شکل۲-۳: نیروگاه عظیم خورشیدی سویل در اسپانیا
۲-۵-۲-۲ کاربردهای سلول­های فتوولتائیک
از جمله موارد کاربرد سلول­های فتوولتائیک عبارتند از:[۳۵]،[۳۸]
تامین روشنایی مناطق دور افتاده
سیستم­های مخابراتی از راه دور
پمپاژ کردن آب
سیستم­های تصفیه آب
تامین برق مناطق روستایی
ماشین حساب، ساعت، اسباب بازی، سیستم­های اضطراری
یخچال نگه­داری واکسن و خون برای مناطق دور افتاده

۲-۵-۲-۳ مزایا و معایب استفاده از سیستم­های فتوولتائیک
برخی از مزایای استفاده از این سیستم عبارتند از [۳۸]:
انرژی خورشیدی، انرژی تجدید پذیر نامحدود می­باشد.
تولید برق توسط فتوولتائیک هیچ گونه انتشار آلاینده زیست محیطی را در پی ندارد.
ماژول­های خورشیدی بدون اتلاف انرژی، نور خورشید را مستقیما به برق تبدیل می­ کنند.
سیستم­های فتوولتائیک دارای اجزای متحرک نمی­باشند، به همین دلیل نیاز به حداقل نگه­داری و هزینه تعمیرات دارند.
سیستم­های فتوولتائیک به راحتی با افزودن تعدادی ماژول و باتری­های ذخیره سازی انرژی قابل گسترش می­باشند.
خطر آتش سوزی در سیستم­های فتوولتائیک به مراتب کمتر از سایر سیستم­ها می­باشد.
به کارگیری سلول­های فتوولتائیک برای تولید برق در مناطق دور افتاده بسیار مفید می­باشد.
سلول­های فتوولتائیک در کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی قابل نصب بر روی پشت بام­ها می باشند، از این رو فضاهای موجود اشغال نشده و برای سایر موارد به کار می­رود.
برخی از معایب استفاده از این سیستم­ها عبارتند از[۳۸]:
هزینه تولید برق توسط سلول­های خورشیدی فتوولتائیک بیشتر از هزینه تولید برق ناشی از سوخت­های فسیلی می باشد. لازم به توضیح است که با افزایش تولید سلول­های فتوولتائیک می­توان هزینه­ها را کاهش داد.
برق تولیدی از انرژی خورشیدی غیر قابل اعتماد بوده و همواره در دسترس نمی ­باشد و میزان تولیدات به شرایطی نظیر حالت وضعی خورشید، شرایط اتمسفر، ابری بودن و…. بستگی دارد.
به منظور استفاده از انرژی خورشیدی در شب باید از باتری برای ذخیره سازی انرژی استفاده کرد.
برای مصارف زیاد الکتریسیته، نیاز به مساحت زیادی برای نصب سلول­های فتوولتائیک می­باشد.
کمبود نیروی متخصص وکارامد برای طراحی و نصب سیستم­های فتوولتائیک
۲-۵-۲-۴ مشکلات نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه
امروزه تقاضا برای انرژی­های تجدیدپذیر رو به افزایش است و در میان آن­ها سیستم­های فتوولتائیک نقش اساسی ایفا می­ کنند. نوسان­های توان سیستم فتوولتائیک به شرایط آب و هوایی و فصل و موقعیت جغرافیایی بستگی دارد و این مشکلات جدی چون تغییر فرکانس را در پی دارد [۵۰] .
حتی در گرمترین نقاط روی زمین میزان شار تشعشعی خورشید به ندرت از مقدار ۱۰۰۰ w/m² تجاوز می­ کند که از نظر استفاده فنی مقدار پایینی است. به علاوه جهت استفاده از آن به سطوح گرد آوری بسیار بزرگی نیاز است. همچنین میزان استفاده از آن با توجه به ساعات مختلف روز فرق می­ کند البته فصول سال نیز در این تغییر موثر است. یکی از مهمترین پارامترهای سیستم که کنترل فرکانس می­باشد را با توجه به حضور نیروگاه خورشیدی باید کنترل شود.
۲-۶ سیستم­های ترکیبی در شبکه ­های قدرت
انرژی باد همواره یک منبع انرژی سالم و نامحدود برای تولید برق الکتریسیته می­باشد و سطح تولید آن در سال­های اخیر در دنیا همواره رو به افزایش بوده است. به هر حال هنوز چالش­هایی وجود دارد و به عنوان یک راه حل ممکن ترکیب تکنولوژی ذخیره انرژی با روش تولید برق تجدیدپذیر یکی از مسائل مورد بحث می­باشد[۴۳].
ترکیب توربین بادی با سایر منابع انرژی می ­تواند سبب افزایش قابلیت اطمینان سیستم تولید توان گشته و انرژی الکتریکی خروجی از سیستم را تقریبا مستقل از زمان می­نماید. باتری­ها مناسب­ترین گزینه برای ذخیره توان تولیدی در کوتاه مدت هستند که با نصب سیستم ذخیره سازی انرژی باری در سیستم قدرت، با سیستم ژنراتور توربین بادی، نوسانات برق را می­توان کاهش داد و پایداری سیستم قدرت هم تضمین می­ شود ولی برای ذخیره سازی در بلند مدت قابل استفاده نمی ­باشد[۱۳].
یک سیستم دیزل- باد هیبریدی نیز بسیار مطمئن خواهد بود زیرا دیزل همچون محافظتی جهت تغییر سرعت باد عمل می­ کند و همیشه به حفظ نیروی متوسط برابر با نقطه شروع کم می­ کند[۳۹]. طرح­های کنترل شده هم به تقویت پایداری در سیستم باد- دیزل هیبرید کمک می­ کنند و توسط بسیاری از محققین مورد بررسی قرار گرفته است[۳]. به دلیل اینکه تولیدات بادی به طور کامل به سرعت طبیعی باد بستگی دارند توان خروجی را نمی­ توان کنترل کرد و نوسان برق ایجاد شده توسط مشخصه خروجی ممکن است که سبب ایجاد مساله فرکانس در کل سیستم قدرت شود[۳۶]. برای حل کردن این مشکلات براساس یک مطالعه در مزرعه بادی Heanguon و جزیره چچو در کره، استفاده ترکیبی از سیستم ذخیره سازی با ظرفیت بالا و سیستم ذخیره سازی انرژی چرخ طیار مورد بررسی قرار گرفتند و از طریق مطالعات انجام شده بر اساس داده ­های خروجی محل اندازه ­گیری شده، ظرفیت انرژی و قدرت بهینه شده سیستم ذخیره­سازی انرژی با ظرفیت بالا و سیستم ذخیره­سازی انرژی چرخ طیار را مشخص کردند[۵]. در سیستم ترکیبی توربین بادی- باتری زمانی که سرعت باد منطقه بین سرعت قطع ورودی و قطع خروجی باشد توربین بادی توان الکتریکی تولید می­ کند. بخشی از توان که مورد نیاز تقاضا باشد به مصرف کننده تحویل داده می­ شود و مازاد آن به منظور ذخیره سازی وارد باتری می­ شود. کمبود انرژی در زمان­هایی که توان تولیدی توسط توربین بادی قادر به تامین تقاضا نیست، توسط انرژی ذخیره شده باتری فراهم می­گردد. لازم به ذکر است که کاربرد این سیستم بیشتر در مناطقی است که وزش باد موسمی نباشد. در مناطق با توزیع باد موسمی، سیستم ذخیره سازی باتری به دلیل کم بودن زمان شارژ ودشارژ باتری قابل استفاده نمی ­باشد. استفاد ه از توربین­های بادی در این مناطق با سیستم پیل سوختی به عنوان سیستم پشتیبان همراه است. در سیستم­های ترکیبی بادی- پیل سوختی ابتدا توان مورد نیاز توسط توربین بادی تامین می­ شود سپس مازاد توان تولیدی وارد الکترولایزر شده و پس از تولید هیدروژن در مخازن ذخیره هیدروژن ذخیره سازی می­ کند. زمان­هایی که توربین بادی قادر به تامین تقاضا نباشد، پیل وارد مدار شده و توان مورد تقاضا را تامین می­ کند. سوخت مورد نیاز پیل سوختی از هیدروژن ذخیره شده در مرحله قبل فراهم می­گردد. در مرجع [۴۸] یک سیستم تولید هیبریدی مستقل برای تولید برق نشان داده می­ شود که شامل ژنراتورهای توربین بادی، ژنراتورهای موتور دیزل، پیل سوختی، سیستم ذخیره انرژی باتری و یک الکترولیز کننده آبی می­باشد. هیدروژن تولید شده بوسیله الکترولیز کننده آبی به عنوان سوخت برای سوخت پیل بکار می­رود وانحراف فرکانس سیستم برق برای ایجاد تغییرات ناگهانی در بار و تولید می­باشد. برق خروجی از ژنراتور موتور دیزل، پیل سوختی، سیستم ذخیره انرژی باتری و برق دریافتی از الکترولیز کننده آبی با بهره گرفتن از کنترل کننده تنظیم می­ شود به طوری که فرکانس سیستم قابل کنترل باشد. شکل (۲-۴) یک شبکه ترکیبی را به نمایش می­ گذارد که از یک واحد بادی و یک واحد خورشیدی به همراه چند ذخیره کننده انرژی تشکیل شده است.
شکل۲-۴: نمونه ­ای از یک شبکه ترکیبی
۲-۷ نیروگاه آبی
این نیروگاه انرژی ذخیره شده آب در ارتفاع بالا را به انرژی الکتریکی تبدیل می­ کنند (با بهره گرفتن از توربین­های آبی) در این نیروگاه­ها تبدیلات مکانیکی انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی و سپس به انرژی الکتریکی انجام می­ شود. شکل (۲-۵) نمایی از سد بتنی کارون ۴ می­باشد که بلندترین سد بتنی کشور با ارتفاع ۲۳۰ متر از پی و با ظرفیت ۲.۲ میلیارد لیتر آب در تراز نرمال می­باشد.
شکل ۲-۵ : سد بتنی کارون ۴
۲-۷-۱ مزایای نیروگاه­های آبی
ساختمان آن ساده و مقاوم بوده و نیاز به نگهداری کمتری دارد.
نسبت به تغییرات بار پاسخ مناسبی می­دهد.
سریعا وارد مدار می­ شود.
دارای تلفات stand-by نیستند.
برای ساخت آن نیاز به متخصصین زیادی است اما در نگه داری آن تعداد بسیار کمی لازم است.
سوختی لازم ندارد.
راندمان آن نسبت به زمان کاهش نمی­یابد.
از لحاظ محیطی آلودگی ندارد.
آب پس از راه انداختن توربین در مصارف دیگر استفاده می­ شود.
۲-۷-۲ معایب نیروگاه­های آبی
هزینه ساختمان و نیروگاه­ آن بالا­ست.
هزینه خطوط انتقال در آن زیاد است.
در فصول خشک مدت خروجی آن تحت تاثیر قرار می­گیرد.
تغییرات محسوسی­ در تبدیلات اکولوژی سیستم در ایجاد دریاچه مصنوعی پشت سد مشاهده می­ شود.
۲-۸ نیروگاه­های دیزلی:
از آنجایی که شبکه برق رسانی در نواحی صعب العبور جغرافیایی با مشکلات عدیده­ای روبه رو است، لذا نیروگاه­های دیزلی محلی جایگزین مناسبی برای تامین برق این نواحی به شمار می­رود. این نیروگاه­های کوچک که ظرفیت آنها از ۵ مگا ولت آمپر نیز تجاوز می­ کند، جایگاه ویژه­ای در کشور­هایی که دارای مناطق کویری و کوهستانی هستند پیدا کرده ­اند. یک نیروگاه دیزلی، عبارتند از (معمولا) چند دیزل ژنراتور که به صورت موازی(سنکرون) با هم کار کرده و برق نیروگاه را تامین می­ کنند. یک دیزل ژنراتور، عبارتست از یک موتور دیزل و یک ژنراتور که بعد از کوپله شدن و نصب ادوات کنترل، شکل دیزل ژنراتور را پیدا خواهد کرد. تمامی مسائلی که در مورد نیروگاه مطرح است (از حفاظت­های لازم، بازدید دوره­ای، سنکرون شدن دو ژنراتور، کنترل آسان و ….) در این نوع از نیروگاه­ها نیز صدق می­ کند. اصولا دیزل ژنراتور­ها تا قدرت ۲ الی ۳ مگاوات و به خصوص به عنوان دیزل ژنراتور­های اضطراری بیمارستان­ها، هتل­ها و مناطقی که دارای مصارف محدود می­باشند کاربرد گسترده دارد. کلیه دیزل­ها از دیدگاه سرعت به سه دسته تقسیم می­شوند. دسته اول دیزل­های پر سرعت که دور در دقیقه آنها معمولا از ۷۵۰ تا ۱۵۰۰ متغیر است. نسبت وزن به قدرت این نوع دیزل­ها در قیاس با سایر گروه­هایی که متعاقبا معرفی می­شوند کوچک است و قیمت آنها نیز نسبت به سایر انواع کمتر است. سرعت راه اندازی و بار­گیری این نوع دیزل­ها از سایر انواع به مراتب بیشتر است. گروه دوم دیزل­های سرعت متوسط هستند که سرعت آنها حدودا ۴۵۰ دور در دقیقه است. گروه سوم نیز دیزل­های سرعت پایین می­باشند که دور آنها معمولا ۴۰۰ دور در دقیقه کمتر است. قانون کلی حاکم بر دیزل­ها این گونه است که هر چه دور دیزل کمتر باشد نسبت واحد وزن آن بیشتر، قیمت آن بالاتر، مدت زمان رسیدن به بار کامل بیشتر و قدرت آن افزایش می­یابد.
مصرف دیزل در تامین انرژی الکتریکی از گستردگی نسبتا خوبی برخوردار است. موارد به کار گیری دیزل ژنراتور­ها متناسب با نیاز تغییر می­ کند. دیزل ژنراتور­های دور بالا به عنوان واحد­های تولید کننده بار اضطراری و به صورت آماده به خدمت عمل می­ کند و دیزل در ژنراتور­های دور پایین تامین کننده­ بار پایه هستند[۴۹].
۲-۹ کنترل فرکانس شبکه