تحليل آلية استجابة المستخدمين الصناعيين للنموذج الكهربائي AS
كمصدر رئيسي لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون؛ فإن التنمية المنخفضة الكربون لقطاع الطاقة تتطلب جهود القطاع الخاصة والتعاون مع الصناعات الأخرى، لا سيما في سياق التطور السريع لتقنيات توليد الطاقة المتجددة، بحيث ستكون موارد الاستجابة للطلب الصناعي (IDRR) مفيدة في تحسين تغلغل طاقة الرياح وتحقيق فوائد منخفضة الكربون إذا تم استخدامها لتوفير الخدمات الإضافية (AS) لنظام الطاقة.
وفي هذه التقييم؛ يتم أولاً تحليل خصائص استجابة الطلب (DR) للمستخدمين الصناعيين وفقاً لعملية الإنتاج وتوزيع استهلاك الكهرباء، وذلك من أجل الحصول على دراسة متعمقة لآلية الاستجابة للأحمال الصناعية لتوفير (AS)، بحيث يتم اختيار مصهر الأسمنت والألمنيوم على أنهما (IDRR) نموذجيان، كما ويتم تحليل نوع (AS) الذي قدموه وآلية الاستجابة، وذلك استناداً إلى بيانات هاتين الصناعتين في بعض مقاطعات الصين، بحيث يتم تحليل الفوائد منخفضة الكربون التي تفكر في (IDRR) لتوفير (AS).
اختيار مصهر الأسمنت لـ (AS)
تبلغ نسبة فاتورة الكهرباء في التكلفة الإجمالية لمشروع الأسمنت حوالي (30٪) في السنوات الأخيرة، بحيث انخفض ضغط الإنتاج في شركة الأسمنت نتيجة للوضع الاقتصادي وإعادة الهيكلة الصناعية، كما تم تحسين مرونة المشاركة في (DR) أثناء عملية الإنتاج، بحيث يجب أن يستمر عمل الفرن فقط، كما يمكن تعديل وقت تشغيل مطحنة الخام ومطحنة الفحم ومطحنة الأسمنت حسب الحاجة.
كما وتمثل هذه الأجهزة القابلة للتعديل (60٪ – 70٪) من إجمالي استهلاك الكهرباء لإنتاج الأسمنت، وبشكل عام يوضح الشكل التالي (1) عملية الإنتاج وتوزيع استهلاك الكهرباء لمؤسسة الأسمنت، ومع الارتباط بين مطحنة الفحم والفرن أثناء الإنتاج؛ فإنه من غير المناسب بدء تشغيل مطحنة الفحم وإيقافها بشكل متكرر، وبالتالي؛ فإن مطحنة المواد الخام ومطحنة الأسمنت هي الموارد الاحتياطية المثلى غير الغزل لمؤسسة الأسمنت.
لذلك كمية التخزين في نقاط مختلفة في عملية الأسمنت لها الحد الأدنى من سعة التخزين أثناء عملية الإنتاج، والتي تحدد أقصى مدة استجابة لجميع أنواع الأجهزة، وذلك باستخدام مطحنة خام كمثال، وذلك بسبب التوحيد الجيد لجودة الوجبة الخام، كما يجب ألا يكون التخزين المتبقي للوجبة الخام منخفضاً جداً، وحاصةً عندما يكون التخزين أقل من نسبة معينة، بحيث سيؤدي ذلك إلى تقليل جودة المنتج إذا كان المشاركون في مطحنة الخام في (AS).
بحيث يفترض (t) أن منحنى الحمل للمطحنة (j)، وذلك عادة ما يكون له شكل مسطح [Pbase − j] كما هو مبين في الشكل التالي (2)، وفي حالة توفير (AS)؛ فإنه يمكن التعبير عن منحنى الحمل اليومي للمطحنة (j) كـ [Pns − j] للتبسيط، لذلك نفترض أن قرار الإنتاج يستوفي الشروط التالية:
حيث أن:
(Ens − j): هي الطاقة المخفضة أثناء توفير احتياطي عدم التدوير.
(E1 j ، E2 j): هي طاقة إضافية مستهلكة قبل وبعد الاحتياطي غير الدوار على التوالي، والتي تُستخدم للحفاظ على استقرار مدخلات ومخرجات الصومعة ذات الصلة، كما وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن تعديل وقت البداية والنهاية لـ (E1 j ، E2 − j) وفقاً لمتطلبات نظام الطاقة دون التأثير على الإنتاج العادي للمبنى.
اختيار مصهر الألمنيوم لـ (AS)
الألومنيوم الالكتروليتي هو صناعة رئيسية لتوفير الطاقة، وذلك بالنسبة لمصهر الألمنيوم النموذجي، بحيث تمثل الطاقة الكهربائية (30٪ – 40٪) من التكلفة الإجمالية لإنتاج الألمنيوم الأساسي، وذلك بالمقارنة مع شركة الأسمنت، كذلك لديها عملية إنتاج بسيطة إلى حد ما. وعاء صهر الألمنيوم هو المعدات الأساسية في إنتاج الألمنيوم ويستهلك الغالبية العظمى من الطاقة، وبالتالي فإن تحليل إمكانات الاستخلاص العكسي في مصهر الألمنيوم يركز بشكل أساسي على خط القدر.
أيضاً يمكن أن يتبع وعاء صهر الألمنيوم، والذي يتم التحكم فيه إلكترونياً، كذلك أوامر التحكم في التوليد الأوتوماتيكي بدقة، كما يمكن أن يتحكم ضبط الجهد الوارد في استهلاك الطاقة لكل وعاء، أيضاً التوازن الحراري مهم جداً للعملية، بحيث يتم الحفاظ عليها من خلال التحكم في مدخلات الطاقة الكهربائية للوعاء ويمكن أن توفر مصانع الصهر الحالية (AS) بطريقتين.
- ضبط جهد الدخل طالما أن عملية الصهر مستقرة؛ فإن تقليل أو زيادة جهد الدخل للوعاء، وبالتالي تقليل أو زيادة استهلاك الكهرباء، كذلك قد يحقق استجابة سريعة، كما أنه يمكن تحقيق هذا الإجراء بدقة في غضون ثوان.
- إيقاف تشغيل خط القدر بالكامل، بحيث يمكن أن يوفر القدر (AS) عن طريق إيقاف تشغيل الوعاء بالكامل، وبالتالي تقليل استهلاك الكهرباء بمقدار أكبر، وفي هذه الحالة تكون مدة الانقطاع أكثر أهمية ويمكن أن تستمر فقط لفترات قصيرة، وذلك اعتماداً على قيود المصنع المحددة.
وكما هو مبين في الشكل التالي (3)، يمثل (Pr) و (Pbase) منحنى الحمل اليومي للوعاء مع وبدون توفير (AS) على التوالي، بحيث يمكن اعتبار التنظيم الأعلى والأسفل خدمتين لنظام الطاقة، لكن يتم افتراض أن نطاق الضبط لأعلى ولأسفل يجب أن يكون متسقاً للراحة، وفي دورة الإرسال يجب أن يكون التنظيم صعوداً وهبوطاً متساوياً.
حيث أن (Eru) هي الطاقة المستهلكة لتوفير التنظيم و (Erd) هي الطاقة المستهلكة لتوفير التنظيم.
