در آمریکا و اروپا تولید پراکنده به یک راه حل ممکن فنی و مدلی برای مصرف کنندگان وتولیدکنندگان تبدیل شده و اعتبار و اطمینان تهیه برق را بسیار بهبود بخشیده است. در اکثر کشورها، DGحدود۱۰ درصد ظرفیت نصب شده تولید را تشکیل میدهد اما در کشورهایی نظیر هلند و دانمارک این روش بیش از ۳۰ تا ۴۰ درصد ظرفیت نصب شده را شامل میشود. در برخی کشورها نیز مانند استرالیا پیشبینی میگردد تا سال ۲۰۱۵ حدود ۷۰ درصد برق این کشور بر اساس انرژی تولیدی توسط این سیستم نوین باشد.
در کشورهای در حال توسعه جمعیت قابل ملاحظهای به انرژی الکتریکی دسترسی ندارند. بهرهگیری از تولیدات پراکنده امکانی را برای افزایش سریع کیفیت زندگی این افراد فراهم میسازد. در کشورهای در حال توسعه و یا روستاها هزینه افزایش توسعه خطوط انتقال و توزیع با توجه به پراکندگی بار بسیار زیاد است. یکی از نمونه های بارز بهرهگیری از تولیدات پراکنده در کشورهای در حال توسعه آفریقای جنوبی میباشد. تقریباً ۲۰ درصد جمعیت روستایی آفریقای جنوبی امیدی به دسترسی به شبکه برق تا۲۰ سال آینده ندارند، دولت آفریقای جنوبی اهمیت تولید پراکنده را دریافت و طرح برق رسانی به۲۰۰۰ کلینیک و ۱۶۸۰۰ مدرسه با بهرهگیری از تکنولوژی های تولید پراکنده را تصویب نمود. در کشورهای دیگر نیز طرحهای مشابه توسط ارگان های دولتی و غیر دولتی در حال پیگیری است. دولت هند طرح برق رسانی به ۱۰۰۰۰۰روستا را با بهره گیری ازتولیدات پراکنده مد نظر قرار داد (سلطانی ۱۳۶۸، ۱۳۴؛El-Khattam and Salama 2004, 119-128 Bollen and Sannino 2005, 519-520; Marmolejo et al 2004, 807-814 ).
IEEEتولید برق توسط وسایلی که به اندازه کافی از نیروگاه های مرکزی کوچکتر بوده و قابل نصب در محل مصرف هستند را به عنوان تولید پراکنده معرفی کرده است. همچنین تعاریفی که کشورهای مختلف برای تولید پراکنده ارائه کرده اند بر اساس مقالات IEEE در جدول ۲-۱ بیان شده است:
جدول ۲-۱- تعاریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان
| کشور | تعاریف |
| استرالیا | تولیدی است که به شبکهی توزیع وصل میشود (تا ۱۳۲KV) و قادر است مستقیما بار را تغذیه کند |
| فرانسه | تولیدی است، متصل شده به شبکه توزیع با قابلیت تغذیه مستقیم بارهای خریدار |
| دانمارک | تولیدی که مراکز دیسپج بار منطقه ای را تحت تاثیر قرار ندهد |
| فنلاند | تولیدی است که به ولتاژهای ۴/۰ و۲۰KV وصل میشود |
| ایتالیا | تولیدی است که به شبکه های بالای ۴/۰ تا ۱۵۰ KV وصل میشود |
| پرتغال | منابع انرژی تجدیدپذیر و تولید همزمان که به هر سطح ولتاژی متصل میشوند ودارای توان خروجی کمتر از۱۰ مگاوات میباشند |
| انگلیس | تولیدی است که به سیستم توزیع وصل میشود و ممکن است به صورت متمرکز بهره برداری شود |
| آلمان | تعریف مشخصی وجود ندارد ولی معمولاً به انرژی خورشید بادی و آبی کوچک گفته میشود که به سطح ولتاژ تا ۲۰کیلوولت متصل میشود |
| آمریکا | منابع کوچک تولید کننده توان (از چند کیلو وات تا ۵۰مگاوات) که به شبکه توزیع در طرف شرکت برق یا مصرف کننده متصل میشوند. |
۲-۳- معرفی تکنولوژی های مورد استفاده در ساخت میکروگرید
۲-۳-۱ پیل سوختی
پیل سوختی یک سیستم تبدیل انرژی الکتروشیمیایی است که در آن انرژی شیمیایی مستقیماً به انرژی الکتریکی و گرمایی تبدیل میشود. تاریخچه این پیل‌ها به دو دوره متمایز تقسیم میشود : دوره اول که حدود صد سال طول کشید، از سال ۱۸۳۹ با ساخت اولین پیل سوختی با الکترولیت اسید سولفوریک توسط آقای گرو آغاز گردید. با تلاش دانشمندان بزرگی مانند جکس، هابر، مون و همکاران و شاگردان آنها منجر به درک علمی از پیل سوختی و شناخت تنگناهای این فن‌آوری تا سال ۱۹۴۰ گردید (دهقانپور ۲۰۱۲، ۲).
دوره دوم از سال ۱۹۴۰ آغاز میشود که بین سالهای ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ نمونه‌های تحقیقاتی متعددی از پیلهای سوختی توسط شرکت‌های بزرگی مانند جنرال الکتریک با ظرفیت۰۲/۰ وات الی ۱۵ وات ساخته شد. اما هنوز این ظرفیت برای کاربردهای فنی و صنعتی مورد نظر، کافی و قابل قبول نبود. تا اینکه درسال ۱۹۶۵ یک واحد پیل سوختی با ظرفیت یک کیلووات توسط شرکت جنرال الکتریک به منظور استفاده در ماهواره گمینی ۵، ساخته شد و توجه دانشمندان را به خود جلب نمود. این پیل سوختی با ولتاژ ۲۵ ولت و شدت جریان خروجیA ۴۰ آمپر توانست در طول ۷ پرتاب ماهواره گمینی ۵، انرژی برابر با ۵۱۹ کیلووات ساعت طی بیش از ۸۴۰ ساعت پرواز را تامین کند. بدین ترتیب معلوم گردید که پیلهای سوختی می‌توانند برای بسیاری از مقاصد هوا - فضا مناسب بوده و انرژی مورد نیاز آنها را به صورت پیوسته و پایدار تامین کنند. این امر موجب گردید تا در سراسر جهان روی توسعه دانش فنی و تکنولوژی ساخت پیلهای سوختی سرمایهگذاریهای بزرگی صورت گیرد. امروزه نیز تحقیقات وسیعی در جهت ارتقاء ظرفیت، کاهش هزینه‌های ساخت و بهره برداری و توسعه ویژگی‌های کاربردی پیلهای سوختی در جریان میباشد. از پیلهای سوختی می‌توان برای تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز در مناطقی که دور از شبکه‌های سراسری انتقال و توزیع برق هستند و نیز در ایستگاه‌های ماهواره‌ای و مخابراتی وغیره به طور رضایت بخشی استفاده نمود.
در ساختار یک پیل سوختی دو عدد الکترود دارد که یکی مثبت و دیگری منفی می باشد که به طور عام کاتد و آند نامیده میشوند. واکنشهایی که تولید الکتریسیته میکنند در الکترودها اتفاق میافتند. همچنین هر پیل سوختی یک الکترولیت دارد که ذرات دارای بار الکتریکی را از یک الکترود به الکترود دیگر منتقل می کند، هیدروژن به دلیل تمایل واکنش دهندگی بالا، فراوانی و عدم آلایندگی محیط زیست، به عنوان سوخت ایده آل در پیل سوختی به کار میرود، ولی به اکسیژن هم نیاز دارد. بیشتر اکسیژن و هیدروژنی که در تولید الکتریسیته به کار میرود در نهایت با ترکیب شدن با یکدیگر تولید آب میکنند. عملکرد پیل سوختی بسیار شبیه باتریهای ذخیره ساز است، با این تفاوت که واکنش دهندهها و تولیدات در آن ذخیره نمیشوند و به طور مداوم پیل را تغذیه میکنند (Petrie, Willis and Takahashi 2001, 41-49).
انواع مختلفی از پیلهای سوختی وجود دارد که هر یک تا حدودی متفاوت عمل میکنند. ولی به طور عمومی اتمهای هیدروژن در آند وارد پیل سوختی میشوند جایی که یک واکنش شیمییایی آنها را از الکترونهایشان جدا میکند اتم های هیدروژن در این حالت یونیزه هستند و حامل بار الکتریکی مثبت می باشند. الکترونهای دارای بار منفی باعث تولید جریان در سیمها میشوند که، برق خروجی از پیلهای سوختی جریان مستقیم[۹] است. بنابراین برای مصرف کننده‌های جریان متناوب از مبدل‌های DC به AC استفاده میکنند. شکل ۲-۲ ساختار یک پیل سوختی را نشان می دهد:
شکل ۲-۲- ساختار یک پیل سوختی
انواع سلولهای سوختی بر اساس ماده الکترولیت آن تقسیم بندی میگردند که برخی از آنها عبارتند از: آلکاین[۱۰]، کربنات مذاب[۱۱]، اسید فسفریک[۱۲] ، پروتون تبادل غشایی[۱۳] و اکسید جامع[۱۴].
