الافتراضات القائمة على توزيع مولدات الشبكة الكهربائية

تأتي القيود المفروضة على إدخال (DG) في شبكة توزيع معينة في شكل حدود الجهد والحرارة والتيار الكهربائي الخاطئ، بحيث يتم النظر في أول اثنين فقط من هؤلاء، في هذه الدراسة تم أخذ مثال المملكة المتحدة؛ فقد تم تصميم شبكات (11) كيلوفولت لتنظيم الجهد في حدود (± 3٪) من القيمة الاسمية.

تحليل الافتراضات القائمة على توزيع مولدات الشبكة الكهربائية

بناءً على أهداف الأداء التي اقترحتها (DNOs) للشبكات الكهربائي المماثلة؛ فإنه سيتم استخدام هذا الرقم في هذه الدراسة لتحديد حدود الجهد الكهربائي، بحيث تحدد معايير (EN50160) حالياً حدوداً أكثر مرونة، ومع ذلك هناك نقاش حول إمكانية تشديدها في المستقبل.

كما تم استخدام أدنى الحدود الحرارية الموسمية لجميع مغذيات التوزيع، بحيث يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التوافق الأكبر للجهد سيؤدي غالباً إلى قدرة أكبر على (DG) على شبكة معينة، واعتماداً على ما إذا كانت حدود الجهد أو الحرارة هي العامل المحدد المسيطر.

كما كان من المفترض أن تعمل (DGs) كمصادر طاقة ثابتة مع عامل قوة واحد بطريقة غير مقيدة وغير منسقة وغير متوقعة، وعند النظر في تأثير (DG)؛ فإن أسوأ حالة من حيث التحكم في الجهد والتيارات الزائدة للمغذي تحدث عندما تقوم جميع (DG) بتصدير أقصى طاقتها (الذروة) وحمل الشبكة عند الحد الأدنى؛ فإنه يهدف التقييم عند نقطة التشغيل هذه إلى إعطاء حد أدنى للمديرية العامة المسموح بها في شبكة معينة.

الافتراضات الخاصة بتشغيل الشبكة الكهربائية

تؤدي شبكات التوزيع في المملكة المتحدة وظائف التحكم التلقائي في الجهد (AVC) في المحطة الفرعية الرئيسية (33 كيلوفولت / 11 كيلوفولت) عبر مغير الصمام الكهربائي عند التحميل (OLTC)، وأحياناً مع التحكم الإضافي في الجهد المطبق بواسطة البنوك المحولة للمكثفات أو المفاعلات، في حين أنه من المهم أن تضع في اعتبارك الاختلافات التشغيلية بين مخططات (AVC) المستخدمة في شبكات التوزيع.

إلا أن معظمها لا يزال يعتمد على (OLTCs)، وبالتالي لا يوفر الاستجابة السريعة نسبيًا المرتبطة بالتعويض الإلكتروني للطاقة، بالإضافة إلى ذلك تم تصميم مخططات (AVC) في شبكات التوزيع تقليدياً على افتراض تدفقات الطاقة أحادية الاتجاه.

ولهذا السبب، قد تكون مخططات التشغيل الحالية أقل توافقاً مع إدخال (DG)، كما من المهم أيضاً ملاحظة أن (DGs) يمكنها تغيير إنتاجها بين ما يقرب من الصفر والطاقة الكاملة بسرعة، كما أن أكثر من التقلبات في إجمالي طلب العملاء، لذلك قد يكون التحكم التقليدي في الجهد (OLTC) غير كافٍ لهذا السبب، وبالتالي لا يُعتبر أنه يعمل بالاقتران مع التعويض النشط.

برامج الدعم الخاص بمعالجة بيانات الشبكة الكهربائية

تم تطوير مجموعة من الأدوات البرمجية من أجل معالجة بيانات الشبكة الكهربائية وإجراء الدراسات الموصوفة، بحيث يصف القسم التالي بإيجاز مكونات البرامج الأكثر صلة والروتين المستخدم داخلها.

• نمذجة الشبكة وتدفق الحمل: تتبع طريقة تمثيل الشبكات والحصول على حل تدفق الحمل من تلك المقدمة، وهذا هو نهج الحل المباشر الذي يتم فيه التعبير عن جهد العقدة والتيارات الفرعية كوظيفة صريحة لتيارات المعوض ونقطة ضبط جهد (OLTC)، ومع اختلاف مقاومة التحويل في كل عقدة في كل تكرار حتى تلتقي الطاقة الظاهرة في كل ناقل قيمته المرجعية ضمن تفاوت معين.

• تحيل وضع المعوض: تتمثل الخطوة الأولى في اختيار موضع المعوض في فصل الشبكة إلى مناطق غير متصلة أو متصلة بشكل ضعيف، بحيث يتم تحقيق ذلك عن طريق التفرع من (MSS) على مراحل لتحديد المناطق المتصلة بشكل ضعيف، على سبيل المثال يمكن لثلاثة فروع من (MSS) فصل الشبكة إلى ثلاث مناطق، وفي معظم الحالات؛ فإنه يتم زيادة عدد المقاطع حيث تعمل الخوارزمية للخارج من (MSS).

ونظراً لأن كل (VSC) المقترن بالشبكة الكهربائية، بحيث سيتم تخصيص منطقة للتعويض عنها؛ فمن الضروري الاستمرار حتى يصبح عدد المقاطع مساوياً لعدد (VSCs) أو ضعف ذلك في حالة (SSSC)، إذا تم العثور على مناطق أكثر من ذلك؛ فإنه يتم اختيار مجموعة فرعية وفقاً لمقدار حمل العميل المتأثر بالمُعوض، مما يعطي أكبر فائدة لإعادة الإمداد بعد الأعطال.

• ترقيات البنية التحتية: بالإضافة إلى النظر في (DG) المسموح بها قبل تطبيق أي ترقيات للبنية التحتية؛ فإنه من المهم أيضاً النظر في ترقيات البنية التحتية (في كيلو أمبير كيلومتر) المطلوبة لدعم نمو  وكإكمال للتعويض النشط، لذلك إذا كان مستوى معين من (DG) غير ممكن حتى مع التعويض النشط؛ فإنه يتم تطبيق ترقيات وحدة التغذية حتى يتمكن المعوض من وضع الفولتية والتيارات في الشبكة ضمن قيودها.

• التنسيب من ناحية (DG): يختلف الحد الأقصى لاختراق (DG) وفقاً لكيفية توزيع (DG) عبر شبكة معينة، ولهذا السبب تم النظر في مخططات تعيين (DG) مختلفة، بحيث يتم توضيح المخططات في الشكل التالي (1) والشكل (2) ووصفها على النحو التالي:

• وضع موحد – بحيث ينتشر (DG) بشكل موحد في جميع أنحاء يمثل عدداً كبيراً من تركيبات (DG) الصغيرة.

• التنسيب العنقودي – بحيث يتم تثبيت كميات كبيرة من (DG) في مناطق ذات كثافة تحميل منخفضة تمثل عمليات التثبيت الكبيرة التي بدأها مطورو (DG).

• التنسيب المختلط – وهو مزيج من مخططات التنسيب العنقودية والموحدة.

استيعاب مدى توزيع المولدات الكهربائية على الشبكة

يتم النظر في مخططين مختلفين لنشر المعوض، وهما منتظم وتزايدي، بحيث يشير النشر المنتظم إلى مخطط تعويض معين يتم تطبيقه على جميع مجموعات بيانات الشبكة مع الأداء الناتج الذي تم تلخيصه من خلال المتوسط الإحصائي والتباين، وعلى العكس من ذلك؛ فإنه يشير النشر التدريجي إلى إضافة المعوضات واحدًا تلو الآخر إلى المنطقة التي تشمل جميع الشبكات قيد الدراسة.

• تفسير النتائج: تميل شبكات التوزيع إلى اتباع مبادئ تصميم متشابهة، لكنها كلها فريدة جداً، وبالتالي سوف تستوعب كميات مختلفة من (DG) مع تباين كبير.

• النشر الموحد للمعوضات: تظهر القيم المتوسطة الناتجة (Δg¯) في الشكل التالي (3) لترقيات وحدة التغذية الصفرية أو المحولات الكهربائية.

• ترقيات البنية التحتية والتعويض مجتمعين: مع ترقيات البنية التحتية (u)؛ فإنه يمكن زيادة (Δg) أكثر، بحيث يوضح الشكل التالي (4) العلاقة بين (g، △ g) و (u) لـ [4 × 1 MVA VSCs] لأنواع مختلفة من المعوضات.

• ترقيات وحدة التغذية مع نمو (DG): يتم النظر في ترقيات وحدة التغذية المطلوبة لدعم مستوى معين من (DG) للنشر الموحد لخطط التعويض، بحيث يظهر في الشكل التالي (5) مجموعة مختارة من النتائج لقيمتين مختلفتين لـ (G).

• النشر التدريجي للمعوضات: هناك طريقة أخرى لمقارنة أنواع المعوضات وهي النظر في النشر التدريجي للمعوضات عبر جميع الشبكات، أي عند كل زيادة؛ فإنه يتم اختيار شبكة لتثبيت معوض جديد أو إضافي من شأنه زيادة التوليد الكلي إلى الحد الأقصى، بحيث يوضح الجزء العلوي من الشكل التالي(6-A) (ΔG) مقابل (NV( الناتج مع النشر التدريجي.

بالنهاية تنظر الدراسات المقدمة في استخدام التعويض النشط مع إلكترونيات القدرة لزيادة مستوى (DG) الذي يمكن استيعابه في شبكات التوزيع، كما تم استخدام طريقة تدفق الطاقة المقيدة لنمذجة الأجهزة وتحديد سعة (DG) على شبكة معينة.