پروفایل بار انرژی، تخمینی از کل انرژی مورد تقاضا از سیستم یا زیرسیستم قدرت در یک دوره زمانی مشخص (مانند ساعت، روز و…) است. اساساً پروفایل بار انرژی (از این به بعد برای سادگی، آن را پروفایل بار مینامیم)، یک نمودار دو بعدی است که بار لحظهای (بر حسب ولت-آمپر) را بر اساس زمان نشان میدهد. با استفاده از پروفایل بار میتوان تغییرات بارهای سیستم را نسبت به زمان مشاهده کرد.
تخمین تقاضای انرژی، برای تعیین اندازه ادوات ذخیره کننده انرژی مثل باتریها مهم است. محاسبات پروفایل بار، در کاربردهای بهرهوری انرژی نیز به کار میرود.
روشهای محاسبات پروفایل بار
دو روش برای تشکیل یک پروفایل بار وجود دارد: روش خودگردانی و روش پروفایل ۲۴ ساعته. در ادامه، هریک از این روشها را توضیح میدهیم.
1. روش خودگردانی (Autonomy Method): این روش، در کاربردهای توان پشتیبان (مانند سیستمهای UPS) به کار میرود. در این روش، بارهای لحظهای در زمان خودگردانی (بازهای از زمان که باید در هنگام وقفه منبع توان اصلی، بارها با یک سیستم توان پشتیبان تغذیه شوند) نشان داده میشوند.
شکل ۱: مثالی از یک پروفایل بار (با استفاده از روش خودگردانی)
2. روش پروفایل ۲۴ ساعته (24HourProfileMethod
): این روش، میانگین یا مقدار مورد انتظار بارهای لحظهای را در یک دوره زمانی ۲۴ ساعته نمایش میدهد و در کاربردهای سیستم قدرت جدا از شبکه، مانند سیستمهای فتوولتائیک یا کاربردهای بهرهوری انرژی متداولتر است.
شکل ۲: مثالی از یک پروفایل بار (با استفاده از روش پروفایل ۲۴ ساعته)
مراحل محاسبات پروفایل بار
هر دو روش مذکور، سه گام اصلی مشابه دارند که البته جزئیات آنها با هم متفاوت است:
- گام اول: تهیه فهرست بارها
- گام دوم: تشکیل پروفایل بار
- گام سوم: محاسبه بار طراحی و تقاضای انرژی طراحی
در ادامه، هر یک از این گامها را بررسی میکنیم.
گام اول: تهیه فهرست بارها
اولین گام، تهیه فهرستی از بارهای موجود است. در این مرحله، به جای آنکه هر یک از بارها را در یکی از سه کارکرد پیوسته، تناوبی و آماده به کار دستهبندی کنیم، فرض میکنیم همه آنها به طور پیوسته کار میکنند.
در روش خودگردانی، دوره زمانی مربوطه، خودگردان نامیده میشود و تعداد ساعتهایی است که طی وقفه در عملکرد منبع اصلی توان، لازم است بار تغذیه شود. ممکن است لازم باشد برخی بارها طی وقفههای کوتاه کار کنند، در حالی که برخی سیستمهای مهم و حیاتی، تا چند روز روشن بمانند.
در روش پروفایل ۲۴ ساعته، دوره زمانی مربوطه، به صورت زمانهای روشن و خاموش نمایش داده میشود. این خاموش و روشنها، زمانیهایی در روز (بر حسب دقیقه یا ساعت) هستند که انتظار میرود بار روشن، سپس خاموش شود. برای بارهایی که به طور پیوسته کار میکنند، زمانهای روشن و خاموش شدن، به ترتیب، 0:00
و 23:59
است. اگر باری در یک روز بیش از یک بار روشن یا خاموش شود، باید به تعداد دفعات خاموش یا روشن شدن، آن را در فهرست بارها گنجاند.
محاسبه ولت-آمپر بار مصرفی
در این محاسبه، میخواهیم توان ظاهری مصرف شده بارها (بر حسب ولت-آمپر) را به دست آوریم. برای هر بار، توان ظاهری به صورت زیر محاسبه میشود:
Sl=Plcosϕ×η
که در آن، Sl توان ظاهری مصرف شده (VA)، Pl توان حقیقی مصرف شده بار (W)، cosϕ ضریب توان بار (pu) و η بازدهی بار است.
