متصل می شوند و توان ا لکتریکی را با هزینه ای که بازتابی از هزینه ذخیره شده در صورت عدم نیاز به تولید توان توسط خود سیستم الکتریکی (Utility) تعریف می شود.
PURPA در وهله اول برای نگهداری از منابع نفت و گاز بعنوان سوخت اولیه ایجاد شده و در وهله دوم نوع دومی از تولید پراکنده را که فقط برای فروش توان به شبکه ایجاد شده اند را معرفی می کند. بین سالهای 1980 تا 1990 در آمریکا رشد سریع بار و کاهش توان رزرو تولید شده باعث شد که شبکه ها از تسهیلات تولید پراکنده جهت فروش توان به شبکه دعوت کنند که جهت جلوگیری از سرمایه گذاری های کلان برای ساخت نیروگاههای سوخت فسیلی بود. بخاطر پایین بودن قیمت گاز طبیعی ، میکرو توربینها بعنوان علاقه جدید مطرح شدند که کاربرد نظامی هم داشتند که در حال حاضر در رنج 20 تا 85 کیلو ولت آمپر جهت پیک زدایی در مصارف تجاری معرفی می شوند.
برخی از متخصصین صنعت برق بر این باورند که تولید پراکنده نقش مهمی را در تولید توان در هزاره حاضر بازی خواهد کرد . با توجه به اینکه شبکه های الکتریکی برای تغذیه از یکسو طراحی شده اند وصل این نوع تولید کننده ها به شبکه مسایل و مشکلات مربوط به خود را داشته که مسایلی از قبیل حفاظت ، قابلیت اطمینان و کیفیت توان را شامل می شود و در نهایت منجر به تدوین استانداردهایی برای اتصال واحدهای تولید پراکنده به شبکه شده است.
نیازمندیهای اتصال واحدهای تولید پراکنده از مدتها قبل بررسی شده اند . در سال 1980 ، IEEE توصیه و دستور العملهایی برای اتصال ژنراتورهای IPP منتشر کرد . استاندارد ANSI/IEEE 1001 در سال 1988 دستور العمل پایه سازگار با شبکه‌های زیادی را تهیه کرد. در سال 1990 شبکه آمریکا این دستور العمل را برای ژنراتورهای تولید پراکنده کوچک (کمتر از 5 مگا‌وات ) برای سیستم خودش تهیه کرد. که با استفاده از رله‌های فرکانسی و ولتاژ خاص بر اساس استاندارد IEEE/ANSI C37.90 طراحی شده بودند. بعد از سال‌ها که رله‌های الکترو مکانیکی به رله‌های استاتیک تبدیل شدند و نهایتا هم به رله‌های دیجیتال تبدیل شدند، حفاظت تولید پراکنده نیز دستخوش این تغییرات شد که در این مبحث نیز به آن پرداخته خواهد شد.
به‌ طور خلاصه‌ منابع‌ تولید پراکنده‌ (Dispersed Generation) را می‌توان‌ به‌ عنوان‌منابع‌ تولید توان‌ الکتریکی‌ که‌ به‌ شبکه‌های‌ فوق‌ توزیع‌ یا توزیع‌ و یا به‌ مصرف‌کننده‌های‌محلی‌ متصل‌ می‌شوند، تعریف‌ کرد. ظرفیت‌ تولید این‌ منابع‌ در مقایسه‌ با سایر منابع‌متداول‌ تولید انرژی‌ الکتریکی‌، بسیار کوچکتر و فن‌آوری‌ بکار رفته‌ در تولید توان‌ در آنهانیز متفاوت‌ و بسیار متنوع‌ است‌. تولیدات‌ پراکنده‌ در سالهای‌ اخیر، گسترش‌ روزافزونی‌در سراسر جهان‌ یافته‌اند. تعاریف مختلفی برای تولید پراکنده وجود دارد که البته مشترکات زیادی با هم دارند که بعد از تعریف تک تک آنها این تشابهات قابل تشخیص است.
منابع‌ تولید پراکنده‌ در مراجع‌، گزارشها،نشریات‌ و مقالات‌ مختلف‌ با اصطلاح‌های‌گوناگونی‌ معرفی‌ شده‌ است‌، که‌ از جمله‌ آن‌می‌توان‌ به‌ این‌ موارد اشاره‌ کرد: -Distributed Generation، EmbeddedGeneration، Dispersed Generation،Power Distribution، DistributedUtility and Distributed Resources. ولی‌ تاکنون‌ تعریف‌ جامع‌ و کاملی‌ برای‌تولیدات‌ پراکنده‌ ارایه‌ نشده‌ است‌ و اگر هدف‌،یافتن‌ تعریف‌ جامعی‌ از این‌ تولیدات‌ باشد،باید عوامل‌ و معیارهایی‌ همچون‌ هدف‌ ومکان‌ استفاده‌، مقادیر نامی‌، ناحیه‌ تحویل‌توان‌، فن‌آوری‌، اثرات‌ محیطی‌، روش‌بهره‌برداری‌، مالکیت‌ و... منابع‌ تولید پراکنده‌،مشخص‌ شود. با این‌ حال‌، به‌ طور کلی‌ منابع‌تولید پراکنده‌ را می‌توان‌ به‌ عنوان‌ منابع‌ تولیدتوان‌ الکتریکی‌ با ظرفیتهای‌ نامی‌ محدود(نوع کوچکتر از 10 تا 30 مگاوات‌)، که‌ درمجاورت‌ مصرف‌کننده‌ها نصب‌ می‌شوند و به‌صورت‌ مجزا یا موازی‌ با شبکه‌های‌ الکتریکی‌مورد استفاده‌ قرار می‌گیرند، تعریف‌ کرد. فن‌آوری‌های‌ مورد استفاده‌ در منابع ‌تولید پراکنده‌ فن‌آوری‌های‌ مورد استفاده‌ در منابع‌ تولیدپراکنده‌، گستره‌ وسیعی‌ را به‌ خود اختصاص ‌داده‌اند. فن‌آوری‌های‌ تجاری‌ همچون‌موتورهای‌ دیزل‌، توربین‌های‌ گازی‌، آبی‌ وبادی‌ کوچک‌ از دیرباز تاکنون‌ به‌ طرق‌مختلفی‌ مورد استفاده‌ قرار گرفته‌اند. علاوه‌ بر این‌ فن‌آوری‌ها طیف‌ وسیع‌ دیگری‌ ازفن‌آوری‌های‌ جدید با پیشرفت‌ علوم‌ و دانش‌بشری به‌ صورت‌ تجاری‌ وارد عرصه‌ صنعت ‌برق‌ شده‌اند. فن‌آوری‌هایی‌ همچون ‌موتورهای‌ گازی‌، پیلهای‌ سوختی‌، میکروتوربین‌ها و فتوولتاییک‌ها نمونه‌هایی‌از این‌ قبیل‌ فن‌آوری‌های‌ جدید است‌ که‌امروزه‌ به‌ طور وسیعی‌ در ساخت‌ منابع‌ تولیدپراکنده استفاده می شوند.
پس با جمع بندی تعریفات عبارات زیر را خواهیم داشت.
تولید غیر متمرکز(Decentralized Gen.)
تمام واحدهای تولیدی به شبکه توزیع یا در سمت مصرف کننده متصل می شوند و اصولا بر اساس استفاده از منابع و تکنولوژی انرژی تجدید پذیر هستند مثل CHP (Combined Heat and Power) تولید مرکب از توان و گرما بطوریکه میزان تولید از حد تقریبا 10 MW افزایش نیابد.
- تعریف دیگری در مورد DG وجود دارد به‌طوریکه اکثر آنها در گزینه های ذیل مشترک هستند.
انرژی که در سمت مصرف کننده یا نزدیک آن تولید می شوند.
وقتی که سیستم را تغذیه می کنند بیشتر به سیستمهای توزیع متصلند تا سیستمهای انتقال ولتاژ بالا.
واحدهای انرژی تجدید پذیر و CHP جزو منابع DG هستند ( بعضی وقت‌ها نیز توربین گازی راندمان بالا)
جدول زیر تعاریف مختلف DG را که در انتشارات مختلف مثل آژانس بین المللی انرژی و سایر موسسات مرتبط جهان در سالهای مختلف به‌چاپ رسیده اند را نشان می دهد که تفاوت آنها را به ترتیب در عبارات استفاده شده ، نحوه اتصال به شبکه های توزیع ، لحاظ کردن انرژی بادی در این تعریف ، محدودیت اندازه در تولید و نهایتا در نظر گیری توان و گرمای ترکیبی به عنوان DG در این تعاریف نمایش داده شده است.

جدول 2-1 تعریفات تولید پراکنده در مراجع مختلفراندمان CHP محدودیت اندازه باد اتصال به شبکه عبارت استفاده شده منبع
Generally excluded Not connected or providing support to a distribution network Distributed generation IEA .Distributed Generation. Book (IEA 2002)
YES connected to a distribution network or completely independent of the grid Dispersed generation YES Connected Distributed generation، embedded generation UK Office of Gas and Electricity Markets factsheet (Ofgem 2002)
More than 70% 10MW YES Not always connected or on the consumer side of the meter Decentralised generation UK Office of Gas and Electricity Markets factsheet (Ofgem 2002)
50-100 MW YES Usually connected Decentralised generation Report for CIRED workshop (Jenkins et al. 1999)
Highly efficient Irrespective of size (for CHP 1kW- 400MW) Only onsite wind Not specified Near the point of use Decentralised generation WADE Survey of DG (WADE 2004)
تعریف تولید پراکنده
در طی سالیان گذشته تعاریف متنوعی از واحدهای تولید پراکنده توسط موسسات معتبر ارائه شده است که در زیر به چند مورد بیان می شود.
موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)
از نظر IEEE تولیدات پراکنده منابع تولید برقی هستند که بطور مستقیم به سیستم انتقال سراسری متصل نیستند و شامل ژنراتور و تکنولوژیهای ذخیره انرژی می باشند. (استاندارد IEEE)
موسسه تحقیقات برق (EPRI)
این موسسه اعتقاد دارد که تولیدات پراکنده نیروگاههای کوچکی هستند که از چند کیلووات تا حدود 50 مگاوات می باشند و در محل مصرف قرار می گیرند. [1] (آکمان، 2001).
ائتلاف تولیدات پراکنده امریکا (DPCA)تولید پراکنده به هر تکنولوژی در مقیاس کوچکی که برق را در نزدیکی محل مصرف مشتری در قیاس با نیروگاههای بزرگ تولید کند،‌ اطلاق می شود واحدهای تولید پراکنده میتواند به طور مستقیم به مصرف کننده و یا سیستم انتقال یا توزیع متصل شود. []
آژانس بین المللی انرژی (IEA)تولیدات پراکنده نیروگاههایی هستند که مشتری را در محل مصرف تغذیه می کند و یا بعنوان پشتیبانی برای شبکه سراسری در سطوح توزیع می باشند از دید این موسسه تکنولوژی تولید پراکنده شامل موتورهای کوچک، پیل سوختی و فتو و ستائیک می شود و توربین های بادی را در بر نمی گیرد به این دلیل که بخش عظیمی از برق تولید توربین های بادی در مزارع بادی تولید می شوند و در محل مصرف به وجود نمی آید. [] (فلقی و حقی فام، 2004)
دپارتمان انرژی ایالات متحده آمریکا DOE) US)تولید پراکنده در نزدیکی محل مصرف قرار می گیرد و تأسیسات برقی را قادر می سازد تا هزینه ها را در بهبود سیستم های توزیع و انتقال کاهش دهند و انرژی را با قابلیت اطمینان بالاتر به مشتریان ارائه دهد [1] (آکمان، 2001).
تعریف دیگر DOE از تولید پراکنده گویای این مطلب است که این تولیدات طیف وسیعی از تکنولوژیها را شامل میشود و از نظر اندازه و ظرفیت بین چند کیلووات تا 50 مگاوات باشند و میتوانند در نزدیکی محل مصرف و یا در محل مصرف قرار گیرند. []
تعریف پیشنهادی برای DG
تعاریف مختلفی برای DG وجود و این گوناگونی تعریف ممکن است که سبب بروز اختلافاتی ببین موسسات و محققین شود بنابراین با توجه به تعریفهای فوق یک تعریف کلی که بتوان برای DG بکار برد بصورت زیر است. DGیک منبع الکتریکی است که بطور مستقیم و یا در چند متری بخش مصرف کننده به شبکه توزیع متصل می شود. [،] (کاری، 2006؛ پوپوویک و همکاران، 2005) و شامل انرژیهای تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر میشوند که بسته به نیاز مشتری و شرایط جغرافیایی محل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دسته بندی تولید پراکنده (DG)
معمولا DG ها با توجه به انواع مختلف تکنولوژیهای خود و عملکردشان تقسیم بندی می شوند ولی برای بررسی اثر DG روی سیستم الکتریکی آن را از دید الکتریکی طبقه بندی می کنند. این تقسیم بندی با توجه به تفاوت بین انواع متناسب با کاربرد الکتریکی آن ها ظرفیت، مدت زمان تغذیه، نوع برق تولیدی، تجدیدناپذیر یا تجدیدپذیر بودن تکنولوژی بدست می آید.
تقسیم بندی بر اساس ظرفیت
بر اساس تعاریف صورت گرفته برای منابع تولید پراکنده ،به ظرفیت تولید آنها از چند ده کیلووات تا چند ده مگاوات تغییر می کند در جدول زیر یک تقسیم بندی از واحدهای تولید پراکنده بر اساس ظرفیت تولیدی آنها ارائه شده است. [] (کیهانی)
جدول2-2 تقسیم بندی تولید پراکنده بر اساس ظرفیت تولیدمحدوده تولید نوع تولید پراکنده
W1- kW 5 میکرو
KW 5 –MW 5 کوچک
MW 5- MW50 متوسط
MW 50- MW300 بزرگ
تقسیم بندی بر اساس نوع و مدت زمان تغذیه
مدت زمان تغذیه DG با توجه به کاربرد و نوع و اندازه آن متغیر است. این مدت زمان می تواند کوتاه در موقعی که شبکه نیاز به حمایت دارد باشد و یا مدت زمان طولانی برای کاربرد در بار پایه و یا بصورت مدت زمان ناپایدار با توجه به استفاده از منابع طبیعی و تجدیدپذیر می‌باشند. در جدول زیر نوع تکنولوژی DG و مدت زمان تغذیه را نشان می دهد. [] (عسگریان؛ 1386)

جدول 2-3 مقایسه انواع تکنولوژیهای تولید پراکنده از لحاظ مدت زمان تغذیهمدت زمان تغذیه نوع DG توضیحات
تغذیه طولانی توربین گازی، سلولهای سوختی بجز fuel cell که در حالت بار پایه توان اکتیو تولید می کند، دار بقیه موارد توان راکتیو تولید می کند.
تغذیه ناپایدار توربین بادی (WT) انرژی خورشیدی (PV) به شرایط آب و هوایی بستگی دارد فقط توان اکتیو تولید می کنمد و نیاز به منبع راکتیو در شبکه دارد
تغذیه کوتاه مدت سلوهای سوختی ، pv ، باطری، واحدهای ذخیره کننده انرژی برای تغذیه پیوسته استفاده می شود
تقسیم بندی بر اساس نوع برق تولیدی
جریان برق خروجی DG با توجه تکنولوژی مورد استفاده می تواند DG یا AC باشد. PV و FC و باطری، تولید جریان DG می کند و برای بار DG مناسب هستند. و در نهایت با استفاده از ادوات الکترونیک قدرت و کنورترها این جریان DG را می توان به جریان AC برای وصل شدن به شبکه قدرت تبدیل واز آنها استفاده کرد.
انواع دیگری DG ها مانند میکروتوربین، توربین بادی تولید جریان AC می کنند که در بعضی از کاربردها برای داشتن تنظیم ولتاژ و وصل به شبکه از تجهیزات الکترونیک قدرت استفاده کرد.
تقسیم بندی بر اساس نوع سوخت مصرفی
این تقسیم بندی دارای دو دسته تکنولوژی، با سوخت فسیلی و غیرفسیلی می باشد. تکنولوژی سوخت فسیلی (تجدید ناپذیر) شامل میکروتوربین ها، ماشین احتراق و پیلهای سوختی می باشند و تکنولوژی های سوخت غیرفسیلی شامل دو دسته منابع تجدیدپذیر مثل باد، خورشید و منابع ذخیره کننده انرژی مثل باطری و چرخ طیار خازنها، ذخیره سازهای انرژی با فشرده سازی هوا CAES می باشند . [] (شورای جهانی انرژی، 1375؛ عباسی، 1383)
اهمیت تنوع بخشیدن به منابع انرژی، بهبود امنیت سیستمبدون شک یکی از مهمترین عوامل امنیت ملی کشورها تامین انرژی مورد نیاز است. در غیر این صورت آسیب‌های جدی و اجتناب ناپذیری پیش روی کشور‌ها و دولت های مربوطه و همچنین مردم خواهد بود. به همین دلیل دولت‌ها تمام تلاش خود را می‌کنند که از اتکا بر روی یک یا چند انرژی خارج شوند تا بتوانند به سیستم تامین و عرضه انرژی خود تنوع بخشند. خروج از این وابستگی احتمال خطر و ریسک پذیری را تا حد زیادی کاهش خواهد داد. تجربه و شواهد پیشین گواهی بر اثبات این مسئله هستند. گل و همکاران(2005) [] مثلا کشور عزیزمان ایران زمستان سختی را در سال 86 و همچنین تابستان طاقت فرسایی را در سال 87 تجربه کرده است که نتیجه‌ی آن چندین ساعت خاموشی در طول دوره بوده است. در صورتی که اگر کشور ظرفیت مناسبی از توربین‌های بادی و یا بیو‌مس تدارک دیده بود مطمئنا این خاموشی تا حد زیادی صورت نمی‌گرفت. لازم به ذکر است که هزینه وقوع خاموشی برق صدها برابر بیشتر از هزینه‌ی تولید برق مورد نیاز است.به عنوان مثال یک کیلو وات ساعت خاموشی 10 دلار به اقصاد ملی صدمه وارد می کند درحالی که هزینه ی تولید این مقدار انرژی از 10 سنت نیز کمتر است.
کاهش وابستگی به شبکه سراسری برقاصولا در هر کشوری جاده‌های سراسری، شبکه های گسترده‌ی برق ملی،خطوط انتقال گاز و نفت از مهمترین سرمایه‌های ملی هر کشور به حساب می‌آیند و همچنین میزان رفاه مردمی و ملی به فاکتورهایی که در بالا ذکر شد وابستگی مستقیم دارند. این شبکه‌ها با توجه به گستردگی مکانی فراوانی که دارند، بسیار آسیب پذیر هستند. تحت تاثیر بلایای طبیعی مثل وقوع سیل، زلزله، گردباد، بارش برف سنگین و طوفانهای شدید و همچنین عوامل غیر طبیعی مثل جنگ، عملیات‌های خرابکارانه و تروریستی و مشکلات فنی، سیستم ها ممکن است دچار نقص شده و قادر به ادامه فعالیت بدون تعمیر نباشند. لازم به ذکر است که این حالت فقط مختص ایران نیست و بسیاری از کشورهای صنعتی و پیشرفته هم از این آسیب ها مستثنی نیستند و خاموشی‌هایی طولانی در دهه اخیر در آمریکا و اروپا و کشورهای همسایه مشاهده شده که همگی گواهی بر این ادعا می‌باشد. با توجه به شرایطی که ذکرگردید، یکی از راه کارهای مفیدی که میزان اتکا و وابستگی را به شبکه‌های طولانی و سراسری برق کاهش می‌دهد استفاده از تولیدات پراکنده می‌باشد.
تولید پراکنده به این دلیل که تلفات خطوط انتقال و توزیع را تا حد زیادی کاهش می‌دهد، هزینه‌ی تمام شده برق مصرفی را تا حد زیادی کم می‌کند. تولیدات پراکنده از گوناگونی و تنوع بسیار زیادی برخوردارند و از بهترین آنها می‌توان نیروگاه‌های بادی، آبی، زیست توده، زمین گرمایی و خورشیدی را نام برد که علاوه بر پراکندگی مکانی از لحاظ منابع اولیه هم کاملا پراکنده هستند و نیازی به شبکه‌های سراسری نفت و گاز برای تغذیه ندارند.
با توجه به ناامنیهای منطقه و شرایط بین المللی پیش آمده کشورمان و خطرات احتمالی پیشرو، استفاده از تولیدات پراکنده به عنوان بخش مهمی از منابع تولید انرژی، در صورت بروز مشکلاتی می تواند در مواردی خاص تولید را به منابع و امکانات محلی بسپارد.
استفاده از منابع محلی و منطقه‌ای و بهره‌مندی از پتانسیل عظیم انرژی تجدید‌پذیر کشورکشور ما ایران به خاطر موقعیت جغرافیایی و پراکندگی ارزی پهناور خود یکی ازغنی‌ترین کشور‌های جهان از نقطه نظر داشتن منابع مختلف محسوب میشود. چون از یک طرف دارای منابع فسیلی و تجدیدناپذیر مانند گاز، نفت و ذغال سنگ و از طرف دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژیهای تجدیدپذیر مانند باد، زیست توده، آب، خورشید و زمین گرمایی است. پتانسیل بالای انرژی باد (حد اقل 15 هزار مگاوات)، انرژی خورشید (متوسط تابش 5 کیلو وات ساعت بر متر مربع در سال) و همچنین انرژی زیست توده (حدود 2250 مگاوات پتانسیل تولید برق) گواهی بر این مدعاست.
استفاده از تولیدات پراکنده تجدیدپذیر و عدم تولید گازهای گلخانه‌اییکی از بزرگترین و مهمترین عوامل تولید گازهای گلخانه ای و همچنین آلودگی هوا، آب و خاک نیروگاه های بزرگ فسیلی هستند. ولی استفاده از تولیدات پراکنده تجدید پذیر تا حد بسیار زیادی این پارامترها را کاهش می دهد و به عنوان مثال یک توربین با هر مگاوات ظرفیت خود می تواند درسال 1491 تن co2 ، 7 .6 تن so2 و 56 تن NOx را کاهش دهد.
با توجه به رشد کشورهای دیگر در زمینهی زیست محیطی کشور ما نیز باید تدابیر و قوانین بیشتری را در رابطه با رشد این علم اتخاذ کند. حفظ منابع سوخت های فسیلی با این دید که استفاده از این منابع محدودیت دارد.یکی از مزیت های استفاده از تولیدات پراکنده تجدید پذیر صرفه جویی درمنابع سوخت های فسیلی است، که این امر باعث نگهداری بهینه از این تعمات برای نسل های آینده و همچنین امکان صادرات آن به کشورهای دیگر خواهد شد با توجه به این که تولید توسط نیروگاههای تولید پراکنده گوناگون متفاوت است ولی با تقریب قابل قبولی می توان محاسبه کرد که درطول عمر بیست ساله 1000 مگا وات نیروگاه تجدید پذیر درحدود 75 تا 90 میلیون بشکه می توان صرفه جویی کرد.
افزایش فرصت ایجاد شغل های جدید و کاهش بیکاریدرحال حاضر بیشتر تکنولوژی های تولیدات پراکنده درحال رشد و شکوفایی هستند. لذا کشور ما ایران با بهریگیری از نعمات خدا دادی و موقعیت جغرافیایی مناسبش ضمن تامین بخشی از انرژی مورد نیاز خود توسط تولیدات پراکنده می تواند خود را به عنوان یکی از قطب های مهم استفاده از تولیدات پراکنده درجهان معرفی کرده و همچنین برای بسیاری از جوانان این مرز و بوم اشتغال زایی کند که این اشتغال زایی هم می تواند درزمینه تولید و خدمات مهندسی باشد هم می تواند درزمینه ی صادرات تجهیزات و غیره باشد. درپایان سال 2010 کل سرمایه گذاری در زمینه انرژی های تجدیدپذیر به 211 میلیارد دلار رسید که درمقایسه با سال 2009 ، 50 میلیارد افزایش داشته است.

—216

تامین‌کنندگان قطعات / مواد خام

شکل 2- 1 : یک نمای ساده از زنجیره‌ی‌تأمینبازارهای جهانی، افزایش رقابت و افزایش تاکید بر روی مشتری مداری به عنوان عواملی شناخته شدهاند که موج علاقه به سمت مدیریت زنجیره‌ی‌تأمین را افزایش می‌دهند. در این شرایط، مدیریت زنجیره‌ی‌تأمین به عنوان کلیدی برای ساختن یک رقابت پایدار در روابط توسعه یافته درون و فراسازمانی عمل می‌کند. زنجیره‌های تأمین تمامی فعالیت‌های مرتبط با جریان و انتقال کالاها از مرحله‌ی مواد اولیه تا مصرف‌کننده‌ی نهایی را در بر می‌گیرد.
تأمین‌کننده
تولید محصولات نیمه تکمیل
اسمبل نهایی
انبار کارخانه
تأمین‌کننده
تأمین‌کننده
توزیع کننده
توزیع کننده
توزیع کننده
تأمین کنندگان
شرکت تولید کننده
توزیع
مشتری نهایی
جریان فیزیکی مواد
جریان اطلاعات

شکل 2 – 2 : یک نمای کامل از زنجیره‌ی‌تأمینبا توجه به مفهوم زنجیره‌ی‌تأمین می‌توان مدیریت زنجیره‌ی‌تأمین را تاثیرگذاری بر رفتار زنجیره‌ی‌تأمین جهت دستیابی به نتایج دلخواه و به عبارت دقیق‌تر یکپارچه‌سازی فعالیت‌های زنجیره‌ی‌تأمین و نیز جریان‌های اطلاعاتی مرتبط با آن، از طریق بهبود و هماهنگ سازی فعالیت‌ها در زنجیره‌ی‌تأمین تولید و عرضه محصول نامید (لادُن و لادُن، 2002).

نیلی و همکاران (1995) معتقدند سنجش عملکرد به صورت فرآیند کمی‌سازی اثربخشی و بازده یک عمل تعریف می‌شود. اثربخشی اندازهای از خواستههای مشتری است که برآورده شده است و بازده شاخصی است که میزان اقتصادی بودن منابع سازمان را در هنگام فراهم کردن سطح خاصی از رضایت مشتریان اندازه‌گیری میکند. سیستمهای سنجش عملکرد به صورت مجموعهای کلی از معیارهایی تعریف میشوند که هر دو عامل اثربخشی و بازده را کمی میکنند. نیلی و همکاران (1995) تعدادی از رویکردهای سنجش عملکرد را شناسایی کردند، شامل: کارت امتیازدهی متوازن (کاپلان و نورتون، 1992)، ماتریس سنجش عملکرد (کیگان و همکاران، 1989)، پرسشنامههای سنجش عملکرد (دیکسون و همکاران، 1990)، معیار سنجش طراحی سیستم (گلوبرسن، 1985) و رویکردهای تولید به کمک کامپیوتر. بهعلاوه آنها دامنهای از محدودیتهای سیستم‌های سنجش عملکرد موجود برای تولید را هم شناسایی کردهاند، شامل: تشویق به استفاده در دورههای کوتاه مدت، نبود تمرکز بر روی استراتژیها (سیستم سنجش به صورت صحیح با اهداف استراتژیک، فرهنگ سازمانی و سیستم‌های تشویقی همسو نیست)، تشویق به بهبود مقطعی به جای بهبود مستمر با مجبورکردن مدیران به کاهش انحراف از استاندارد و ناکامی در دادن اطلاعات کافی در این مورد که کدامیک از رقبا دارد بر اساس الگو عمل میکند.
مرور خوبی که توسط نیلی و همکاران (1995) در مورد سنجش عملکرد فراهم شد به صورت گسترده‌ای در تحقیقات اخیر در مورد سیستمها و معیارهای سنجش عمکرد زنجیرهیتأمین اشاره شده است (برای مثال، بیمن، 1999؛ بیمن و چِن، 2001؛ گوناسکاران و همکاران، 2001و 2004). در این مطالعات اشاره شده است که اغلب محدودیتهایی که توسط نیلی و همکارانش مشخص شده است در زمینه سیستم‌های سنجش عملکرد زنجیرهیتأمین همچنان بیپاسخ مانده است. بهعلاوه آن‌ها بر این نکته تاکید دارند که معیارها و سیستمهای سنجش جدیدی برای برطرف کردن این نواقص مورد نیاز است.
1.2.2 فرآیند ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمینفرآیند ارزیابی عملکرد کاری ساده و آسان نیست و مستلزم جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات زیادی است. در اینجا، فرآیند ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین ارائه می‌شود. در شکل (2-3) این مراحل نشان داده می‌شود.
تعیین مدل ارزیابی کارآیی
تعیین شاخص‌های ارزیابی
جمع‌آوری اطلاعات شاخص‌ها و انجام ارزیابی

شکل 2- 3 : فرآیند ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین- تعیین مدل ارزیابی کارآیی: این کار با توجه به ماهیت نوع زنجیره‌ی‌تأمین تحت بررسی و نوع صنعتی که زنجیره‌ی‌تأمین در آن فعال است اتفاق می‌افتد.
- تعیین شاخص‌های ارزیابی: در این مرحله با توجه به ماهیت مدل انتخاب شده در مرحله قبل شاخص‌های ارزیابی با استفاده از مدل کارت امتیازی متوازن انتخاب می‌شوند. باید توجه داشت که سعی شود از همه‌ی دسته شاخص‌های موجود حداقل یک معیار برای ارزیابی انتخاب شود.
- جمع‌آوری اطلاعات شاخص‌ها و انجام ارزیابی: در این مرحله اطلاعات شاخص‌های انتخاب شده در مرحله قبل جمع‌آوری شده و با استفاده از مدل انتخاب شده در مرحله‌ی اول ارزیابی صورت می‌گیرد و عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین اندازه‌گیری می‌شود.
2.2.2 تحلیل پوششی داده‌هاتداوم بقای بنگاه‌ها و سازمان‌ها در هر نظام اقتصادی در گروی ایجاد ارزش افزوده است. برای دستیابی به این مهم تنها داشتن منابع کافی نیست بلکه نحوه ترکیب و استفاده از منابع و همچنین ایجاد تعادل بین ورودی‌ها و خروجی‌های سازمان و به معنای دیگر استقرار یک سیستم ارزیابی عملکرد نقش به سزایی دارد. اهمیت این ارزیابی به حدی است که بر اساس تجربیات انجام شده در کشورهای صنعتی می‌توان صرفا با اعلام، برقراری و اجرای یک سیستم ارزیابی عملکرد و حتی بدون هیچ گونه تغییری در سازمان یا سرمایه‌گذاری، 5 تا 10 درصد بهره‌وری را افزایش داد (معماریانی، 1383).
تحلیل پوششی داده‌ها روشی مبتنی بر برنامه‌ریزی ریاضی جهت برآورد عملکرد است. این روش بدون فرضی از شکل توابع تولید، با حل مدل‌های ریاضی برای مجموعه‌ای از واحدهای تصمیم‌گیرنده و با استفاده از اطلاعات مربوط به میزان ورودی‌ها و خروجی‌های واقعی آن واحدها، یک واحد مجازی با بالاترین عملکرد ساخته و واحد‌های ناکارا را با آن می‌سنجد.
3.2 تعریف عملکرد و مجموعه امکان تولیدعملکرد یک واحد، مقایسه ورودی‌ها و خروجی‌های آن با یکدیگر است. در ساده‌ترین حالت که واحد یک ورودی را مصرف کرده و یک خروجی می‌دهد، عملکرد به صورت خارج قسمت خروجی بر ورودی تعریف می‌شود. واحدی در نظر بگیرید که با مصرف ورودی x، خروجی y را تولید می‌کند (شکل 2-4). تعریف می‌کنیم:
(2-1)
اغلب به خاطر پیچیدگی واحدهای تصمیم‌گیری، در نظر گرفتن چندین ورودی و چندین خروجی اجتناب‌ناپذیر است. فرض کنید واحد تصمیم‌گیری با مصرف بردار ورودی بردار خروجی را تولید می‌کند. (شکل 2-5)
یک واحد تصمیم‌گیری
ورودی x
خروجی y

شکل2-4 : یک واحد تصمیم‌گیری با یک خروجی و یک ورودییک واحد تصمیم‌گیری
ورودی
ورودی
ورودی
خروجی
خروجی
خروجی

شکل2- 5 : یک واحد تصمیم‌گیری و خروجی‌ها و ورودی‌های آندر چنین وضعیتی، عملکرد را می‌توان به صورت حاصل تقسیم و ترکیب وزنی خروجی‌ها بر ترکیب وزنی ورودی‌ها تعریف کرد. اگر برای واحد تصمیم‌گیری فوق وزن (قیمت) همه خروجی‌ها مشخص و وزن (هزینه) هر ورودی نیز معلوم باشد، عملکرد از رابطه (2-2) محاسبه می‌گردد:
(2-2)
که در آن وزن خروجی rام یعنی و وزن است.
جهت ارزیابی عملکرد یک واحد تصمیم‌گیری (DMU) نیاز به تابع تولید داریم. در اغلب موارد تابع تولید در دست نیست و این به دلیل پیچیدگی فرآیند تولید، تغییر در تکنولوژی تولید و چند مقدار بودن تابع تولید است. یعنی در اغلب موارد یک ترکیب از ورودی‌ها مانند یک بردار خروجی مانند را تولید می‌کند از این رو ناچاریم تقریبی از تابع تولید را در دست داشته باشیم تابع تولید، تابعی است که برای هر ترتیب از ورودی‌ها، ماکزیمم خروجی را بدهد (راماناتان، 2003). با داشتن تابع تولید به راحتی می‌توان عملکرد یک واحد تصمیم‌گیری را محاسبه کرد. اما همانطوری که ذکر شد به دلائل مختلف تابع تولید به راحتی محاسبه نمی‌گردد. از این رو مجموعه‌ای به نام مجموعه امکان تولید می‌سازیم و مرز آن را تقریبی از تابع تولید می‌گیریم. تابع تولید حاصل از مجموعه امکان تولید یک مرز تقریبی است که با توجه به تکنولوژی تولید دارای ویژگی‌های مورد نظر می‌باشد. مجموعه امکان تولید، که آن را با T نشان می‌دهیم چنین تعریف می‌شود:
(2-3) T={(x,y)|کند تولید را y نامنفی بردار بتواند x نامنفی بردار}.
مجموعه‌ی T را طوری در نظر می‌گیریم که در اصول زیر صدق نماید:
1- اصل شمول مشاهدات: این اصل به ما می‌گوید که یعنی تمامی مشاهدات به مجموعه‌ی امکان تولید تعلق دارند.
2- اصل بی‌کرانی اشعه (بازده به مقیاس ثابت): با قبول این اصل فرض می‌کنیم که تکنولوژی تولید بازده به مقیاس ثابت دارد. یعنی همان‌طوری که قبلا اشاره شد، یعنی اگر x ، y را تولید کند آنگاه و، را هم تولید کند.
3- اصل امکان‌پذیری: اگر، آنگاه به ازای هر که در آن و، داریم .
4- اصل تحدب: با پذیرفتن این اصل می‌پذیریم که در تکنولوژی تولید اگر آنگاه برای هر داریم: .
5- اصل کمینه درون‌یابی: با قبول این اصل می‌پذیریم که T کوچک‌ترین مجموعه‌ای است که در اصول اول تا چهارم صدق می‌کند.
مجموعه امکان تولید T را که در اصول یک تا پنج صدق می‌کند را به صورت نشان می‌دهیم.
ثابت می‌شود مجموعه به صورت زیر است:
(2-4)
یعنی مجموعه‌ی فوق کوچک‌ترین مجموعه‌ای است که در اصول یک تا چهار صدق می‌کند.
مدل چارنز، کوپر و رودز
فرض کنیم ، تعداد n DMU متجانس هستند که با به کار بردن بردار ورودی ، ، بردار خروجی ، را تولید می‌کنند.
فرض کنید هدف ارزیابی عملکرد است که در آن . برای این منظور می‌گوییم اگر در امکان تولیدی مانند یافت نشود که غالب بر باشد، در این صورت کارای نسبی است در غیر این صورت ناکارا می‌باشد. چگونه می‌توان گفت که هیچ امکان تولیدی در موجود نیست که بر غالب باشد؟ به سه طریق می‌توان این کار را انجام داد (راماناتان، 2003):
اگر بتوان امکان تولیدی در یافت که با ورودی کمتر از، خروجی مساوی داشته باشد.
اگر بتوان امکان تولیدی در یافت که با ورودی مساوی، خروجی بیشتر از داشته باشد.
اگر بتوان امکان تولیدی در یافت که با ورودی کمتر از، خروجی بیشتر از داشته باشد.
برای این موارد سه‌گانه فوق شکل‌های (2-6) تا (2-8) را در نظر بگیرید. در شکل (2-6)، واحد فرضی A با ورودی کمتر همان خروجی را تولید می‌کند. در شکل (2-7) واحد B با ورودی، خروجی بیشتر از را تولید می‌کند و در شکل (2-8) واحد D با ورودی کمتر از خروجی بیشتر از را تولید نموده است.

(خروجی)Y
(ورودی)X

شکل 2-6 : واحد فرضی با ورودی کمتر، خروجی یکسان

(خروجی)Y
(ورودی)X

شکل 2 – 7 : واحد فرضی با ورودی یکسان، خروجی بیشتر

(خروجی)Y
(ورودی)X

شکل 2 – 8 : واحد فرضی با ورودی کمتر، خروجی بیشتراگر باشد واضح است که اگر باشد به وسیله‌ی امکان تولیدی از مغلوب خواهد شد. پس برای امکان تولید روی مرز خواهد بود که در این صورت کمترین مقداری است که روی مرز خواهد بود، پس ما باید به دنبال یافتن کمترین مقدارای باشیم که در خواص فوق‌الذکر صدق کند؛ یعنی حل مدل زیر:
(2-5)
اما شرط عضویت در آن است که:
(2-6)
پس حل مسأله به حل LP زیر برمی‌گردد:
(2-7)
و یا:
(2-8)
مسأله بالا مدل CCR ورودی محور است که معروف به فرم پوششی CCR است.
در جواب بهینه مدل فوق اگر در این صورت ناکارا است و اگر یعنی روی مرز قرار دارد و کارا است. این مطلب از روی شکل (2-8) نیز روشن است. مدل قبل همواره شدنی است زیرا و (منظور ضریب) و ، یک جواب شدنی است. بعلاوه از جواب شدنی فوق نتیجه می‌شود که مقدار بهینه از یک تجاوز نمی‌کند.
دوگان مدل قبل که معروف به فرم مضربی است چنین است:
(2-9)
یا به صورت برداری:
(2-10)
مدل‌های فوق مدل مضربی CCR در ماهیت ورودی هست؛ به عبارت دیگر با کاهش ورودی در صورت ناکارا بودن آن را روی مرز قرار می‌دهیم تا کارا شود. مقدار کاهش‌یافته ورودی که عبارت بود از، مقداری از ورودی بود که می‌توانست حداقل را تولید نماید، مقداری از ورودی‌ها بود که به هدر می‌رفت که آن را مقدار ناعملکرد می‌نامیم. واضح است که اگر باشد هیچ ورودی هدر نمی‌رود و مقدار ناعملکرد برابر با صفر است.
1.3.2 مدل ورودی‌گرا و خروجی‌گرادر مدل‌های تحلیل پوششی داده ها امکان سه نوع جهت‌گیری با ماهیت ورودی، با ماهیت خروجی و با ماهیت مبنایی وجود دارد (میرحسینی، 1387).


مدل تحلیل پوششی داده های ورودی‌گرا: در مدل‌های با ماهیت ورودی واحدهای تصمیم‌گیرنده در پی آن هستند که با کمترین میزان ورودی ممکن، مقدار مشخصی خروجی ایجاد کنند (در این حالت‌ها ورودی‌ها قابل کنترل هستند).
مدل تحلیل پوششی داده های خروجی‌گرا: در مدل‌های با ماهیت خروجی واحدهای تصمیم‌گیرنده در پی آن هستند که با مقدار مشخصی ورودی، بیشترین میزان خروجی ممکن را ایجاد کنند (در این حالت هم ورودی‌ها و هم خروجی‌ها قابل کنترل هستند).
2.3.2 مزایا و معایب تحلیل پوششی داده ها
مدل تحلیل پوششی داده‌ها نیز همانند دیگر مدل‌ها شامل ویژگی‌های شامل ویژگی‌های مثبت و منفی است که ویژگی‌های ممتاز این روش عبارتند از (کریمی، 1390):
در این ارزیابی واحدهای ناکارا به دلیل مقایسه با یک سطح استاندارد از قبل تعیین شده یا شکلی تابعی معلوم، ناکارا ارزیابی نشده بلکه ملاک ارزیابی آن‌ها واحدهای تصمیم‌گیرنده دیگری بوده است که در شرایط یکسانی عمل می‌کنند و این ارزیابی واقع بینانه تحلیل پوششی داده‌ها در مقایسه با سایر روش‌هاست.
این روش ارزیابی توام مجموعه عوامل است و محدودیت تک ورودی و تک خروجی در آن وجود ندارد.
این روش دارای ویژگی جبرانی بودن است و به واحد تصمیم‌گیرنده اجازه می‌دهد کمبود و یا ضعف خروجی‌هایش را به کمک خروجی‌های دیگر و یا مصرف اضافی ورودی‌هایش را با صرفه‌جویی در ورودی‌های دیگر جبران کند.
تحلیل پوششی داده‌ها، برخلاف روش معمول شاخص عددی، به معرفی وزن‌های از قبل تعیین شده برای عوامل خروجی و ورودی نیاز ندارد. همچنین نیازمند توصیف توابع به شیوه‌ای که در روش رگرسیون آماری رایج است نیز نیست.
تحلیل پوششی داد ها، از روش برنامه‌ریزی ریاضی استفاده می‌کند که می‌تواند تعداد زیادی متغیر و روابط (قیود) را به کار گیرد و محدودیت کم بودن تعداد خروجی و ورودی موجود در سایر روش‌ها را ندارد. تئوری قوی برنامه‌ریزی ریاضی امکان تحلیل و تفسیر بهتر را ایجاد می‌کند.
سادگی در محاسبه و ارزیابی و عدم محدودیت در انتخاب عوامل امکان پرداختن به مسائل پیچیده‌تر موجود در حوزه‌های مدیریتی و سیاست‌گذاری را فراهم می‌سازد.
همچنین معایب مدل تحلیل پوششی داده‌ها عبارتند از (کریمی، 1390):
هر واحد تصمیم‌گیری که حداقل در یک ورودی برتر باشد کارا ارزیابی می‌گردد، که این امر باعث خواهد شد که بعضی از واحد‌ها که در تمام شاخص‌ها جز یک شاخص دارای ضعف است، به طور غیر واقع بینانه کارا ارزیابی شود.
با توجه به این که مرز عملکرد در مدل‌های تحلیل پوششی داده‌ها بر اساس مشاهدات ساخته می‌شود این امر باعث بروز مشکلاتی در ارزیابی می‌گردد. به عنوان نمونه شکل (2-9) را در نظر می‌گیریم. در این شکل واحدهای A و C روی مرز بوده و کارا ارزیابی می‌شوند ولی همان‌طور که مشاهده می‌گردد نمی‌توان واحد A را واحدی بهتر از B دانست. این بدان معناست که تحلیل پوششی داده‌ها در رتبه‌بندی موفق عمل نمی‌کند.
یکی دیگر از ایرادات تحلیل پوششی داده‌ها فرض تحدب در ساختن مجموعه امکان تولید آن است. این فرض باعث می‌شود که بعضی از واحدهای تصمیم‌گیری ناکارا با واحدهای در مرز عملکرد مقایسه شوند که وجود خارجی ندارند.
مقایسه واحدها نسبی است و اگر در یک ارزیابی واحدی کارا ارزیابی شود بدان معنا نیست که این واحد، واحدی ایده‌آل است بلکه در میان مشاهدات، واحدی یافت نشده است که بهتر از واحد مورد ارزیابی عمل نماید. در این شرایط، تحلیل پوششی داده ها هیچ راهکار بهبودی برای چنین واحدهای ارائه نمی‌کند. در شکل (2-9) عملکرد واحد A فقط به این خاطر است که در سایز این واحد رقیبی وجود ندارد.
C
B
A
D

شکل 2 – 9 : نمایش یکی از ضعف‌های مدل تحلیل پوششی داده‌ها3.3.2 مدل کارت امتیازدهی متوازن
یکی از مشهورترین و شناخته شده ترین مدل های سیستم ارزیابی عملکرد مدل «کارت امتیازدهی متوازن» است که توسط «کاپلان و نورتون» در سال 1992 ایجاد و سپس گسترش و بهبود یافته است. این مدل پیشنهاد می‌کند که به منظور ارزیابی عملکرد هر سازمانی بایستی از یک سری شاخص های متوازن استفاده کرد تا از این طریق مدیران عالی بتوانند یک نگاه کلی از چهارجنبه مهم سازمانی داشته باشند. این جنبه های مختلف، پاسخگویی به چهار سوال اساسی زیر را امکان پذیر می سازد:
1 – نگاه ها به سهامداران چگونه است؟ (جنبه مالی)
2 – در چه زمینه هایی بایستی خوب عمل کنیم؟ (جنبه داخلی کسب و کار)
3 – نگاه مشتریان به ما چگونه است؟ (جنبه مشتری)
4 –چگونه می توانیم به بهبود و خلق ارزش ادامه دهیم؟ (جنبه یادگیری و نوآوری).
کارت امتیازدهی متوازن شاخص های مالی را که نشان دهنده نتایج فعالیت های گذشته است در بر می گیرد و علاوه بر آن با در نظر گرفتن شاخص های غیر مالی که به عنوان پیش نیازها و محرک عملکرد مالی آینده هستند، آنها را کامل می کند. «کاپلن و نورتون» معتقدند که با کسب اطلاع از این چهارجنبه ، مشکل افزایش و انباشت اطلاعات از طریق محدود کردن شاخص ها ی مورد استفاده از بین می رود. همچنین مدیران مجبور خواهند شد تا تنها بر روی تعداد محدودی از شاخص های حیاتی و بحرانی تمرکز داشته باشند. به علاوه استفاده از چندین جنبه مختلف عملکرد ، از بهینه سازی بخشی جلوگیری می کند.
4.3.2 مفهوم کلی کارت امتیازی متوازن
ارزیابی و مدیریت عملکرد، منتج از برنامه های استراتژیک و برنامه های عملیاتی سازمان است. اگرچه تدوین برنامه‌های استراتژیک و عملیاتی، فرایندی پیچیده و دشوار است ولی اجرای موفقیت‌آمیز آن به مراتب دشوارتر است. سازمان های زیادی در پیاده‌سازی کامل استراتژی های خود، شکست می‌خورند. این مساله ناشی از تعریف ناقص استراتژی ها و برنامه‌های عملیاتی سازمان نیست بلکه احتمالاً به این خاطر است که چارچوب مستحکمی برای همسوسازی کارکنان و فرایندهای عملیاتی با اهداف سازمان، وجود ندارد .
سازمان های امروزی به خوبی دریافته اند که 80 درصد ارزش افزایی آنها از طریق دارایی های نامشهودشان شامل سرمایه های انسانی (دانش و مهارت های کارکنان)، سرمایه های سازمانی (فرهنگ سازمان و ارزش های حاکم بر آن) و سرمایه های اطلاعاتی (منابع اطلاعاتی و داده های آماری) ایجاد می شود و دیگر نمی توانند صرفاً با اتکاء به دارایی های مشهود، ارزیابی عملکرد و در پی آن مدیریت عملکرد جامعی انجام دهند.
پروفسور رابرت کاپلان و دکتر دیوید نورتون با درک الزامات و نیازمندی های سازمان های نوین و برای اجرای اثربخش استراتژی و ایجاد یک سیستم جامع مدیریت و بهبود عملکرد، در سال 1992 سیستم مدیریتی نوینی را تحت عنوان کارت امتیازی متوازن، معرفی نمودند. سیستم مدیریتی کارت امتیازی متوازن، به عنوان چارچوب جامع ارزیابی عملکرد و پیشبرد استراتژی، مطرح بوده که به ایجاد توازن بین اهداف کوتاه مدت و بلند مدت، سنجه‌های مالی و غیر مالی، عملکرد داخلی و خارجی، ذینفعان درونی و بیرونی، شاخص های هادی و تابع عملکرد، منجر می‌شود. کارت امتیازی متوازن چارچوب اثبات شده ای است که استراتژی سازمان را تشریح و عملیاتی می کند . کارت امتیازی متوازن، یک سیستم مدیریتی است که می تواند اجرای استراتژی ها را مدیریت کرده و عملکرد سازمان را در چهار منظر مالی،‌ مشتری، فرایندهای داخلی، و رشد و یادگیری، اندازه گیری کند و باعث انتقال و تفهیم ماموریت، چشم انداز، استراتژی ها و انتظارات عملکردی به کلیه ذینفعان درونی و بیرونی سازمان شود. به عبارت دیگر، کارت امتیازی متوازن می تواند چشم انداز و ماموریت سازمان را در قالب مجموعه ای از روابط علّت و معلولی در چهار منظر ذکر شده نشان دهد. سیستم مدیریتی کارت امتیازی متوازن، ترکیبی است از معیارهای ارزیابی عملکرد که شاخص های عملکرد گذشته، جاری و نیز آینده را شامل شده و معیارهای غیر مالی را در کنار معیارهای مالی قرار می دهد. ضمن این که از آنچه د داخل وخارج سازمان اتفاق می افتد، بینش و دید همه جانبه ای را به مدیران سازمان ارائه می کند. چارچوب کارت امتیازی متوازن از چهار مؤلفه به هم وابسته تشکیل شده است. این چهار مولفه عبارتند از: 
الف- نقشه استراتژی که اهداف استراتژیک سازمان را شناسایی می کند و در قالب روابط علّت و معلولی ارائه می کند. اگر این اهداف محقق شوند یعنی استراتژی با موفقیت اجرا شده است. کارکرد اصلی نقشه استراتژی این است که به صورت روابط علّت و معلولی نشان می‌دهد که برای اجرای استراتژی، چگونه اهداف استراتژیک می بایست با یکدیگر تعامل کنند.
ب- سنجه‌های عملکردی که میزان پیشروی به سمت اهداف استراتژیک را ردیابی کرده و ارائه می کنند.
ج- اهداف کمّی که برای تحقق هر یک از سنجه های عملکردی، تعیین می‌شوند.
د- طراحی (انتخاب) و اجرای ابتکارات استراتژیک (طرح های ابتکاری) برای اینکه عملکرد سازمان به اهداف کمّی متصل شود و در نهایت، اهداف استراتژیک محقق شوند.
باید توجه کرد که ترسیم نقشه استراتژی، مهم ترین مؤلفه برای ایجاد کارت امتیازی متوازن است و بنابراین باید در اولین مرحله طراحی و اجرای سیستم کارت امتیازی متوازن قرار گیرد.
کارت امتیازی متوازن می تواند یک سیستم ارزیابی و سنجش عملکرد ارائه کند که فراتر و جامع تر از سیستم های مرسوم حسابداری مدیریت است. در این روش، علاوه بر شاخص های مالی، وضعیت سازمان با شاخص های سه منظر دیگر، در یک رابطه علّت و معلولی مورد سنجش و ارزیابی قرار می گیرد. در واقع، کارت امتیازی متوازن بین اجزای مختلف سازمان یک ارتباط علّت و معلولی برقرار می کند و به سازمان به مثابه یک پیکر واحد و یکپارچه می نگرد. همچنین، کارت امتیازی متوازن قادر است استراتژی را به اهداف و برنامه های اجرایی و عملیاتی سازمان در قالب یک سیستم جامع مدیریتی، متصل نماید.
5.3.2 معرفی وجوه کارت امتیازی متوازن  کارت امتیازی متوازن، شاخص های مالی از عملکرد گذشته را با شاخص هایی از تعیین کننده های عملکرد آینده تکمیل می کند. اهداف و شاخص های کارت امتیازی از استراتژی و چشم انداز سازمان تعیین شده اند. این اهداف و شاخص ها به عملکرد سازمان در چهار وجه می نگرند: مالی، مشتری، فرآیندهای داخلی، وآموزش و یادگیری.
وجه مشتری
   در وجه مشتری کارت امتیازی متوازن، مدیران ابتدا بخش های مشتری و بازاری را که می خواهند در آن رقابت کنند تعیین می کنند، بخش های تعیین شده شامل مشتریان و بازار های فعلی و بالقوه خواهد بود. این وجه کارت امتیازی شامل چند شاخص عمومی اصلی و یک سری شاخص های فرعی است. شاخص های اصلی عبارت از رضایت مشتری، حفظ مشتری، جذب مشتری جدید، سوددهی مشتری و سهم بازار در بخش های بازار و مشتری مورد رقابت می باشند. سری دیگر شاخص های این وجه، مربوط به سنجش عواملی هستند که برای مشتری ایجاد ارزش کرده و از این طریق وضعیت شاخص های اصلی را تعیین  می کنند.      
عوامل ایجاد ارزش برای مشتریان در سه گروه زیر دسته‌بندی شده‌اند: 
مشخصه های محصول یا خدمت شامل زمان انتظار مشتری، قیمت، کیفیت، نحوه کارکرد، و بی همتایی (تمایز) محصول و یا خدمت. 
2- تصور ذهنی مشتری از سازمان و شهرت و اعتبار آن که شامل تصور مردم از کیفیت کالای مورد فروش و امانت و صحت کار سازمان است. 
3- رابطه با مشتری شامل امانت داری و قابلیت اطمینان و سرعت پاسخ گویی سازمان به مشتری و خدمات پس از فروش
وجه فرآیند های داخلی
در وجه فرآیندهای داخلی کارت امتیازی متوازن، مدیران ابتدا فرآیندهای داخلی کلیدی را که باید جهت اجرای استراتژی بر آنها تأکید شود معین می کنند.این فرآیندها سازمان را به ایجاد ارزش برای جذب و حفظ مشتری مورد نظر وتأمین انتظارات سهامداران قادرمی سازند. هر واحد کسب و کاری مجموعه فرآیندهای خاصی جهت ایجاد ارزش برای مشتریان و نتایج مالی برای سهامداران دارد. رویکرد کارت امتیازی مدل زنجیره ارزش را به عنوان الگوی عمومی جهت بکارگیری در وجه فرآیندهای داخلی انتخاب می کند، که شامل سه فرآیند نوآوری، فرآیندهای عملیاتی و خدمات پس از فروش می باشد.
وجه مالی
   در این وجه کارت امتیازی متوازن، نتایج اقتصادی حاصل از اجرای استراتژی‌ها، مورد سنجش قرار می گیرند. همانگونه که در سیستم های برنامه ریزی قبل از برنامه ریزی استراتژیک و نظام های کنترلی مطابق آنها عملکرد مالی می توانست با شاخص هایی همچون سود عملیاتی و برگشت سرمایه و میزان ارزش افزوده سنجیده شود، در کارت امتیازی متوازن، به عنوان رویکردی به سنجش عملکرد و نتیجتاً ابزاری جهت کنترل، عملکرد مالی با نسبت ها و شاخص های مشابهی سنجیده می شود.
    رویکرد کارت امتیازی بر این نکته نیز تاکید می کند که در مراحل مختلف چرخه حیات یک سازمان (رشد، تثبیت، برداشت) مقادیر شاخص های مالی کاملا متفاوت خواهد بود و هدف گذاری بدون توجه به این امر باعث دور شدن سازمان از اهداف بلند مدت خود خواهد شد. 
وجه آموزش و یادگیری
یادگیری و رشد سازمان از سه منبع اساسی نیروی انسانی، سیستم های اطلاعاتی و دستورالعمل ها و رویه های سازمانی حاصل می شود. سطح دستیابی به قابلیت ها و توانمندی های ویژه در این منابع در وجه یادگیری و رشد کارت امتیازی مورد سنجش قرار می گیرد.
جهت سنجش اهداف مربوط به این وجه، عواملی همچون میزان دسترسی مشتری به اطلاعات و فرآیندهای داخلی توسط مدیران و کارکنان عملیاتی در خصوص سیستمهای اطلاعات ومیزان همسویی انگیزه های پرسنل با رسالت و اهداف سازمان در خصوص دستورالعمل ها و رویه های سازمانی مورد ارزیابی قرار می گیرند.  
وجوه 4گانهی روش کارت امتیازی متوازن در شکل زیرخلاصه شده است.
2254253810
شکل 2- 10 : خلاصه وجوه کارت امتیازی متوازن (کاپلان و نورتون 1992)به عبارت دیگر می توان کارت امتیازی متوازن را به عنوان مجموعه ای از معیارهای دقیق انتخاب شده از استراتژی سازمان تعریف نمود. معیارهای انتخاب شده برای کارت امتیازی برای مدیران ابزاری است برای ارتباط با پرسنل و سهام داران برای انتقال نتایج و محرک های کارایی که باعث خواهد شد سازمان به ماموریت و اهداف استراتژیک خود نائل گردد.
4.2 پیشینه تحقیقباگوات و شارما (2007) یک رویکرد کارت امتیازدهی متوازن را برای مدیریت زنجیره تأمین توسعه دادند که عملیات کسب و کار را از چهار جنبه‌ی: مالی، مشتری، فرآیند کسب و کار داخلی و یادگیری و رشد به صورت روزانه اندازه‌گیری و ارزیابی می‌کند. آنها شاخص‌های خاصی را برای هر جنبه در نظر گرفتند و در هنگام اعمال مدل برای ارزیابی پی بردند که بعضی از شاخص‌های یک جنبه با شاخص‌های جنبه دیگر تضاد پیدا می‌کنند. آن‌ها مدل خود را برای سه SME مختلف در هند توسعه دادند.
ژو و همکاران (2009) یک مدل تحلیل پوششی داده‌ها ناهموار را برای ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین توسعه دادند. آن‌ها مدل خود را با ادغام مدل تحلیل پوششی داده های کلاسیک و تئوری مجموعه‌های ناهموار ایجاد کردند و برای نشان دادن عملکرد مدل آن را برای شش شرکت در غرب چین اعمال کردند و در ارزیابی از شاخص‌هایی مانند هزینه، زمان تدارک و درصد تحویل‌ها به‌موقع استفاده کردند.
لیانگ و همکاران (2006) دو مانع بر سر راه ارزیابی زنجیره‌ی‌تأمین و اعضای آن به صورت وجود شاخص‌های چندگانه که عملکرد اعضا را مشخص می‌کنند و وجود تضاد بین اعضای زنجیره شناسایی کردند. آن‌ها نشان دادند که مدل تحلیل پوششی داده های کلاسیک به خاطر وجود شاخص‌های واسطه‌ای نمی‌تواند عملکرد را به خوبی بسنجد در نتیجه در تحقیق خود چند مدل را بر پایه‌ی تحلیل پوششی داده ها توسعه داده‌اند که در آن‌ها شاخص‌های واسطه‌ای در ارزیابی عملکرد ادغام شده است. آن‌ها مدل خود را به صورت دو زنجیره‌ای و به صورت فروشنده – خریدار توسعه دادند. آن‌ها دو حالت متفاوت را در نظر گرفتند؛ حالت اول به این صورت است که یک زنجیره به صورت رهبر عمل می‌کند و زنجیره‌ی‌دوم از آن پیروی می‌کند در این حالت ابتدا زنجیره‌ی مربوط به عضو رهبر ارزیابی شده و سپس زنجیره‌ی پیرو آن با استفاده از نتایج عضو رهبر ارزیابی می‌شود. حالت دوم به صورت شراکتی است که در آن سعی می‌شود عملکرد مشترک دو زنجیره که به صورت میانگین عملکرد آن‌ها در نظر گرفته می‌شود بیشینه شود. در این حالت هر دو زنجیره‌ی‌تأمین به صورت همزمان ارزیابی می‌شوند.
چِن و همکاران (2006) بر اساس تعاریف ارزیابی عملکرد زنجیره‌تأمین و نظریه بازی‌ها یک بازی عملکرد را بین دو عضو زنجیره‌ی‌تأمین مشاهده کردند. آن‌ها نشان داده‌اند که نقاط تعادل نَش زیادی برای عملکرد یک مجموعه از تأمین‌کننده و تولیدکننده با توجه به تابع عملکرد آن‌ها وجود دارد. آن‌ها یک مدل داد و ستد را برای تحلیل فرآیند تصمیم‌گیری تولیدکننده و تأمین‌کننده ارائه کرده و بهترین استراتژی طرح عملکرد را شناسایی کردند.
لی و اُبرین (1999) یک مدل تصمیم یکپارچه را برای عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین ارائه کردند. آن‌ها با اشاره به این موضوع که در تحقیقات قبل بیشتر بر روی شاخص هزینه در زنجیره‌ی‌تأمین مانور داده شده است سعی کردند با تمرکز بر روی چهار معیار: سود، عملکرد زمان تدارک، تحویل سریع و حذف ضایعات به جای هزینه مدل خود را توسعه دهند. مدل ارائه شده توسط آن‌ها عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین را در دو سطح زنجیره‌ای و عملیاتی می‌سنجد. در سطح زنجیره‌ای اهداف مربوط به معیارها برای هر مرحله زنجیره‌ی‌تأمین در نظر گرفته می‌شود تا عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین بتواند اهداف سرویس‌دهی مشتریان را ارضا کرده و بهترین استراتژی مدیریت زنجیره تامین انتخاب شود. در سطح عملیاتی فعالیت‌های لجستیکی و تولیدی تحت اهداف مشخص شده بهینه می‌شوند.
هوانگ و همکاران (2008) فعالیت‌های مربوط به منبع‌یابی و معیارهای مربوط به آن را در مدل SCOR جستجو کردند. موضوع تحقیق آن‌ها صنعت نمایشگرهای کریستال مایع در تایوان بوده است. آن‌ها برای کسب اطلاعات تجربی از پرسش‌نامه استفاده کردند و برای تحقیق در مورد فرآیند منبع‌یابی در سطح دوم مدل SCOR و معیارهای عملکرد آن از مدل رگرسیونی استفاده کردند. آن‌ها نتیجه‌گیری کردند که مدل آن‌ها می‌تواند در صنایع مختلف به مدیران تصمیم‌گیرنده کمک کند.
ایستون و همکاران (2002) ارزیابی عملکرد بخش خرید را در زنجیره‌ی‌تأمین بررسی کردند. آن‌ها با اشاره به این موضوع که اندازه‌گیری عملکرد بخش خرید و مقایسه آن عملکرد با سایر دپارتمان‌های خرید کاری بسیار مشکل است این دشواری را ناشی از نبود معیار اندازه‌گیری قابل قبول و روش‌های مناسب برای ادغام این معیارها و ارائه یک عملکرد کلی دانستند. آن‌ها یک مدل DEA را برای ارزیابی عملکرد خرید در صنعت پتروشیمی توسعه دادند.
کوجیما و همکاران (2008) ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین را در محیط تولید به موقع (JIT) در نظر گرفتند. محیط JIT در نظر گرفته شده توسط آن‌ها دارای دو نوع سیستم کانبان با تقاضای تصادفی و زمان‌های فرآیندی قطعی است. آن‌ها الگوریتمی را برای ارزیابی دقیق عملکرد توسعه دادند.
گوناسکاران و همکاران (2004) اشاره کرده‌اند که اندازه‌گیری عملکرد و معیارهای وابسته به زنجیره‌ی‌تأمین در تحقیقات و کارهای عملی مورد توجه کافی قرار نگرفته است. آن‌ها چارچوبی را برای فهم بهتر اهمیت ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین و معیارهای آن توسعه دادند. آن‌ها با تنظیم یک پرسش‌نامه و ارسال آن به 150 شرکت بزرگ در صنایع مختلف و در کشور انگلستان معیارهای ارزیابی و اهمیت آن‌ها را مشخص کردند. معیارها در چهار دسته فرآیند‌های اصلی زنجیره‌ی‌تأمین به صورت: برنامه‌ریزی، منبع، تولید (ساخت/مونتاژ) و تحویل دسته‌بندی شده‌اند. آن‌ها پس از دریافت پرسش‌نامه‌ها و تعیین اهمیت هر شاخص آن‌ها را در سه دسته‌ی کلی مدیریتی استراتژیک، فنی و عملیاتی طبقه‌بندی کرده‌اند تا سطح مدیریتی مناسب برای داشتن اختیار و مسئول بودن در قبال هر معیار مشخص شود. سطح استراتژیک عملکرد مدیریت ارشد را نشان می‌دهد. سطح فنی با تخصیص منابع و اندازه‌گیری عملکرد در مقایسه با اهداف از پیش تعیین شده سروکار دارد. اندازه‌گیری عملکرد در این بخش بازخورد خوبی از تصمیمات مدیران سطح میانی را ارائه می‌دهد. اندازه‌گیری‌ها در سطح عملیاتی نیازمند داده‌های دقیق است و نتایج تصمیمات مدیران سطح پایین را نشان می‌دهد. نتایج کامل این تحقیق در پیوست (ب) ارائه شده است.
بیمن (1999) به این موضوع اشاره کرد که سیستم ارزیابی عملکرد که فقط یک معیار عملکرد را در نظر می‌گیرد عموما ناقص است زیرا برهم‌کنش بین اجزای مهم زنجیره‌ی‌تأمین و جنبه‌های مهم اهداف استراتژیک سازمانی را در نظر نمی‌گیرد. او عناصر کلیدی اهداف استراتژیک را به صورت منابع، خروجی و انعطاف‌پذیری شناسایی کرده و تاکید کرده است که یک سیستم اندازه‌گیری عملکرد باید شامل شاخص‌هایی از این سه دسته باشد. بیمن اشاره کرده است که هر کدام از این سه دسته شاخص‌ها، معیارهای اندازه‌گیری مهمی دارند و اندازه‌گیری هر کدام بر روی دیگری تاثیر گذار است. او تاکید کرده است که هر سیستم اندازه‌گیری عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین حداقل باید یک معیار از هر دسته (منابع، خروجی و انعطاف‌پذیری) را شامل شود و هر معیاری که انتخاب می‌شود باید با اهداف استراتژیک سازمانی هم‌راستا باشد.
هوآن و همکاران (2004) با ارائه مروری بر مدل SCOR به این موضوع اشاره کردند که تحقیقات در سطح زنجیره‌ی‌تأمین به سه دسته شامل: سطح عملیاتی، سطح طراحی و سطح استراتژیک دسته‌بندی می‌شوند. آن‌ها سپس با ارائه مدلی و با استفاده از تکنیک AHP به بررسی عملکرد اجزای زنجیره‌ی‌تأمین پرداختند.
چَن (2003) در تحقیق خود معیارهای ارزیابی زنجیره‌ی‌تأمین را به دو دسته اصلی کمی و کیفی تقسیم کرد. شاخص‌های کمی شامل هزینه و استفاده از منابع می‌باشد و شاخص‌های کیفی شامل کیفیت، انعطاف‌پذیری، دید، اعتماد و نوآوری است. وی سپس برای هر کدام از این هفت دسته شاخص، معیارهای اندازه‌گیری را بیان کرده و سپس با استفاده از تکنیک AHP تلاش کرده است که مهمترین شاخص‌ها را برای صنعت الکترونیک شناسایی کند. وی همچنین برای سایر صنایع هم پیشنهاداتی ارائه داد.
چَن و کی (2003) تلاش کردند که یک دید سیستماتیک را به‌کار گیرند و یک مدل کارا را برای اندازه‌گیری عملکرد کل زنجیره‌ی‌تأمین پیچیده ایجاد کنند. آن‌ها از تئوری مجموعه فازی برای برخورد با شرایط دنیای واقعی در فرآیندهای ارزیابی استفاده کرده‌اند.
وانگ و وانگ (2007) از یک مدل تحلیل پوششی داده‌های کلاسیک برای ارزیابی عملکرد 22 زنجیره‌ی‌تأمین استفاده کردند. در تحقیق آن‌ها از معیارهایی مانند سود، تحویل به موقع و هزینه استفاده شده است.
استمپ و همکاران (2010) با ارائه چارچوبی تلاش کردند مدل‌های ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین را تحلیل کنند. این تحلیل با مشخص کردن ویژگی‌های خاص و قابلیت‌های هر مدل در زمینه‌های مختلف صورت گرفته است. آن‌ها همچنین تلاش کرده‌اند مدل‌ها را به صورت تحلیلی به هفت لایه کوچکتر تقسیم کنند تا به مدیران کمک کند که مدل مناسب برای احتیاجات خود را به درستی انتخاب کنند.
کوملی و همکاران (2008) رویکردی را برای ارزیابی برنامه‌ریزی تولید در زنجیره‌های تأمین ارائه کرده‌اند. آن‌ها اشاره کردند که ارزیابی برنامه‌ریزی تولید معمولا بر پایه‌ی پارامترهای فیزیکی مانند سطح موجودی و ارضای تقاضا انجام می‌شود. آن‌ها افزودن ارزیابی مالی را به مدل‌های کلاسیک مفید دانستند. آن‌ها یک روش ABC را برای تخمین جریان نقدی برنامه‌ریزی تولید زنجیره‌ی‌تأمین اعمال کردند.
1.4.2 معیارهای ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین1.1.4.2 شاخص‌های ارزیابی چِنچِن (2003) در مطالعات خود شاخص‌های ارزیابی عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین را به تفصیل ارائه نمود. در این مطالعات با ارائه چارچوبی جدید شاخص‌ها به دو دسته کلی شاخص‌های کمی و شاخص‌های کیفی دسته بندی شده‌اند. شاخص‌های کمی شامل هزینه و استفاده از منابع هستند و شاخص‌های کیفی شامل کیفیت، انعطاف‌پذیری، دید، اعتماد و نوآوری. در ادامه شاخص‌های اندازه‌گیری هر کدام از معیارهای ذکر شده معین شده است که این شاخص‌ها در جدول(2-1) لیست شده‌اند.
تعاریف بعضی از شاخص‌های اشاره شده در جدول (2-1) به صورت زیر است:
هزینه توزیع
این هزینه شامل هزینه جابجایی و انتقال، هزینه ذخیره احتیاطی، هزینه زحمت کارگران بخش توزیع است.
هزینه تولید
این هزینه شامل هزینه کارکنان بخش تولید، هزینه تعمیرات و نگهداری و هزینه دوباره کاری است. همچنین مواد خریداری شده، هزینه تجهیزات و حاشیه سود تامین کننده در این بخش قرار می‌گیرند.
جدول 2 – 1 : دسته‌بندی شاخص‌های ارزیابی چِنسطح 1 سطح 2 شاخص‌های اندازه‌گیری
شاخص‌های کمی هزینه هزینه توزیع
هزینه تولید
هزینه موجودی
هزینه انبارداری
هزینه تشویقی و گمرکی
هزینه نامرئی
هزینه بالاسری
حساسیت به هزینه بلند مدت
استفاده از منابع استفاده از منابع نیروی کار، ماشین، ظرفیت و انرژی
شاخص‌های کیفی کیفیت نارضایتی مشتریان
زمان پاسخ‌دهی به مشتریان
زمان تدارک
تحویل به موقع
نرخ پر شدن سفارش
احتمال کمبود در موجودی
دقت
انعطاف‌پذیری انعطاف‌پذیری نیروی کار
انعطاف‌پذیری ماشین
انعطاف‌پذیری جابجایی مواد
انعطاف‌پذیری مسیر
انعطاف‌پذیری عملیات
انعطاف‌پذیری حجم
انعطاف‌پذیری مرکب
انعطاف‌پذیری تحویل
انعطاف‌پذیری اصلاح محصول
انعطاف‌پذیری محصول جدید
انعطاف‌پذیری توسعه
دید زمان
صحت
اعتماد سازگاری
نوآوری عرضه کردن محصولات جدید
استفاده جدید از تکنولوژی

هزینه موجودی
شامل هزینه محصولات در حین کار و محصولات تمام شده است.
هزینه انبارداری
این نوع هزینه معمولا به اشتباه با هزینه موجودی یکی در نظر گرفته می‌شود اما تفاوت آن‌ها در این است که هزینه انبارداری با تخصیص از یک زنجیره به زنجیره دیگر سروکار دارد و معمولا کالاها و محصولات تمام شده را در بر می‌گیرد.
نارضایتی مشتریان
یک معیار مستقیم کیفیت، سطح رضایت مشتریان است. این معیار می‌تواند با تعداد شکایت‌های ثبت شده‌ی مشتریان سنجیده شود. به هر حال، شکایت‌ها و یا یک پرسشنامه تحویلی به مشتریان فقط قسمتی از مشکل را نشان می‌دهد. مشکلات معمولا در دسته‌های مختلف گروه‌بندی نمی‌شوند و معمولا حل نشده باقی می‌مانند و یا به روش‌های غیر سیستماتیک حل می‌شوند. همچنین، تمامی مشتریان ناراضی وقت با ارزش خود را برای طرح شکایت صرف نمی‌کنند. آن‌ها ممکن است به راحتی تغییر موضع داده و سفارش خود را بدون توجه به تحویل خدمات ضعیف به یک تأمین‌کننده دیگر ارائه دهند. از این‌رو، شکایت‌ها ممکن است نتوانند شرایط واقعی کیفیت از نگاه مشتریان را نشان دهند.
زمان پاسخ‌دهی به مشتریان
عبارت از مدت زمانی است که بین یک سفارش و تحویل مربوط به آن وجود دارد. این مفهوم همچنین با عنوان زمان چرخه‌ی سفارش نیز شناخته می‌شود که شامل زمان واکنش، زمان تولید و زمان حمل‌و‌نقل است.
زمان تدارک: زمان لازم برای شروع تولید محصولات تا کامل شدن فرآیند تولید آن‌ها. زمان تدارک از زمان انتظار در صف، زمان فرآیند تولید، زمان دسته‌بندی، زمان جابجایی و زمان انتقال تشکیل شده است. این زمان از بسیاری از عوامل خارجی و محیطی مانند ظرفیت، بارگیری و زمان‌بندی تاثیر می‌پذیرد و تاثیر بزرگی بر روی کنترل و هزینه‌های سیستم‌های تولیدی بر جا می‌گذارد.
تحویل به موقع
این عامل عملکرد تحویل محصول را اندازه‌گیری می‌کند. تحویل به موقع را می‌توان به صورت درصدی از سفارشات که به موقع یا قبل از تاریخ مقرر تحویل می‌شوند، نشان داد.
نرخ پر شدن سفارش
نرخ پر شدن را می‌توان به صورت درصدی از سفارشات که می‌توانند به صورت فوری تأمین شوند تعریف کرد. وقتی مشتری سفارش می‌دهد (با این فرض که محصول سفارش داده شده در حال حاضر در حال تولید است) مقداری از موجودی در دسترس می‌تواند برای تأمین سریع سفارش مورد استفاده قرار گیرد. این موضوع می‌تواند زمان پاسخ‌دهی به مشتری را کاهش دهد و مشتری از این پاسخ‌دهی سریع راضی خواهد بود.
صحت
دقت و صحت محصولات تحویل شده هم یکی از معیارهای کیفیت است. ممکن است تحویل‌های نادرست و یا مهمتر، تحویل محصولاتی با مشخصات ساخته شده‌ی غلط وجود داشته باشد. صحت را می‌توان به صورت درصد تحویل کالاهای درست به ارباب رجوع اندازه گرفت.
انعطاف‌پذیری نیروی کار
انعطاف‌پذیری نیروی کار امروزه دارای اهمیت کمتری است به خصوص اگر منظور از نیروی کار تاکید روی کارکنان در حال آموزش باشد. اعتقاد بر این است که با تخصصی کردن مهارت‌های کارگران، عملکرد می‌تواند افزایش یابد. از این‌رو هر فرد نقش و وظیفه مخصوص به خودش را دارد. از کارگری که مهارتش در طراحی است نمی‌توان تقاضا کرد که محصول را هم شخصا خودش بسازد. امروزه بیشتر کارهای روتین با اتوماسیون صنعتی جایگزین شده است. فقط کارهایی که به طور مشخص به هوش انسانی نیاز دارند باید توسط افراد انجام شوند و این کارها را نمی‌توان به سادگی جایگزین کرد.
انعطاف‌پذیری ماشین
این مورد به خصوص در زمان‌بندی کارگاهی و شرایط محدودیت دو منبعی اهمیت دارد. برای یک ماشینی که می‌تواند تعداد مختلفی از قطعات را تولید کند، بهتر این است زمان راه‌اندازی را در هنگام تغییر ماشین یا عملیات کاهش داد. همچنین هزینه و ضایعات تولید شده در هنگام راه‌اندازی و تغییر ماشین نیز می‌توانند کاهش پیدا کنند. از این‌رو، تعداد و انواع عملیاتی که یک ماشین بدون ایجاد جریمه‌های زیاد و تغییر زیاد در خروجی‌های عملکرد می‌تواند انجام دهد، اهمیت دارد. این تعداد را می‌توان با جایگزینی ماشین سنتی با یک ماشین انعطاف‌پذیر تعیین کرد.
انعطاف‌پذیری جابجایی مواد
مواد باید سریعا، دقیقا و به اندازه درست به مراکز مختلف فرآیندها اختصاص داده شوند. کارخانه‌های بزرگ تعداد زیادی مراکز کاری دارند و ممکن است حجم‌های مختلفی از مواد اولیه یکسان در مراکز مختلف مورد نیاز باشد. از این‌رو، یک سیستم جابجایی مواد انعطاف‌پذیر باید به کار گرفته شود.
انعطاف‌پذیری مسیر
اگر مسیردهی فرآیند ثابت باشد، توقف‌های ناگهانی یا اضافه بار ماشین‌ها ممکن است عملکرد تولید را تحت تاثیر قرار دهد. در این ارتباط، لازم است که مسیرهای جایگزینی برای برخورد با عدم قطعیت‌ها وجود داشته باشد. مسیرهای جایگزین بیشتر، سیستم را پیچیده‌تر می‌کند. متعاقبا، زمان و هزینه‌ها افزایش خواهند یافت و کنترل‌های بیشتری برای اطمینان از یکنواختی و کیفیت محصول لازم است. سنجش کلی تعداد محصولاتی است که مسیرهای جایگزین دارند و پراکندگی بین مسیرهای استفاده شده بدون ایجاد هزینه‌های بالا در خروجی کارآیی.
انعطاف‌پذیری تحویل
تحویل به موقع مهم است. تحویل زودتر از موعد به طور قطع می‌تواند سطح رضایت مشتریان را بهبود بخشد. توانایی انتقال تاریخ‌های تحویل برنامه‌ریزی شده به جلو به طوری که بتوان سفارش‌های عجله‌ای و مخصوص را برآورده کرد، به عنوان انعطاف‌پذیری تحویل تعریف شده است. این مفهوم به صورت درصدی از زمان شناوری که از زمان‌های تحویلی کاهش پیدا کرده‌اند، تعریف می‌شوند.
انعطاف‌پذیری اصلاح محصول
یک مشتری ممکن است تقاضای بعضی تغییرات را روی محصولات موجود داشته باشد مانند یک ابعاد جدید بدون تغییر در عملکرد اصلی محصول. برای یک طراحی محصول بهبود یافته باید قابلیت اصلاح را در نظر گرفت. ارضای تقاضای مشتری برای داشتن یک سطح سرویس بالا مهم است بنابراین انعطاف‌پذیری اصلاح محصول هم مهم است. این شاخص به صورت تعداد و تنوع اصلاحاتی که می‌توان روی محصولات بدون افزایش هزینه انجام داد اندازه‌گیری می‌شود.
زمان: زمان مورد نیاز برای انتقال اطلاعات جدید در طول زنجیره‌ی‌تأمین است. البته فقط زمان لازم برای انتقال اطلاعات نیست بلکه زمان لازم از لحظه‌ای است که طراح طراحی را تغییر می‌دهد تا زمانی که محصول به روش جدید شروع به تولید می‌کند.
صحت
این شاخص تطبیق طراحی‌های جدید را نسبت به محصولات تولید شده اندازه‌گیری می‌کند. برای کمی‌سازی این شاخص می‌توان به سادگی درصد ضایعات محصولات تولید شده اشتباه را پس از اعمال شدن طراحی جدید اندازه گرفت.
عرضه کردن محصولات جدید
محصولات جدید برای تحریک کردن فروش یک شرکت خاص یا حتی کل بازار به طور پیوسته به بازار عرضه می‌شوند. برای شرکتی که به صورت دوره‌ای محصولات جدید را به بازار عرضه می‌کند، فارغ از این که محصول واکنش خوبی را از بازار دریافت کند یا خیر، درجه زیادی از ترقی وجود دارد. این موضوع به شرکت برای شناخت عمومی و تبلیغات کمک می‌کند. بنابراین می‌توان تعداد محصولات عرضه شده توسط یک شرکت خاص را در یک دوره مثلا سالیانه در نظر گرفت. این شاخص را می‌توان برای مقایسه دو زنجیره‌ی‌تأمین یا شرکت شناخته شده به کار برد.
استفاده جدید از تکنولوژی
جدا از طراحی محصولات جدید، بهبود در عملکرد محصول می‌تواند مرز رقابتی شرکت را بهبود بخشد. این موضوع شامل استفاده از تکنولوژی جدید و حتی یک روش جدید در مدیریت است. ممکن است برقرار کردن ارتباط بین عملکرد و نوآوری آسان نباشد. نوآوری فقط مربوط به محصولات فیزیکی نیست، روش‌های مدیریتی جدید یا استراتژی‌های جدید هم به عنوان نوآوری می‌توانند به بهبود عملکرد کمک کنند. اندازه‌گیری مستقیم تاثیر تکنولوژی جدید مشکل است، اما افزایش عملکرد را می‌توان مستقیما اندازه گرفت. تاثیر تکنولوژی درصد کاهش یافته در زمان مورد نیاز برای تولید محصول مشابه است.
2.1.4.2 شاخص‌های تحقیق گوناسکاران و همکارانگوناسکاران و همکاران (2004) شاخص‌های عملکرد زنجیره‌ی‌تأمین را در چهار دسته از فعالیت‌های (فرآیندها) زنجیره‌ی‌تأمین شامل (1) برنامه‌ریزی، (2) منبع، (3) ساخت/مونتاژ و (4) تحویل/مشتری بررسی کرده‌اند. در این تحقیق با ارسال 150 پرسش‌نامه به شرکت‌های مختلف و بررسی پاسخ‌های آن‌ها درجه اهمیت هر شاخص نیز محاسبه شده است. نتایج این تحقیق در جدول (2-2) ارائه شده است.
تعاریف برخی از شاخص‌های اشاره شده در جدول (2-2) به این صورت است:
زمان تدارک سفارش
زمان کل چرخه سفارش، زمان چرخه سفارش تا تحویل، که به صورت زمان بین دریافت سفارش مشتری تا تحویل کالاهای تمام شده به مشتری تعریف می‌شود. کاهش در زمان چرخه سفارش باعث کاهش در مدت زمان پاسخگویی زنجیره‌ی‌تأمین می‌شود که خود شاخص کارآییی مهمی است و منبع مزیت رقابتی است.
جدول 2 – 2 : دسته‌بندی شاخص‌های تحقیق گوناسکارانشاخص‌های مربوط به برنامه‌ریزی استراتژیک
سطح مشتریانی که ارزش محصول را درک کرده‌اند
واریانس در مقابل بودجه
زمان تدارک سفارش
هزینه پردازش اطلاعات سود خالص در مقابل نسبت بهره‌وری
زمان چرخه کل
زمان جریان نقدی کامل
سطح انرژی مصرفی
شاخص‌های مربوط به برنامه‌ریزی سفارشات
زمان جستجوی مشتریان
زمان چرخه توسعه محصول
دقت پیش‌بینی زمان چرخه فرآیند برنامه‌ریزی
روش‌های ورود سفارش
بهره‌وری نیروی انسانی
شاخص‌های مربوط به تأمین‌کنندگان
عملکرد تحویل تأمین‌کننده
زمان تدارک تأمین‌کننده در مقابل نرم صنعت
قیمت‌گذاری تأمین‌کننده در مقابل بازار عملکرد زمان چرخه سفارش خرید
عملکرد روش جریان نقدی
روش‌های ثبت کردن‌های تأمین‌کننده

=29

چکیده انگلیسی........................................................................................................................................................................................106

فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول (2-1) تقسیم‌بندیDGبراساس ظرفیت تولید...........................................................................................................13جدول (2-2) برخی ازتکنولوژی‌هایDGوظرفیت قابل دسترس.........................................................................................14جدول (2-3): مشخصات انواع تولیدات پراکنده.......................................................................................................................25جدول (2-4): مهمترین قابلیتهای فنی تکنولوژیهای تولید پراکنده.................................................................................... 26جدول(2-5): بررسی قابلیت‌های فنی انواع تکنولوژی‌های تولیدپراکنده...................................................................................31جدول (3-1): انواع توابع تقاضا................................................................................................................................................51جدول(3-2): مفاهیم الاستیسیته............................................................................................................................................... 53
جدول (5-1): دادههای مربوط به تکنولوژی های تولید پراکنده...............................................................................................89جدول (5-2):بار در دورههای مختلف ومدت زمانهای آن........................................................................................................90جدول (5-3): نتایج عددی بهرهبرداری ازمنابع بادی درکناراجرای راهکارهای مدیریت مصرف...............................................91جدول (5-4): نتایج عددی بهرهبرداری ازمنابع بادی درکناراجرای راهکارهای مدیریت مصرف.............................................. 92
جدول (5-5): نتایج عددی بهرهبرداری ازمنابع بادی درکناراجرای راهکارهای مدیریت مصرف............................................. 96فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل (2-1) : طبقه بندی مولدهایDG....................................................................................................... 15شکل (3-1): جابجایی منحنی به علت تولید منابع تجدیدپذیر.............................................................................................. 41شکل (3-2): تاثیربرنامهDBدرتغییرقیمت بازار...................................................................................................................... 48شکل (3-3): تاثیر بارهای پاسخگو در کاهش قیمت بازار...................................................................................................... 50شکل(3-4): مقایسه انواع توابع تقاضا با ضرایب ثابت یکسان................................................................................................ 51شکل (3-5): الاستیسیته.......................................................................................................................................................... 54شکل (3-6): منحنی تابع تقاضای خطی..................................................................................................................................54شکل (3-7): منحنی تابع تقاضای توانی...................................................................................................................................55شکل (3-8):شکل شماتیکی ارتباط مخابراتی بین خودروی برقده وشبکه‌ی قدرت...............................................................59شکل (3-9): نمونهای از هاب انرژی.......................................................................................................................................62شکل (3-10): شرکت منایع سمت تولید ومصرف در بازار عمده فروشی برق...................................................................... 63شکل (3-11): استراتژی مدیریت سمت مصرف با تمرکز برارتباط بین شرکت برق ومشترک................................................64شکل (3-12): استراتژی مدیریت سمت مصرف برای شبکه هوشمند باوجودارتباط متقابل بین مشترکین............................. 64شکل (3-13): تعیین اندازه بهینه سیستم ذخیره ساز انرژی.................................................................................................... 65شکل (3-14): ساختارمورداستفاده پیشنهادی مبتنی بر نظریه عاملها برای مدیریت منابع در چندین ریز شبکه ....................66شکل (4-1): تابع توزیع احتمالاتی دادههای مربوط به باد...................................................................................................... 73شکل (4-2): منحنی توان منابع بادی.......................................................................................................................................74شکل (4-3): مدلسازی توان خروجی بادی منابع با استفاده ازروش احتمالاتی برحسب پریونیت.........................................74شکل (4-4): هزینه سرمایهگذاری یکنواخت شده درnسال.....................................................................................................79شکل(4-5): الگوریتم تسویه بازار در بازاربرق........................................................................................................................82 شکل(4-6): الگوریتم پیشنهادی مسئله برنامهریزی بهرهبرداری با درنظرگرفتن نقش خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه درکنارمنابع بادی.......................................................................................................................................................................86شکل (5-1): مقایسه قیمت برق دردوسقف قیمت 80 ...........................................................................................................92شکل (5-2): مقایسه دیماندمشترکین در دوسقف قیمت 80................................................................................................93شکل (5-3): تابع توزیع احتمالاتی تنظیمی مربوط به درآمد منابع بادی................................................................................ 94شکل (5-4): مقایسه قیمت برق درسه سناریو......................................................................................................................97شکل (5-5): مقایسه دیماند مشترکین در سه سناریو............................................................................................................97شکل (5-6): هزینه سیاست تشویق در سه سناریو................................................................................................................98اظهارنامه
اینجانب پیمان سلطانیان دانشجوی کارشناسی ارشدرشته مهندسی برق گرایش قدرت به شماره دانشجویی 910841684تائیدمی‌نمایم که کلیه نتایج این پایان‌نامه حاصل کار اینجانب و بدون هیچ‌گونه دخل و تصرف است و مورد نسخه‌برداری‌شده از آثار دیگران را با ذکر کامل مشخصات منبع ذکر نموده‌ام در صورت اثبات خلاف مندرجات فوق به تشخیص دانشگاه مطابق با ضوابط و مقررات حاکم( قانون حمایت از مؤلفان و محققان و قانون ترجمه و تکثیر کتب و نشریات و آثار صوتی، ضوابط و مقررات آموزشی، پژوهشی و انضباطی ) با اینجانب رفتار خواهد شد و حق هرگونه اعتراض در خصوص احقاق حقوق مکتسب و تشخیص و تعیین تخلف و مجازات را از خویش سلب می‌کنم . در ضمن مسئولیت هرگونه پاسخگویی به اشخاص اعم از حقیقی و حقوقی و مراجع ذی‌صلاح ( اعم از اداری و قضایی ) به عهده اینجانب خواهد بود و دانشگاه هیچ‌گونه مسئولیتی در این خصوص نخواهد داشت .
نام و نام خانوادگی: پیمان سلطانیان
امضا و تاریخ : 20/11/ 93
تأییدیه
بدین‌وسیله تائید مینمایم پایاننامه / رسالهی:............................................................................دفاع شده توسط آقایپیمان سلطانیان دانشجوی کارشناسی ارشد رشته برق، گرایش قدرت تحت راهنمایی اینجانب صورت گرفته و مطالب ارائه شده در این پایان‌نامه حاصل کار وی بوده و بدون هرگونه دخل و تصرف است و موارد نسخه‌برداری‌شده از آثار دیگران با ذکر کامل مشخصات منبع ذکر شده است .
نام و نام خانوادگی استاد راهنما :
دکترسید مصطفی عابدی
امضاء و تاریخ :
تائیدیه هیات داوران جلسه
گروه تخصصی: برق
نام و نام خانوادگی دانشجو: پیمان سلطانیان
عنوان پایان‌نامه: برنامهریزی بهرهبرداری از منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و راهکارهای مدیریت سمت مصرف در محیط رقابتی
تاریخ دفاع: /12/93
رشته: برق
گرایش:قدرت
امضاء دانشگاه یا موسسه محل خدمت مرتبه دانشگاهی سمت نام و نام خانوادگی رردیف
1
2
3
4
معاون پژوهشی
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد بندرعباس
چکیده:
درسالیان اخیردو تحول بزرگ درسیستمهای قدرت رخ‌داده است. یکی از این تغییرات مربوط به تجدید ساختار صنعت برق و تبدیل محیط متمرکز سنتی به یک محیط غیرمتمرکز میباشد. تحول دیگردر زمینهٔگسترش استفاده از منابع تولیدپراکنده بخصوص منابع تجدیدپذیردرصنعت برق هست. نکته مهم اینکه در محیط رقابتی بدون اتخاذ راهکارهای مناسب، سرمایهگذاران بر روی این منابع سرمایهگذاری نخواهند کرد. دلیل عمده این مسئله وجود عدم قطعیت زیاد در توان تولیدی منابع تجدیدپذیر، هزینه سرمایهگذاری بالای این منابع و همچنین عدم قطعیت در سیاستهای حمایتی از این منابع میباشد. در این پایاننامه، بهرهبرداری همزمان از منابع تولیدپراکنده تجدیدپذیر در کنار ذخیرهسازهای انرژی و با در نظر گرفته راهکارهای مدیریت مصرف انجام شده است.ذخیرهسازها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیرهسازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکههای هوشمند قدرت به‌وفور از آنها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است. در این پایاننامه نیز تأثیر این منابع یعنی خودروهای برقده در نظر گرفته شده است. به‌طورکلی خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه خودروهایی هستند که قابلیت اتصال به شبکه‌ی قدرت در نقاط تعریف‌ شده معینی را دارا هستند و از این طریق می‌توانند در تبادل توان الکتریکی با شبکه‌ی قدرت شرکت نمایند. زیرساخت‌های فنی و مخابرات لازم به‌منظور بهره‌برداری بهینه از این خودروها می‌بایست فراهم باشد. این خودروها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. بنابراین این خودروها میتوانند در یک بازی همکارانه در کنار منابع بادی مورد بهرهبرداری قرار گیرند. علاوه بر این و با توجه به اینکه در سیستم قدرت هوشمند، علاوه بر منابع سمت تولید، منابع سمت مصرف نیز این قابلیت را دارند که در بازار برق شرکت کرده و در تسویه قیمت بازار سهیم باشند، لذا در این پایاننامه نیز تأثیر راهکارهای مدیریت مصرف نیز در نظر گرفته‌شده است. برای اجرایی کردن این راهکار بار مشترکین به‌صورت الاستیک در نظر گرفته‌شده و بار تابعی خطی از قیمت برق میباشد.
واژههای کلیدی: منابع تولیدپراکنده بادی، برنامهریزی بهرهبرداری، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه، راهکارهای مدیریت مصرففصل اولمقدمه
1-1-کلیاتهدف اصلی مسئله برنامهریزی بهرهبرداری در ساختار سنتی مدیریت صنعت برق، کمینه کردن هزینههای برنامهریزی و بهرهبرداری با در نظر گرفتن سطح تعریف‌شده‌ای از پایایی بود.در محیطهای سنتی دارای ساختار متمرکز، بیشتر مدلهای برنامهریزی بهرهبرداری بلندمدت بر اساس روشهای بهینهسازی یا روشهای تحلیل ریسک t--e-offچند معیاره بوده است. این روشها، روشهای مفید و مناسبی بودند؛ چراکه برنامهریزی به‌صورتمتمرکز و با عدم قطعیتهای کمتری صورت میگرفت[1و2]. تنها عدم قطعیتهایی که وجود داشت مربوط به قیمتهای سوخت، شرایط بار و تولیدات برخی از منابع تولید از قبیل نیروگاههای آبی بود. اما آنچه باعث شد تا اکثر کشورهای دنیا به بازنگری در تئوریهای انحصار طبیعی صنعت برق متمایل شوند، بحرانهای نفتی دهه 70 بود[3].
پس‌ازآن دولتها با این واقعیت انکارناپذیر مواجه شدند که انحصار صنعت برق در دست دولت، منابع مالی را برای سرمایه‌گذاری در زیرساختها برای پاسخگویی به رشد مصرف انرژی الکتریکی با مشکل مواجه می‌سازد.
تجدید ساختار در صنعت برق علاوه بر تغییر در اهداف و محدودیتهای حاکم بر بهره‌برداری سیستم قدرت، برنامه‌ریزی بهرهبرداری را نیز متحول ساخته است[10-4]. به‌طوری‌که تولیدکنندگان برق و سرمایهگذاران بخشهای خصوصی برای ورود به بازارهای رقابتی باید استراتژیهای خود را برمبنای ملاحظات اقتصادی و زیست‌محیطی بالحاظ عدم قطعیتهای فراوانی که در سیستم اقتصادی حاکم است، تدوین نمایند.در این ساختار، روشهای مربوط به برنامهریزی سنتی دیگر جوابگو بودند، چراکه بازیگران تصمیمات مربوط به سرمایهگذاری خود را در یک محیط بیثبات میگرفتند[12-11]. در مورد تحولات صورت گرفته در سیستم قدرت و ورود به عرصه رقابتی میتوان به دو عامل و محرک اصلی اشاره کرد؛ یکی گرایش به کارآیی هزینه و تأکید بیشتر به ایجاد فضای رقابتی و دیگری آگاهی جامعه و دولت از پیامدهای زیستمحیطی ناشی از افزایش مصرف انرژی در جهان میباشد. افزایش نگرانیهای زیستمحیطی نیز به وضع مقرراتی به‌منظور کنترل آلودگیهای ناشی از تولید برق توسط نیروگاهها منجر شده است. فراهم نمودن زمینه برای تجارت مجوز تولید برق توسط انرژیهای تجدیدپذیر و مالیات بر آلودگی نمونههایی از این مقررات به شمار میآیند. درحالی‌که محرک اول که تأکید بیشتری به ایجاد فضای رقابتی در بازار دارد و باعث پیچیدهتر شدن مسئله برنامهریزی بهرهبرداری میگردد، محرک دوم یعنی نگرانیهای زیستمحیطی نیز مقررات دیگری را به سیستم اضافه نموده است که خود میتواند منجر به افزایش عدم قطعیت‌ها در مسئله برنامهریزی بهرهبرداری تولید گردد[13].
از یک نقطه‌نظر دیگر میتوان گفت که مسئله برنامهریزی بهرهبرداری از دو دیدگاه قابل‌بررسی است. از نگاه قانون‌گذار سیستم، که مهمترین مأموریت آن برقراری بازاری پایدار در بلندمدت است. به این منظور، ضمن هدف‌گذاری در شاخصهای مهم پایداری بازار، برنامه‌ریزی بهرهبرداری باهدف بهینهسازی رفاه اجتماعی، قابلیت اطمینان مطلوب، در نظر گرفتن مسائل و مباحث زیست‌محیطی و وضع مقررات حمایتی و تشویقی برای سرمایه‌گذاری در این بخش و راهنمایی شرکتهای تولید برای توسعه توسط قانون‌گذار ضروری است. بعلاوه، باوجود عدم قطعیتهای متنوع و هزینه بالای سرمایه‌گذاری و غیرقابل‌بازگشت بودن تصمیم‌گیری در این حوزه، باید از رویکردها و چارچوبهای معتبری استفاده گردد تا دستیابی به اهداف بلندمدت و میانمدت را در کنترل سیستم قدرت و بازار برق محقق نماید[12].
از طرف دیگر چنانچه بحث برنامهریزی بهرهبرداری از نگاه سرمایه‌گذاران مورد بررسی قرار گیرد، ملاحظه می‌شود که سرمایهگذاران همانند تمام سازمانها برای بقای خود در بازار باید برنامهریزی بهینهای را در میانمدت و بلندمدت در دستور کار خود قرار دهند. برخورداری از سهم بازار و ترکیب بهینه فناوری‌های تولید تحت مالکیت از مهمترین اهداف کلان شرکتهای تولید در بازارهای برق به شمار می‌روند. در بحث برنامهریزی بهرهبرداری در محیط رقابتی که در این پایاننامه مدنظر است، چند نکته بسیار مهم وجود دارد:
در نظر گرفتن انواع مختلف منابع
توافق بین معیارهایی که با هم تداخل دارند و سازگار نیستند.
تأثیر دادن انواع مختلف عوامل عدم قطعیت
پیشبینی شرایط آینده از طریق یک روش مؤثر
در نظر گرفتن یک فرآیند برنامهریزی که عدمقطعیتها را نیز بهحساب آورد، جهت برنامهریزی بهرهبرداری از منابع بسیار ضروری است. در مورد تنوع منابع نیز در این پایاننامه منابع سنتی در کنار منابع بادی، ذخیرهسازهای انرژی در کنار اجرای راهکارهای مدیریت مصرف مدنظر میباشد.
به این منظور لازم است شرکتهای تولید برنامهریزی بهرهبرداری را براساس دستیابی به اهداف میانمدت و بلندمدت، انجام دهند. باوجود محدودیتها و عدم قطعیتهای زیادی که شرکتهای تولید در کوتاهمدت و بلندمدت با آن‌ها مواجه‌اند، ارائه چارچوبها و روشهای توانمند برای برنامه‌ریزی بهرهبرداری از نیازهای ضروری سیستم قدرت میباشد.
عدم قطعیتهای بار پیش‌بینی‌شده، بهای سوخت واحدهای تولیدی و عدم قطعیت استراتژیک رقبا ازجمله موارد مهمی هستند که بازیگران در برنامهریزی بهرهبرداری با آن‌ها مواجه‌اند. همانطور که بیان شد، عدم قطعیت استراتژیک بازیگران از اهمیت زیادی برخوردار میباشد؛ چراکه نوسانات قیمت ناشی از رفتار استراتژیک بازیگران بازار در میانمدت تأثیرقابل‌توجهی بر سودهای عملیاتی این شرکتها دارد. لذا ضروری است از روشهای مناسبی برای مدلسازی این عدم قطعیتها در برنامه‌ریزی بهرهبرداری استفاده گردد.
در این پایاننامه که هدف برنامهریزی بهرهبرداری منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی میباشد، باید منابعی در نظر گرفته شوند که ضمن اینکه تکنولوژی نوین و بهروزی در سیستم قدرت هستند، مباحث جالبی را از لحاظ آکادمیک و علمی ایجاد کنند. یکی از این منابع، منابع تجدیدپذیر میباشد که در بین منابع تجدیدپذیر نیز منابع بادی ازنظر رشد تکنولوژی و قابل رقابت بودن با منابع سنتی از اهمیت بیشتری برخوردار میباشد. با در نظر گرفتن منابع بادی به خاطر اهمیت مسائل زیستمحیطی و با توجه به عدم قطعیت در تولید این منابع و فقدان سیاستهای حمایتی جامع، ریسک مسئله برنامهریزی بهرهبرداری افزایش مییابد. بدین منظور در کنار این منابع از ذخیرهسازهای انرژی نیز استفاده شده است. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیرهسازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکههای هوشمند قدرت به‌وفور از آنها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است.
در این پایاننامه نیز تأثیر این منابع یعنی خودروهای برقده در نظر گرفته شده است. به‌طورکلی خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه خودروهایی هستند که قابلیت اتصال به شبکه‌ی قدرت در نقاط تعریف شده معینی را دارا هستند و از این طریق می‌توانند در تبادل توان الکتریکی با شبکه‌ی قدرت شرکت نمایند. زیرساخت‌های فنی و مخابرات لازم به‌منظور بهره‌برداری بهینه از این خودروها می‌بایست فراهم باشد. این خودروها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. بنابراین این خودروها میتوانند در یک بازی همکارانه در کنار منابع بادی مورد بهرهبرداری قرار گیرند[17-14].
در این پایاننامه این مسئله مدلسازی شده و به‌عنوان یکی از نوآوریهای این پایاننامه مطرح میباشد. در این حالت خودروها به‌صورت یکپارچه با منابع بادی عمل کرده و در صورت برنامهریزی بهینه میتوانند باعث افزایش ضریب ظرفیت منابع بادی گردند. علاوه بر این و با توجه به اینکه در سیستم قدرت هوشمند، علاوه بر منابع سمت تولید، منابع سمت مصرف نیز این قابلیت را دارند که در بازار برق شرکت کرده و در تسویه قیمت بازار سهیم باشند، لذا در این پایاننامه نیز تأثیر راهکارهای مدیریت مصرف نیز در نظر گرفته شده است.
برای اجرایی کردن این راهکار بار مشترکین به‌صورت الاستیک در نظر گرفته شده و بار تابعی خطی از قیمت برق میباشد. یکی دیگر از راهکارهای مدیریت مصرف که در این پایاننامه توسعه یافته و اجرا شده است، جابجایی پیک میباشد. این کار از طریق توسعه یک بازی همکارانه بین خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه (که نقش ذخیرهساز را دارند) و بار مشترکین صورت گرفته است. این مسئله نیز به‌عنوان یکی از نوآوریهای دیگر این پایاننامه مطرح میباشد.
1-2-ضرورت تحقیق و هدف از انجام پایاننامهامروزه بحث انرژی یکی از مهمترین دغدغههایی است که افکار دولتهـا و ملتهـا را در جهـان بـه خـود مشغول ساخته است. شاید بتـوان تـأمین انـرژی در آینـده را از مهمترین مـشکلات بـشر در دهـههـا وقرنهای آینده دانست.اصولاً بحث انرژی یک مبحث اسـتراتژیک میباشـد و به‌طور مـستقیم بـه سیاستهای کشورها و تعاملات بین آنها بستگی دارد. یکی از منابعی که در دهه اخیر استفاده وبهرهگیری از آن رایج شده است، منابع تولید پراکنده میباشند.
این منابع در ابتدا شامل منابعی بودند که از سوختهای فسیلی استفاده میکردند. اما بعد از چند سال مسائل و مشکلاتی راجع به این سوختها مطرح شد. پی بردن به متناهی بودن این منابع، مطرح شـدن بحـث آلـودگی محیط‌زیست و پایین بودن بازده این منابع ازجمله این مسائل و مشکلات میباشد.علاوه بر مسائل مطـرح شـده،با پیچیدهتر شدن روابط دیپلماتیک بین کشورها و تعامل دولتها با یکدیگر، منابع فسیلی به یک ابـزار در بحثهای سیاسی تبدیل شده است. همه این موارد باعث شده است که دولتها در کشورهای مختلف به دنبال منابع جدید انرژی باشند تا مشکلات ذکـرشده را نداشته و با نامتناهی بودن آن‌ها، خیال بشر برای همیشه از تأمین انرژی راحت گردد.یکی از منابعی که از دیرباز بشر از آن استفاده میکرده و امـروزه نیـز گـرایش جهـانی بـه سـمت استفاده از این منابع میباشد، انرژیهای تجدیدپذیراز قبیل منابع بادی، خورشیدی،بیوماس، جزر و مد و ... میباشد. باوجوداینکه تکنولوژیهای استفاده از ایـن منـابع نـوپـا و درنتیجه پـرهزینه میباشند، ولی به دلیل داشتن برتری در جنبههای ذکر شده، مورد استقبال تمام کـشورها قرارگرفته‌اند و متعاقب آن روزبه‌روز تکنولوژی آنها بهبود یافته و هزینه آنها کاهش مییابد.درنتیجه استفاده از آن‌ها در دنیا مقرون به‌صرفه‌ترشده و نیز خواهد شد .به‌طورقطع در چند دهه آینده درصد زیادی از انرژی دنیـا توسـط ایـن منـابع تأمین خواهـد شـد وکشوری موفق خواهد بود که از هم‌اکنون به این منابع توجه کرده و سـهمی از سـبد انـرژی خـود را از این منابع تأمین کند[13].
لازم به ذکر است، هنوز درصد استفاده از این منابع به دلیل تکنولوژی بالای آنهاو هزینههای ساخت زیاد، در اغلب کشورها پایین میباشد. ولی همـانطور کـه بیان شـد بـا پیـشرفت تکنولوژی، استفاده از این منابع سیر صعودی خود را با شتاب بیشتری طی خواهد کرد.یکی از مهمترین منابع تجدیدپذیر، منـابع بـادی مـیباشـد.در سالهای اخیر هدف عمده بیشتر سرمایهگذاریها در زمینه منابع بادی کاهش گازهای گلخانهای به میزان 20 درصد، افزایش کارایی انرژی به‌اندازه 20 درصد و افزایش مقادیر انرژی نو به میزان 20 درصد تا سال 2020 با استفاده از منابع بادی بوده است که آن را سیاست پنج- بیست نیز مینامند[13].
یکیدیگر از منابعی که طی سالیان اخیر استفاده از آن توسعه یافته است، ذخیرهسازهای انرژی بودهاند. در بین ذخیرهسازها نیز خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه از اهمیت زیادی برخوردار گشتهاند. این خودروها قابلیت شارژ و دشارژ را دارا هستند و میتوانند به برقراری تعادل توان در شبکه کمک کنند. از طرف دیگر با مطرح شدن سیستمهای قدرت هوشمند، منابع سمت مصرف نیز این فرصت را یافتهاند که همانند منابع سمت تولید در بازار برق شرکت کنند.
در این پایاننامه تأثیر منابع تولید پراکنده سنتی، بادی، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه و راهکارهای مدیریت مصرف در نظر گرفته شده است و برنامهریزی بهرهبرداری از این منابع مدنظر میباشد. با توجه به اینکه این مطالعات در محیط رقابتی صورت میگیرد، لذا ضروری است که عدم قطعیت‌های مربوط به مسئله بخصوص عدم قطعیت استراتژیک بازیگران مدنظر قرارگیرد. بنابراین ضروری است که برنامهریزی بهرهبرداری از این منابع که اخیراً نرخ نفوذ آنها در شبکه نیز زیاد شده است، به صورت جامع و کاملی مدلسازی گردد. در این پایاننامه به این مهم پرداخته میشود.
1-3-نوآوریهای پایاننامهنوآوریهای اصلی مدلسازی عدمقطعیت استراتژیک بازیگران شامل منابع بادی، ذخیرهسازها با در نظر گرفتن راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی میباشد. از طرف دیگر منابع بادی دارای تولید تصادفی بوده و این مسئله شرکت آنها را در بازار برق مشکل میکنند. علاوه بر این خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه به‌عنوان ذخیرهساز دارای ظرفیت محدودی نسبت به کل شبکه میباشند که این مسئله باعث میگردد برای تأمین بار پایه مناسب نباشند.بنابراین در این پایاننامه یک مدل بازی همکارانه توسعه یافته تا منابع بادی و این خودروها در این بازی به فکر بیشینه کردن سود خود باشند. این مسئله باعث افزایش انعطافپذیری منابع بادی شده و همچنین نقش خودروهای برقده را برای شرکت در بازار برق پررنگتر میکند.
این مسئله نیز به‌عنوان یکی از نوآوریهای این پایاننامه مطرح میباشد.علاوه بر این در مدل پیشنهادی دیگر سعی شده است که خودروهای برقده در کنار راهکارهای مدیریت مصرف در یک بازی همکارانه در کنار هم فعالیت کنند که در این صورت قابلیت کنترلپذیری بارها نیز بیشتر میشود. این مسأله نیز به‌عنوان نوآوری دیگر این کار محسوب میشود.
1-4-سرفصلهای پایاننامهبعد از اینکه در این بخش مقدمهای راجع به موضوع پایاننامه بیان شد، در فصل دوم مروری بر توسعه منابع تولید پراکنده و دستهبندی آنها صورت میگیرد. ازآنجاکه در این پایاننامه منابعی مانند منابع بادی، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه و راهکارهای مدیریت مصرف مدنظرمیباشند، لذا در فصل سه به‌تفصیل در مورد آنها بحث شده و مروری بر کارهای صورت گرفته درزمینهٔ برنامهریزی بهرهبرداری این منابع صورت گرفته است.
در فصل چهارم نیز مدلسازی مسئله برنامهریزی بهرهبرداری در محیط رقابتی و با مدلسازی عدم قطعیت استراتژیک بازیگران صورت گرفته است. در فصل پنجم شبیهسازی مربوط به مدل استخراج شده در فصل چهارم صورت گرفته و نتایج حاصل شده موردبررسی و تحلیل قرار گرفته است. سرانجام نتیجه‌گیری حاصل از تحقیق و پیشنهادات لازم در فصل ششم ارائه شده است.
فصل دوممروری بر انواع مختلف تکنولوژیهای تولید پراکنده
2-1- مقدمهبا تغییر و پیشرفت روزافزون صنعت برق و به‌واسطه برخی عوامل همچون محدودیتهای محیطی، جغرافیایی و مالی برای ایجاد نیروگاههای با ظرفیت بالا، افزایش روزافزون مشکلات پایداری و امنیت در سیستمهای قدرت، رشد دائمی و زیاد مصرف و مطرح شدن بازار رقابتی، ساختار سیستمهای قدرت دستخوش تغییر و تحولات فراوانی در سایر بخشها شدهاند.
ازجمله این تغییر و تحولات در بخش تولید، به کارگیری منابع تولید با توان کم که به‌طور غیرمتمرکز و پراکنده در شبکه توزیع نصب میشوند، میباشد. براساس مطالعاتDCPAمنابع تولید پراکنده توانایی تأمین حداقل 20 درصد ظرفیت جدید نصب در شبکه را داشته که البته با روند فعلی، این چشمانداز تا 30 درصد نیز قابل افزایش است[20-18].
همچنین مؤسسه EPRI میزان مشارکت این منابع تا سال 2010 را بین 5/2 تا 5 گیگاوات تخمین زده است که نشان‌دهنده رشد روز افزون به‌کارگیری این تولیدات در تأمین انرژی موردنیاز در کشورهای مختلف میباشد[21].
به‌کارگیری و حضور این واحدهای تولیدی، تأثیرات مثبت و منفی گوناگونی را در آنالیز و ارزیابی فنی و اقتصادی شبکه به همراه دارد. نصب این واحدها بدون بررسی تأثیرات آنها در شبکه باعث افزایش اثرات منفی، بروز مشکلات جدی در بهرهبرداری و کاهش کارایی و بهرهوری از این تولیدات در شبکه میگردد.
در این فصل مروری بر تکنولوژیهای تولید پراکنده، مشخصات آنها، دستهبندی و اصول کارکرد آنها صورت میگیرد. ازآنجایی‌که هدف از این پایاننامه برنامهریزی بهرهبرداری از منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و اجرای راهکارهای مدیریت مصرف است، لذا ضروری است که ضمن آشنایی با این منابع، منابعی در مطالعات در نظر گرفته شوند که اولاً در شبکه قدرت هوشمند امروزی رو به رشد بوده و ثانیاً بحثهای جذابی را در محیط رقابتی باوجودعدم قطعیت‌های زیاد مطرح کنند.
2-2- تعریف تولیدات پراکندهاستفاده از تولیدات پراکنده را میتوان بهعنوان یک حرکت و گرایش جدید در صنعت و شبکههای قدرت در نظر گرفت، لیکن تاکنون تعریف واحدی برای مشخص نمودن تکنولوژیهای این تولیدات معرفی نشده است. اگر بخواهیم یک تعریف کلی از این منابع داشته باشیم، به‌صورت زیر است:
" تولید پراکنده عبارت است از کلیه تکنولوژیهای تأمین انرژی الکتریکی موردنیاز در مقیاس کوچک که در نزدیکی و یا در محل مصرف قرار گرفته و توان تولیدی توسط این تولیدات به شبکه توزیع و یا مستقیماً به بار و مصرفکننده مشخصی تزریق میگردد [22] ".
استفاده از تعریف فوق در جداسازی این تولیدات از بقیه روشهای تأمین انرژی الکتریکی کار مبهم و پیچیدهای است. به همین منظور تعاریف و تقسیمبندی دقیقتری براساس هدف، کاربرد، ظرفیت و استفاده و عدم استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر ارائه میشود. در ادامه به برخی از این تعاریف اشاره شده است.
2-2-1- اهداف و کاربردهای تولیدات پراکندههدف اصلی از به‌کارگیری واحدهای تولید پراکنده، تأمین توان راکتیو موردنیاز بارهای شبکه میباشد. بر اساس این تعریف نیازی به تأمین توان اکتیو موردنیاز از طریق این تجهیزات نمیباشد، هر چند که برخی از واحدهای تولید پراکنده قادر به تولید توان راکتیو نیز میباشند و بخشی از توان راکتیو بارها را نیز تأمین مینمایند. همچنین جهت تأمین نیازمندیهای بار و شبکه و با توجه به نوع تولید پراکنده، کاربردهای مختلفی را برای این تولیدات در نظر گرفتهاند که عبارت است از[23]:
تولید همزمان برق و حرارت (CHP):انرژی حرارتی بسیاری در فرآیند تبدیل سوخت به انرژی الکتریکی تولید میگردد. بهطور متوسط،انرژی تولیدی در طی این فرآیند تبدبل به انرژی حرارتی میگردد. این حرارت تولید شده در صورت نزدیکی به مراکز مصرف میتواند مورداستفاده قرار گیرد. علاوه بر مزیت فوق، استفاده از این تکنولوژی باعث کاهش آلودگیهای زیستمحیطی نیز میگردد.
تغذیه پشتیبان: تولید پراکنده میتواند در شبکه توزیع در برخی مواقع که یکی از بخشهای شبکه دچار مشکل شده است، به‌طور اضطراری بار موردنیاز برخی مصرفکنندگان که دارای هزینه خاموشی هنگفتی میباشند را تأمین نماید.
پیکسایی: هزینه تأمین انرژی موردنیاز بارهای شبکه در هر ساعت وابسته به میزان بار شبکه و آمادگی نیروگاهها میباشد. در صورتیکه هزینه تأمین انرژی توسط DGدر ساعات پیک از هزینه خرید انرژی از شبکه در این ساعات کمتر باشد، میتوان از این تولیدات جهت کاهش هزینههای تأمین انرژی الکتریکی استفاده نمود. در این حالت DGدر حدود 200 تا 3000 ساعت در سال به تأمین انرژی الکتریکی موردنیاز مصرفکنندگان میپردازد. ویژگیهای اساسی این تولیدات جهت استفاده در شبکه بدین‌صورت عبارت است از: پایین بودن هزینه نصب و راهاندازی،راهاندازی و اتصال سریع و پایین بودن هزینههای مربوط به تعمیر و نگهداری.
پشتیبانی شبکه: استفاده از تولید پراکنده قابلیت کاهش هزینههای سرمایهگذاری در سایر بخشها ازجمله تقویت ولتاژ شبکه، کاهش تلفات خطوط، کنترل توان راکتیو، آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال و افزایش ظرفیت اضطراری شبکه را دارا میباشد.
تغذیه بارها بهصورت جداگانه از شبکه برای مناطقی که هزینه اتصال آنها به شبکه به دلیل موانع طبیعی بالا بوده و صرفه اقتصادی ندارد.
تعویق هزینههای احداث و توسعه شبکه: در این حالت با آنالیز و بررسی تولیدات پراکنده و هزینهها در طول دوره بهرهبرداری و مقایسه با توسعه شبکه، روش مناسب جهت توسعه شبکه ارائه میگردد.
کاهش آلودگیهای زیستمحیطی با استفاده از تولیدات مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر و بالا بودن راندمان و آلودگی کمتر در تولیداتی که از سوختهای فسیلی استفاده میکنند.
تأمین خدمات جانبیموردنیاز جهت بهرهبرداری شبکه: در شبکههای قدرت تجدید ساختار یافته، قابلیت ارائه خدماتی همچون ذخیره چرخان، ذخیره تکمیلی و راهاندازی شبکه، دارای اهمیت زیادی میباشند[24].
بهبود کیفیت برقرسانی: حضور منابع تولیدات پراکنده در نزدیکی مراکز مصرف میتواند تأثیرات مثبتی بر روی قابلیت اطمینان و کاهش تعداد و تداوم مدت‌زمان خاموشیهای مصرفکنندگان و همچنین افزایش کیفیت برقرسانی به مراکز بار با بهبود پروفیل ولتاژ در نقاط مصرف داشته باشد.
2-2-2- ظرفیت تولیدات پراکندهحداکثر ظرفیت منابع تولید پراکنده را نمیتوان به‌طور دقیق مشخص نمود. به‌عنوان مثال EPRIظرفیت این تولیدات را از چند کیلووات تا چند مگاوات تعریف میکند[3]. نکتهای که در اینجا حائز اهمیت است این است که حداکثر ظرفیتی را که میتوان به یک شبکه متصل نمود وابسته به میزان ظرفیت شبکه و سطح ولتاژ میباشد؛ برای مثال تولیدات با ظرفیت بیش از 100 تا 150 مگاوات را نمیتوان به شبکههای با سطح ولتاژ کمتر از 110 کیلوولت متصل نمود[22]. در جدول زیر یک تقسیم‌بندی از واحدهای DGبر اساس ظرفیت تولیدی آن‌ها ارائه شده است.
جدول (2-1) تقسیم‌بندی DG بر اساس ظرفیت تولیدتوان تولیدی نوع مولد DG
W1-kW5 Micro
kW5-MW5 Small
MW5-MW50 Medium
MW50-MW300 Large
2-2-3- مکان نصب تولیدات پراکندهعموماً منابع تولید پراکنده را در شبکههای توزیع و در نزدیکی مصرفکنندگان نصب میکنند. یکی از مکانهای دیگر که برای نصب تولیدات پراکنده استفاده میشود، پستهای فوق توزیع میباشند. در این صورت نیاز به ایجاد یک مکان جدید برای نصب DGها دیگر وجود ندارد و همچنین به علت حضور اپراتور در پستهای فوق توزیع، بهرهبرداری منابع تولید پراکنده راحتتر و با هزینه کمتری صورت میگیرد.
2-3- تکنولوژی‌های DGمولدهای DG دارای انواع گوناگونی می‌باشند. از متداول‌ترین واحدهای DG می‌توان به توربین‌های احتراقی، دیزل ژنراتورها، میکرو توربین‌ها، وسایل ذخیره‌ساز انرژی، توربین‌های بادی، انرژی بیوماس، پیل‌های سوختی و سلول‌های فتوولتاییک اشاره کرد. البته هر نوع تکنولوژی DG برای کاربردی خاص و در محلی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. به‌عنوان‌مثال از انرژی باد در مناطقی که بادخیز هستند، می‌بایستی استفاده کرد .
این تکنولوژی‌ها را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم‌بندی نمود:
مولدهایی که بر اساس سوخت‌های فسیلی کار می‌کنند. این دسته شامل توربین‌های احتراقی، دیزل ژنراتورها و میکرو توربین‌ها می‌باشد.
مولدهایی که با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر کار می‌کنند. این دسته نیز شامل توربین‌های بادی، سلول‌های خورشیدی، مولدهای انرژی امواج، زمین‌گرمایی و بیوماس می‌باشد.
تکنولوژی‌هایی که براساس ذخیره‌سازی انرژی استوارند. این دسته نیز شامل خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه، باتری‌ها، چرخ‌های طیار، ذخیره‌سازهای انرژی ابررسانای مغناطیسی (SMES)خازن‌ها، ذخیره‌سازهای انرژی با فشرده‌سازی هوا (CAES)، سلول‌های سوختی و هیدرو پمپ‌ها می‌باشد.در جدول (2-2) انواع مختلفی از تکنولوژی‌های DG همراه با محدوده ظرفیت تولید توان آن‌ها آورده شده است.
2-3-1- بررسی انواع تکنولوژی‌های DGدر ادامه به‌اختصار به بررسی برخی از تکنولوژی‌های مهم این‌گونه مولدها پرداخته شده است.در مرجع [18 و24] نوعی طبقه‌بندی در مورد منابع DGصورت گرفته است که به شرح زیر می‌باشد‌. عناصر عنوان شده در این طبقهبندی به‌عنوان نمونه ذکر گردیده و هدف دسته‌بندی مولدهاست ولی ازنظرگوناگونی مولدها چندان کامل نیست.
جدول (2-2) برخی از تکنولوژی‌های DG و ظرفیت قابل دسترستکنولوژی‌هایDG ظرفیت قابل‌دسترس
توربین گازی سیکل ترکیبی 35-400MW
موتورهای احتراق داخلی 5kW-10MW
توربین احتراقی 1-250MW
میکرو توربین 35kW-1MW
هیدرو کوچک 1-100MW
میکرو هیدرو 25kW-1MW
توربین بادی 200W-3MW
آرایه فتوولتاییک 20W-100kW
حرارتی خورشیدی( دریافت‌کننده مرکزی ) 1-10MW
حرارتی خورشیدی(سیستم لوتز) 10-80MW
بیوماس 100kW-20MW
پیل سوختی(phosacid) 200kW-2MW
پیل سوختی(molten carbonate) 250kW-2MW
پیل سوختی(proton exchange) 1kW-250kW
پیل سوختی(solide oxide) 250kW-5MW
زمین‌گرمایی (ژئوترمال) 5-100MW
انرژی امواج 100kW-1MW
موتورهای استرلینگ 2-10kW
ذخیره ‌سازی باتری 500kW-5MW
نمونه انواع فناوری‌های DG
ژنراتورهای مرسوم
میکروتوربینها
توربینهای گاز طبیعی
ژنراتورهای غیر مرسوم
طرحهای الکتروشیمیایی
سیستمهای ذخیره انرژی
سیکل ترکیبی
سیکل
بهبود یافته
سیکل
ساده
انرژیهای تجدیدپذیر
چچرخ طیار
باتری‌ها
سلولهای
سوختی
توربینهای بادی
DMFC
SOFC
MCFC
PAFC
AFC
PEMFC
سیستمهای فتوولتاییک

شکل (2-1) : طبقه‌بندی مولدهای DG2-3-1-1- ژنراتورهای مرسومدر این ژنراتورها اساس کار استفاده از سوخت‌های فسیلی است و معمولاً مولد توسط یک موتور سوختی ( دیزل، گاز یا بخار) راه‌اندازی شده و تولید توان می‌کند. از این نوع ژنراتورها بیشتر در کارخانه‌ها و مراکز مهم به‌عنوان برق اضطراری استفاده می‌شود که می‌توان به‌راحتی در قالب قرارداد فروش انرژی با مشترک به‌طور تمام وقت یا در ساعاتی از روز برای جبران پیک‌بار استفاده کرد. زیرگروه این مجموعه عبارت است از:
موتورهای احتراق داخلیموتورهای پیستونی به‌صورت گسترده برای انواع ژنراتورهای توزیع استفاده می‌شوند. پیش‌بینی می‌گردد این موتورها در آینده، به‌ویژه برای ژنراتورهای کوچک‌تر از 250 کیلووات، به خاطر عملکرد رضایت‌بخش آن‌ها، استفاده بیشتری داشته باشند. این موتورها از گازوییل، گاز طبیعی، پروپان یا متان به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند.
دو روش مختلف برای احتراق سوخت در موتورهای پیستونی وجود دارد، یکی از این روش‌ها احتراق جرقه‌ای است که در آن از یک جرقه الکتریکی که به داخل سیلندر وارد میگردد، استفاده می‌شود. در روش دوم که احتراق تراکمی می‌باشد، سیلندر با بالا رفتن خود مخلوط سوخت و هوا را متراکم می‌کند تا جایی که درجه حرارت آن تا حدی بالا می‌رود که خودبه‌خود منفجر می‌شود. در چنین موتورهایی، روتور ژنراتور معمولاً در همان سرعت میل‌لنگ موتور می‌چرخد، تقریباً همه واحدهای DG موتور پیستونی از ژنراتورهای AC سرعت ثابت، برای تولید برق استفاده می‌کنند، اگرچه ممکن است استثنائاتی نیز در این زمینه وجود داشته باشد. فرکانس جریان نیز اغلب با کنترل سرعت موتور، کنترل می‌شود.
توربین‌های گازیتوربین‌های گازی که به‌عنوان واحدهای DGمورداستفاده قرار می‌گیرند، کوچک‌تر از توربین‌های گازی‌ای هستند که در شبکه انتقال مورداستفاده قرار می‌گیرند و توان خروجی آن‌ها پایین است. قسمت‌های اصلی یک توربین گازی درواقع شامل کمپرسور، اتاق احتراق، توربین انبساط و مجرای گاز خروجی می‌باشد. مکانیزم عملکرد توربین‌های گازی به‌این‌ترتیب است که هوا با عبور از کمپرسور فشرده شده سپس تحت شرایط کنترل شده در اتاق احتراق با سوخت ترکیب می‌شود و پس از احتراق باعث گردش توربین و درنهایت باعث تولید توان الکتریکی از طریق ژنراتور سنکرون می‌شود[19و21].
میکرو توربین‌ها
میکرو توربین‌ها شامل یک کمپرسور،احتراق گر،برگشت دهنده، توربین کوچک ویک ژنراتور می‌باشند. در سیستم روان‌سازی آن‌ها از هوا یا روغن استفاده می‌شود.درمقیاس حجمی،میکرو توربین‌ها دارای حجم1-4/0 مترمکعب وظرفیت تولید 500-20کیلووات دارند.برخلاف توربین‌های بزرگ، میکرو توربین‌ها درفشارودرجه حرارت پایین‌تری کارمی‌کنند وسرعت بالایی در حدود (rpm100000)دارندکه گاهی نیازبه هیچ جعبه‌دنده‌ای ندارند.واحدهای تجاری میکرو توربین‌ها دارای هزینه تولید کمی بوده و از قابلیت اطمینان بالایی برخوردارمی‌باشند. به دلیل سرعت بالای میکرو توربین‌ها در آن‌ها از ژنراتورهای DC استفاده می‌گردد.مکانیزم عملکرد میکرو توربینبه‌این‌ترتیب است که هوا با عبور از فیلتر و کمپرسور در محفظه احتراق با سوخت ترکیب شده و محترق می‌گردد و سپس توربین به گردش درآمده و ژنراتور توان الکتریکی تولید می‌نماید. توان تولید شده توسط مبدل‌های توان به شبکه تزریق می‌شود. انواع مختلفی ازمیکرو توربین‌هابراساس نحوه عملکردشان وجود دارد،مانند توربین‌های گازی وتوربین‌های احتراقی.
توربین‌های گازی،درواقع، توربین‌های احتراقی می‌باشند که گاز بافشار ودمای بالاتولید می‌شود. این گازفشاربالا،برای چرخانیدن محورتوربین استفاده می‌گردد.توربین‌های ازنوع گازی معمولاً در واحدهایی باظرفیت حدود MW1استفاده می‌شوند. اما امروزه مدل‌های کوچک‌تری ازمیکرو توربین‌های گازی باظرفیت تولید kW200وجود دارند.
گرمای تولید شده درفرایند کاری میکرو توربین، می‌تواند به‌عنوان گرمای بازیافتی برای سیستم‌های CHPمورداستفاده قرارگیردو یااینکه درسیستم ترکیبی واحد پیل‌های سوختی باتوربین‌ها به کار گرفته شود.
2-3-1-2- ژنراتورهای غیرمرسومپیل‌های سوختیدر حال حاضر تهیه انرژی ثانویه در جهان به میزان زیادی به احتراق سوخت‌های فسیلی وابسته است، لیکن احتراق سوخت‌های فسیلی با بازدهی نسبتاً کمی صورت می‌پذیرد و گازهای حاصل از احتراق از عوامل آلودگی محیط‌زیست محسوب می‌شوند. بنابراین بشر سالیانی است که در جستجوی روش‌ها و توسعه فن‌آوری‌های جدیدی است، تا با بازدهی بیشتر و آلودگی کمتری از منابع انرژی سوخت‌های فسیلی استفاده نماید. پیل سوختی یکی از تکنولوژی‌های بدیع و نوظهوری است که از تطابق و سازگاری خوبی با محیط‌زیست برخوردار میباشد و عمل تبدیل انرژی در آن با بازدهی بالا صورت می‌پذیرد و به نظر می‌رسد که در آینده نزدیک با توجه به پیشرفت سریع فن‌آوری آن‌ها، جانشینی مناسب برای فرآیندهای احتراقی سوخت‌های فسیلی گردد.
استفاده از پیل‌های سوختی نقطه عطفی در صنعت تولید انرژی به حساب می‌آید، زیرا که تولید الکتریسیته در آن به‌طور مستقیم و از طریق فعل‌وانفعالات الکتروشیمیایی و بدون نیاز به احتراق سوخت صورت می‌گیرد، علاوه بر بازدهی بالا و تولید انرژی در ابعاد کوچک و بزرگ دارای مزایای ویژه‌ای چون آلودگی اندک و سروصدای نامحسوس می‌باشند.
اساس کار سلول سوختی استفاده از هیدروژن جهت تولید توان است و با استفاده از خاصیت الکترولیز عمل تولید توان الکتریکی شکل می‌‌گیرد.
از مهم‌ترین مزیت‌های این سلول‌ها راندمان بسیار بالای آن‌ها است که در میان دیگر مولدهای برق از بالاترین بازده برخوردار است. این سلول‌ها در پنج نوع طبقه‌بندی شده است که در شکل (2-1) آمده است. پیل‌های سوختی علاوه بر تولید الکتریسیته، حرارت موردنیاز برای مصارف گرمایشی را نیز تأمین می‌نمایند. بطوریکه با در نظر گرفتن تولید مشترک الکتریسیته و حرارت، بازدهی این سیستم‌ها به حدود %80 درصد می‌رسد. اجزاء اصلی تشکیل‌دهنده پیل سوختی در کل عبارت است از: مخزن سوخت، الکترولیت و الکترودهای آند و کاتد.
سوخت با ورود به الکترود متخلخل آند و برخورد با یک کاتالیست اکسیدکننده، الکترون از دست می‌دهد و یونیزه می‌گردد و اکسیژن (هوا) نیز با ورود به الکترود متخلخل کاتد و برخورد با کاتالیست احیاء کننده، احیاء می‌گردد. الکترون آزاد شده از آند از طریق یک مدار خارجی از آند به‌طرف کاتد جریان پیدا می‌کند و یک جریان الکتریکی DC ایجاد می‌کند [23].


2-3-1-3- وسایل ذخیره انرژیسیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی که برای استفاده در DG مناسب باشند به دو گروه اصلی تقسیم می‌گردند: ذخیره انرژی به‌عنوان انرژی الکتریکی (مثل باتری‌ها) و یا ذخیره انرژی به صورت‌های دیگر (مثل ذخیره‌سازی حرارتی و ...) به روشی که در مواقع لازم به برق تبدیل می‌گردد. اساساً این سیستم‌ها،ذخیره کننده انرژی ساعات کم‌باری برای ساعات پرباری هستند و به‌خودی‌خود مولد برق نیستند و یا به‌عنوان یک تخلیه کننده انرژی عظیم برای جلوگیری از ناپایداری شبکه و اعمال اینرسی به شبکه کاربرد دارند که در اینجا شرح مختصریاز هر نمونه آورده شده است.
ازجمله واحدهای ذخیره‌ساز انرژی می‌توان ابررساناها،‌ سوپر خازن‌ها،‌ هیدرو پمپ‌ها،‌ چرخ‌های طیار و ... اشاره کرد. این واحدها بیشتر در مواقع پیک‌بارمورداستفاده قرار می‌گیرند [23].در این پایاننامه از خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه در بحث برنامهریزی بهرهبرداری استفاده شده است.
الف) باتری‌هابه نظر می‌آید اولین روش برای ذخیره انرژی الکتریکی استفاده از باتری‌ها باشد که انرژی را به‌صورت انرژی شیمیایی ذخیره می‌کنند. باتری‌ها در ساعت کم‌باری توسط توان مازاد شبکه شارژ می‌شوند و در ساعات پرباری به کمک مولدهای شبکه می‌آیند و از افت ولتاژ و کاهش توان شبکه جلوگیری می‌کنند. سیستم باتری‌ها به‌طورکلی ساده‌تر از دیگر سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی می‌باشد، هرچند که خروجی آن‌هابه‌صورتDC می‌باشد، بنابراین در کاربردهای DG همواره با مبدل DC/AC استفاده می‌شوند. باتری‌ها دارای انواع مختلفی می‌باشند که هرکدام دارای ویژگی‌های خاص خود هستند. ازجمله آن‌ها می‌توان به باتری‌های اسید- سرب،‌ هیدرید فلز-نیکل،‌باتری‌های لیتیم، باتری‌های آل کالین و نیکل-کادمیوم و سولفات سدیم اشاره کرد. پرکاربردترین و تجاری‌ترین نوع باتری‌ها از نوع اسید- سرب می‌باشد.
ب) ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی ابررساناسیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی ابررسانا، انرژی را در یک کویل مغناطیسی ابررسانا غوطه‌ور در یک مایع بسیار سرد مانند هلیم، ذخیره می‌کنند. کویل‌های مغناطیسی ابررسانا تقریباً هیچ‌گونه مقاومت الکتریکی ندارند، بنابراین یک جریان چرخشی ایجاد شده در درون کویل، انرژی موردنیاز را ذخیره خواهد کرد. هر سیم ابررسانا خاصیت ابررسانایی خود را تا جایی که جریان از یک حد خاصی تجاوز نکند، حفظ خواهد کرد. بنابراین یک کویل می‌تواند ماکزیمم توانی را در خودش ذخیره کند. به‌هرحال یک واحد ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی ابررسانا نیاز به یک دستگاه کمپرسور و پمپ برای نگهداری مایع خنک‌کننده در یک درجه حرارت پایین دارد، این واحدها نوعاً نیاز به یک مبدل DC/AC نیز دارند.
مشکل بزرگ آن‌ها بالا بودن هزینه آن‌هاست، هزینه ذخیره‌سازی انرژی در آن‌ها حدود $/kWhr3800-2500 می‌باشد که 20 برابر هزینه باتری‌های اسید ـ سرب می‌باشد، این هزینه در اکثر حالت‌های DG قابل توجیه نمی‌باشد. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی ابررسانا دارای چندین فایده می‌باشند، اول اینکه این سیستم‌ها بدون سروصدا، کارا و قابل‌اطمینان می‌باشند، دوم اینکه این واحدها می‌توانند انرژی ذخیره شده خود را به‌طور آنی تخلیه کنند.
بنابراین عملکرد آن‌ها خیلی نزدیک به منبع جریان ایده‌ال می‌باشد و درنهایت اینکه کیفیت توان تولیدی آن‌ها بسیار بالا می‌باشد و همین ویژگی می‌تواند در بعضی جاها هزینه بالای آن‌ها را توجیه کند. [19 و 21].
ج) خازن‌هاخازن‌ها می‌توانند به‌عنوان واحد ذخیره‌ساز انرژی در کاربردهای کوچک و کوتاه‌مدت و پایدارساز انرژی بکار برده شوند زیرا این‌ها تنها در حدود 01/0 تا 04/0 قدرت باتری‌های اسید- سرب را در خود ذخیره می‌کنند؛ اما خازن‌های ابررسانا که قابلیت ذخیره‌سازی انرژی در حدود 20 تا 1000 برابر خازن‌های قدیمی را دارند، از مواد جدید و با روش‌های جدید ساخته می‌شوند.
این خازن‌ها برای یک مقدار معادل از انرژی دارای هزینه سه تا ده برابر باتری‌های اسید - سرب خواهند بود. سودمندی‌های بزرگی که خازن‌ها را مناسب برای استفاده در DG می‌سازد این است که آن‌ها هیچ‌گونه قسمت متحرک ندارند، همچنین نیاز به هیچ‌گونه گرمایش یا سرمایش ندارند و برای عملکرد خود هیچ‌گونه واکنش شیمیایی انجام نمی‌دهند، به‌عبارت‌دیگر خازن‌ها بسیار ساده بوده و نیاز به هیچ‌گونه نگهداری خاصی ندارند، طول عمر آن‌ها نیز زیاد می‌باشد. درحالی‌که چگالی انرژی آن‌ها نسبتاً پایین است چگالی توان آن‌ها نسبتاً بالاست، به همین دلیل خازن‌ها می‌توانند انرژی خود را به‌صورت لحظه‌ای آزاد نمایند.
د) چرخ‌های طیارذخیره‌سازهای چرخ طیار یک روش کاملاً متفاوت برای ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌کنند.همان‌گونه که می‌دانیم یکی از پارامترهای مهم پایداری شبکه‌ها داشتن اینرسی بزرگ در شبکه است تا بتواند پاسخ‌گوی ورود و خروج بارهای سنگین از شبکه باشد. ازاین‌رو در شبکه‌های محلی DG که به نیروگاه‌های بزرگ و شبکه‌های سراسری متصل نیستند استفاده از چرخ‌های طیار بسیار قوی و پرانرژی جهت تأمین اینرسی شبکه لازم است تا در لحظات افزایش توان مصرفی و حالات گذاری مدار به‌عنوان یک ذخیره انرژی رها شده از پدیده فروپاشی ولتاژ جلوگیری کند.
دو نوع تکنولوژی از چرخ‌های طیار مورداستفاده قرار می‌گیرند، سیستم چرخ طیار سرعت بالا که نسبتاً دارای چرخ‌های کوچکی بوده (با قطر 6 اینچ) و در یک سرعت حدود 50000 دور بر دقیقه می‌چرخند این واحدها در شکل مدول‌های قرقره مانند ساخته می‌شوند.
چرخ‌های طیار سرعت پایین معمولاً در سرعتی حدود rpm7000 می‌چرخند و نسبتاً بزرگ می‌باشند، معمولاً چگالی انرژی آن‌ها 5 برابر (یا حتی بیشتر) باتری‌های اسید ـ سرب است. چرخ‌های طیار به‌طور کامل تکنولوژی تجاری تثبیت‌شده‌ای نمی‌باشند. این سیستم‌ها تعدادی برتری نسبت به خازن‌ها و باتری‌ها دارند. مشابه باتری‌ها و خازن‌ها، چرخ‌های طیار بی‌صدا بوده، شبیه خازن‌ها دارای طول عمر بالایی هستند؛ اما برخلاف باتری‌ها از تأثیر سیکلینگ بر طول عمر مبرا هستند و برخلاف خازن‌ها چگالی انرژی بالایی دارند. سیستم‌های چرخ طیار نسبتاً چگالی توان ضعیفی دارند، بنابراین از رهاسازی سریع انرژی ناتوان می‌باشند، این سیستم‌ها از این نقطه‌نظر نسبت به ابررساناها، باتری‌ها و خازن‌ها کند می‌باشند. قابلیت توان خروجی این سیستم‌ها متناسب با اندازه ژنراتور- موتور و سیستم مبدل/کنترل الکترونیکی است. سیستم مبدل/کنترلر و ژنراتور- موتور قسمت عمده‌ای از هزینه‌های مربوط به چرخ‌های طیار سرعت پایین را به خود اختصاص می‌دهد [19 و 22].
ﻫ) هیدرو پمپ‌هاهیدرو پمپ‌ها ذخیره‌ساز انرژی در ایستگاه‌های مرکزی تولید برق برای اصلاح پیک‌بار می‌باشند. توان اضافی در مواقع غیر پیک‌بار، برای پمپ کردن آب به ارتفاع بلندی استفاده می‌شود و در زمان پیک‌بار و در صورت نیاز، آب از طریق لوله‌هایی پایین آمده و یک توربین - ژنراتور را بکار می‌اندازد. واحدهای هیدرو پمپ خیلی ساده بوده و دارای طول عمر بالایی هستند اما بازدهی آن‌ها بالا نمی‌باشد. سیستم‌های هوا متراکم نیز از توان در مواقع غیر پیک برای بکار انداختن یک کمپرسور استفاده می‌کنند تا اینکه هوا را به داخل یک تانک در فشار بالایی وارد کنند و سپس در مواقع ضروری هوای تحت فشار را در یک توربین یا پیستون برای تولید برق استفاده می‌کنند. به‌طورکلی هر دو این واحدها برای کاربرد در واحدهای DG بزرگ می‌باشند.
2-3-1-4 مولدهای برق با استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر
انرژی‌های تجدیدپذیرکاربردهای بسیار وسیعی دارد و به اشکال مختلف می‌توان در تأمین توان الکتریکی از آن‌ها استفاده کرد:توربین‌های بادیاستفاده از انرژی باد چیز تازه‌‌ای نیست در گذشته‌‌های دور کشتی‌های بادبانی را به کمک انرژی باد به حرکت درمی‌آورند و همین‌طور آسیاب‌های بادی نمونه‌های بارز استفاده از انرژی باد در گذشته می‌باشد. توربین‌های بادی ازنظر شکل ظاهری به دودسته تقسیم می‌شوند که نوع اول عمومیت بیشتری دارد:
توربین‌های با محور افقی:که متشکل از یک‌پایه یا برج می‌باشند و یک قسمت فوقانی برج که دارای یک شفت است و در قسمت بیرون برج بر روی شفت یک پروانه که معمولاً دو باله یا سه باله دارد بر روی آن قرارگرفته و طول باله‌ها از 10 تا 30 متر می‌رسد که بستگی به توان توربین بادی و ارتفاع برج دارد در قسمت داخلی بالای برج بر روی سر دیگر محور جعبه‌دنده و محرک ژنراتور قرار دارد.توربین‌های با محور عمودی: مولد این توربین‌ها معمولاً بر روی سطح قرار می‌گیرد و محورآن‌هابه‌صورت عمودی از آن‌هاخارج‌شده و تا ارتفاع مناسب بالا می‌رود در قسمت فوقانی این محور پره‌های توربین به شکلی که باد بتواند عامل چرخش آن شود قرار دارند.
توربین‌های بادی می‌توانند به‌صورت اختصاصی و یا در مزارع بادی در کنار توربین‌های دیگر تأمین توان الکتریکی نمایند. گاهی با استفاده از این توربین‌ها در کنار فتوولتاییک‌ها و با استفاده از باطری خانه‌ها می‌توان به‌طور کامل انرژی یک محل را تأمین کرد.
توربین‌های بادی در مقیاس‌ها و کاربردهای مختلفی به کار می‌روند، از مزارع بادی با تعداد توربین‌های زیاد که به شبکه متصل هستند تا توربین‌های منفردی که ممکن است به شبکه وصل نباشند و یا توربین‌هایی که برای پمپاژ آب مورداستفاده قرار می‌گیرند. با توجه به مورد کاربرد، راستای محور و ظرفیت تولید، توربین‌ها دارای ساختارهای متفاوت ازنقطه‌نظر اجزا تشکیل‌دهنده و روش‌های کنترلی می‌‌باشند. اجزای اصلی توربین‌های بادی عبارت‌اند از: روتور، جعبه‌دنده، محور کم‌سرعت، محور سرعت‌بالا، ژنراتورها، بدنه، سیستم ترمز، سیستم انحراف توربین به چپ و راست (سیستم گرداننده)، بادنما و بادسنج، سیستم کنترل و ایمنی، برج و سایر اجزا. در این پایاننامه در بین منابع تجدید پذیر از منابع بادی استفاده میگردد.
سیستم‌های فتوولتاییکولتاژ در سلول‌های فتولتاییک توسط یک پیوند شیمیایی ناشی از برخورد فوتون‌های نور به دست می‌آید. در سیستم‌های فتوولتاییک بدون بهره‌گیری از مکانیزم‌های متحرک، انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌گردد. جزء اساسی نیروگاه‌های فتوولتاییک را سلول‌های فتوولتاییک تشکیل می‌دهند. این سلول‌ها تازمانی که در مقابل نور خورشید قرار دارند مثل یک باتری کوچک تولید برق می‌کنند. با اتصال‌های سری و موازی تعداد زیادی از سلول‌ها واحدی بزرگ‌تر به دست می‌آید که آرایه خورشیدی نامیده می‌شود.
توان الکتریکی به دست آمده از آرایه خورشیدی به دلیل تغییر شرایط محیط ازلحاظ دما و شدت نور همواره دارای نوسان است. سلول‌های فتوولتایی زمانی بیشترین راندمان را دارند که بهترین حالت قرار گرفتن نسبت به خورشید را داشته باشند و حداکثر توان را جذب نمایند [19 و 22].
سیستم‌های حرارتی ـ خورشیدیعلاوه بر سلول‌های فتولتاییک که مستقیماً نور را به توان الکتریکی تبدیل می‌کنند سیستم‌های خورشیدی دیگری نیز از قبیل سیستم‌های حرارت خورشیدی وجود دارند که اساس این روش‌ها استفاده از نور یا گرمای خورشید به‌عنوان یک عامل محرک جهت راه‌اندازی مولدهاست. امروزه پنج نوع از این نیروگاه‌ها شناخته‌شده‌تر می‌باشند:
- نیروگاه‌های خورشیدی هلیواستاتی (دریافت‌کننده مرکزی)
- نیروگاه‌های با آینه‌های سهموی دراز
- برج‌های نیرو (دودکش خورشیدی)
- نیروگاه‌های با استخر آب‌شور (استخر خورشیدی)
- دریافت‌کننده مرکزی آینه‌های شلجمی (بشقابی ـ استرلینگ)
نیروگاه‌هایی که با فن‌آوری‌های دریافت‌کننده مرکزی و آیینه‌های شلجمی ـ موتورهای استرلینگ نصب شده‌اند، دارای بازدهی معادل 25-15 درصد برای تبدیل انرژی خورشیدی به برق هستند. نیروگاه‌های دودکش و استخر خورشیدی، به دلیل کارکرد قابل‌اطمینان و نصب ساده قسمت‌های اصلی آن‌ها، به‌خصوص برای کشورهای درحال‌توسعه مناسب هستند.
در نیروگاه‌های حرارتی ـ خورشیدی نیز به دلیل طبیعت انرژی خورشیدی امکان تولید برق مستمر و بدون وقفه برای مصرف‌کنندگان، با محدودیت‌هایی روبرو می‌باشد. این محدودیت‌ها با در نظر گرفتن سیستم پشتیبان و احیاناً سیستم ذخیره‌ساز انرژی گرمایی قابل‌حل است.
برای تأمین بدون وقفه برق مصرف‌کنندگان، امکان پیوند سیستم‌های پشتیبان سوخت فسیلی با چرخه نیروگاه‌های حرارتی ـ خورشیدی از نوع آینه‌های سهموی دراز، هلیواستاتی و آینه‌های شلجمی وجود دارد. برای پاسخ سریع به تغییرات طبیعی انرژی خورشیدی، سیستم‌های پشتیبان فقط از نفت یا گاز طبیعی به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند [1 و 18 و 19].مولدهای انرژی بیوماسمنابع بیوماسی که برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می‌شوند. این مواد، چوب‌های سوختی جمع‌آوری شده از مزارع و جنگل‌های طبیعی تا محصولات کشاورزی و جنگلی بخصوص آن‌هایی که برای تولید انرژی رشد داده شده‌اند و همچنین ضایعات کشاورزی و جنگلی، ضایعات غذایی و ضایعات حاصل از فرآوری تیرهای چوبی، ضایعات جامد شهری و فاضلاب‌ها تا گیاهان آبی را شامل هستند. تکنولوژی‌های تبدیل بیوماس به سه دسته اساسی فرایندهای احتراق مستقیم، فرایندهای ترموشیمیایی و فرایندهای بیوشیمیایی تقسیم می‌شوند.
منابع بیوماس، از طریق احتراق مستقیم و یا از طریق تبدیل به سوخت‌های گازی و مایع، قابل‌استفاده برای تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه‌های بخار، توربین‌های گازی و یا سیکل ترکیبی می‌باشند. برای ایجاد یک نیروگاه بیوماس، به‌خصوص از نوع ضایعات جامد شهری، اطلاع از میزان و ارزش گرمایی منبع بیوماس در دسترس بسیار حائز اهمیت است.
نیروگاه‌های بیوماس در سالیان اخیر بسیار متداول شده‌اند و امید آن می‌رود، که با پیشرفت تکنولوژی و افزایش بازدهی و کاهش میزان آلایندگی آن‌ها رقیبی جدی برای نیروگاه‌های بخار سوخت فسیلی گردند. نیروگاه‌های پیشرفته گازی بیوماس و سیکل ترکیبی نیز در حال گسترش و تثبیت موقعیت خود در بسیاری از کشورها هستند و جایگزینی قابل‌رقابت، ازنظر اقتصادی و حفظ محیط‌زیست، برای نیروگاه‌های سوخت فسیلی متداول محسوب می‌گردند [19 و 23].
مولدهای انرژی زمین‌گرماییانرژی گرمایی زمین، انرژی تجدید پذیری است که از حرارت مفید و قابل‌استخراج ناشی از گرمای گدازه‌ها و تخریب مواد رادیواکتیو موجود در اعماق زمین به دست می‌آید و این انرژی توسط بخار یا آب گرم به سطح زمین آورده می‌شود. انرژی گرمایی معمولاً به 4 دسته تقسیم می‌شود، که عبارت‌اند از: هیدروترمال، لایه تحت‌فشار، تخته‌سنگ‌های خشک و داغ و گدازه‌های آتش‌فشانی می‌باشند. گرچه مشخصات فیزیکی هر یک از آن‌ها متفاوت است اما صرف‌نظر از اقتصادی بودن، هر یک از آن‌ها توانایی تولید برق را دارا می‌باشند.
بین انواع مختلف انرژی زمین‌گرمایی، انرژی هیدروترمال بیش از سایر منابع توسعه پیدا کرده است و تنها نوعی است که به علت قیمت قابل‌رقابت آن کاربرد تجاری پیدا کرده است و این در حالی است که سایر سیستم‌ها در مرحله تست و آزمایش تجربی بسر می‌برند، هر چند دو نوع آخر به‌طور موفقیت‌آمیزی ازلحاظ فنی توجیه شده و به‌طور تجربی، استخراج انرژی از آن‌ها بهبود داده شده است. روش‌های مختلفی جهت تبدیل انرژی زمین‌گرمایی به انرژی الکتریکی وجود دارند، که به‌عنوان‌مثال می‌توان از سیستم‌های بخار خشک و بخار انبساط آنی که جزو روش‌های قدیمی می‌باشند و نیز سیستم‌های سیکل دو مداره و جریان کلی که روش‌های جدیدتری بوده و از امتیازات قابل‌توجهی برخوردارند، نام برد.2-3-2- مقایسه تکنولوژی تولید پراکندهاستفاده از هر یک از منابع تولید پراکنده با توجه به شرایط مصرفکننده و هزینه انرژی تولیدی متفاوت میباشد. اقتصادی بودن هر یک از طرحهای فوق بسته به هزینه سرمایهگذاری اولیه، راندمان، هزینه سوخت و هزینه تعمیرات و نگهداری میباشد. در جدول 2-3 مقایسه کلی برخی از منابع تولید پراکنده آمده است [18و 25].
جدول (2-3): مشخصات انواع تولیدات پراکندهنوع تکنولوژی موتور احتراق داخلی توربین گازی میکرو توربین پیل سوختی
نوع سوخت گاز طبیعی گاز طبیعی گاز طبیعی گاز طبیعی
طول عمر (سال) 20 20 10 10
مدت‌زمان راهاندازی سرد 10 ثانیه 10 دقیقه 5-2 دقیقه کمتر از 6 دقیقه
راندمان 37-30 37-22 28-23 46-30
2-3-3- قابلیت فنی تولیدات پراکندهمهمترین عامل در بررسی نصب تولیدات پراکنده، شناسایی ویژگیها و قابلیتهای فنی این منابع میباشد. در بیشتر موارد نیاز به نصب این منابع به‌گونه‌ای است که بایستی قابلیت کارکرد به‌صورت جدا از شبکه را نیز داشته باشند. در ضمن هر واحد تولید پراکنده بایستی قابلیت ارتباط، کنترل و فرمانگیری از اپراتور را داشته و ابزار لازم برای حفاظت، اتصال و سنکرونسازی با شبکه اصلی در آن در نظر گرفته شده باشد. در جدول 2-4 به برخی از مهمترین قابلیتهای فنی تولیدات پراکنده اشاره شده است.
جدول (2-4): مهمترین قابلیتهای فنی تکنولوژیهای تولید پراکندهنوع واحد تولیدقابلیت انعطاف در تولیدرزروکنترل ولتاژکنترل فرکانسقابلیت خود راه‌اندازی
نیروگاه‌های معمولبلهبلهبلهبلهبلهواحدهای CHPبلهبلهبلهبلهبلهدیزل ژنراتوربلهبلهبلهبلهبلهنیروگاه بادی با ژنراتور القاییخیرخیرخیرخیرخیرنیروگاه بادی دو تغذیهای با ژنراتور القاییبلهبلهبلهبلهخیرسلول خورشیدیخیرخیربلهبلهخیرمیکرو توربینبلهبلهبلهبلهخیرپیل سوختیبلهبلهبلهبلهخیرنیروگاه آبی کوچکبلهبلهبلهبلهبله2-4- مشخصه عملکردی تکنولوژی‌های DGهم‌اکنون این پرسش مطرح می‌شود که چگونه می‌توان از مولدهای تولید پراکنده در شبکه توزیع بهره‌برداری کرد و آن‌ها را همزمان در یک شبکه قرارداد و در این شبکه مسائل مهمی همچون تلفات، حفاظت، هارمونیک‌ها، سطح ولتاژ، توان راکتیو و…چگونه حل می‌شود؟
براساس محدودیت تولید توان، عوامل تأثیرگذار در تولید و نیز نوع توان تولیدی می‌توان تولیدات پراکنده را از دیدگاه مشخصه عملکردی به‌صورت زیر تقسیم بندی نمود:
گروه اول انواع مولدهایی هستند که به ژنراتورهای سنکرون مجهزند. این واحدها می‌توانند شبیه نیروگاه‌های تولید متمرکز مدل‌سازی شوند ولی دارای دو محدودیت می‌باشند:
محدودیت بالا وپایین توان خروجی:
(2-1)Pgmin≤PG≤Pgmaxمحدودیت تأخیر در افزایش تولید توان در مدت‌زمان مشخص.
گروه دوم مولدهایی که بر پایه انرژی‌های نو کار می‌کنند. مشخصه اصلی این واحدها این است که توان خروجی آن‌هابه‌شدت تحت تأثیر شرایط محیط می‌باشد بنابراین این نوع واحدها مناسب برای استفاده در مواقع اضطراری نمی‌باشند.
در بسیاری از انواع این نوع مولدها توان خروجی به‌صورت تابعی از ولتاژ و فرکانس می‌باشد، یعنی:
(2-2)PG=f(f,v)گروه سوم، سیستم‌های ذخیره‌ساز‌های انرژی هستند. این نوع از واحدهای DG محدودیت زمانی در قابلیت تولید توان دارند. به‌عبارت‌دیگر انرژی تحویلی این واحدها به مصرف‌کنندگان محدود می‌باشد. اگر E مقدار انرژی ذخیره شده در این واحدها وPg,i مقدار توان تحویلی در مدت‌زمان∆ti باشد، این واحدها را می‌توان با رابطه زیر مدل کرد.
2-3)iPg,i.∆ti≤E2-5- مزایای استفاده از مولدهای DGبا استفاده از شبکه‌های تولید پراکنده می‌توان بار پیک را به‌شدت کاهش داد چراکه این مولدها به خاطر کوچک بودن، مشکلات ناشی از راه‌اندازی و در مدار قرار دادن مانند نیروگاه‌های بزرگ را ندارند و از آن‌ها می‌توان در ساعات اوج مصرف جهت کمک به تأمین توان شبکه استفاده کرد و از این طریق از سرمایه‌گذاری‌های بسیاری که جهت تأسیس نیروگاه‌های جدید و تأمین توان پیک لازم است جلوگیری می‌شود.با ادامه بحران‌های انرژی در جهان و افزایش رو به رشد قیمت سوخت‌های فسیلی اقبال عمومی بیشتری به سمت استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر به چشم می‌خورد.ازاین‌رو می‌توان از مولدهای انرژی‌های تجدید پذیردر شبکه توزیع استفاده کرد.
شبکه‌های تولید پراکنده به علت پراکندگی منابع توان در سطح آن و همچنین نزدیکی مصرف‌کنندگان به مراکز تولید انرژی از تلفات کمتری در سطح شبکه برخوردار هستند.
ظرفیت یک شبکه توزیع با تولید پراکنده بسیار بیشتر از شبکه همسان بدون تولیدات پراکنده می‌باشد،چراکه به علت نزدیکی مراکز تولید و مصرف به یکدیگر توان کمتری در خطوط و فیدرها جابجا می‌شود و از این‌رو چنین شبکه‌هایی ظرفیت بالایی دارند.
در شبکه‌های توزیع مبتنی بر واحدهای DG سرعت عملیات توسعه شبکه ناشی از عدم قطعیت در پیش‌بینی میزان بار و ظرفیت در دسترس،‌ مطابق با رشد بار که در شبکه‌های توزیع بدون DG انجام می‌گیرد، کاهش می‌یابد که این می‌تواند سرمایه‌گذاری توسعه آتی شبکه را به تعویق اندازد.شبکه‌های با تولیدات پراکنده از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردار هستند و این مزیت به‌واسطه بالا بودن تعداد مولدهای موجود در شبکه است.
با استفاده از واحدهای DGبه‌صورت اتوماسیون در شبکه‌های توزیع اتوماسیون شده می‌توان از قابلیت بالایی در شبکه توزیع ازنظر انجام پخش بار صحیح و حداکثر استفاده از ظرفیت شبکه برخوردار شد.
امکان تولید همزمان برق و گرما در مولدهای DG موجب می‌گردد استفاده از این شبکه‌ها راندمان بالاتری داشته باشد و از این طریق صرفه‌جویی انرژی چشمگیری خواهند داشت.
با ایجاد بازارهای رقابتی برق و افزایش دادوستدهای مستقیم و غیرمستقیم می‌توان انرژی تولیدی واحدهای DG را دادوستد کرد و معبرهای نسبتاً کم‌هزینه‌ای برای بازارهای رقابتی برق به وجود آورد، همچنین امکان فراهم کردن بازارهایی در مناطق دوردست فاقد سیستم‌های انتقال و توزیع و مناطق فاقد انرژی الکتریکی را به دست می‌دهد که می‌توان و از این طرق هزاران شغل مستقیم و غیرمستقیم ایجاد کرد.
برخی مشترکین نیز با استفاده از واحدهای اختصاصی DG، امکان کاهش هزینه‌های پرداختی انرژی الکتریکی برای آن‌ها فراهم می‌شود.