الهدف من التغلب على التحديات في الأنظمة الكهروضوئية أثناء LVRT
خلال السنوات الأخيرة، زاد تغلغل أنظمة الخلايا الكهروضوئية (GCPV) القائمة على التوليد الموزع (DG) بشكل كبير، كما ويرجع ذلك إلى مزاياها المختلفة مثل تكلفة التوليد المنخفضة وانبعاثات الكربون الصفرية وتعزيز موثوقية الشبكة وتخفيف سعة الشبكة الكهربائية، ومن ناحية أخرى يمكن أن يؤدي التوليد المتقطع للطاقة لنظام (DG PV) إلى تعريض تشغيله العادي للخطر مما يؤدي إلى اختلافات في الجهد وزيادة الطاقة وفقدان الطاقة التفاعلية.
وعلاوة على ذلك يتم تشغيل هذه الأنظمة الكهروضوئية ضمن نطاق جهد محدد، مما يساعد في الحفاظ على استقرار الشبكة، ومن ثم يقوم مشغلو الشبكة باستمرار بتطوير وتحديث رموز الشبكة لتقليل الآثار الضارة لموارد التوليد الموزعة، مثل الكهروضوئية والرياح وما إلى ذلك على نظام الطاقة، ومن بين رموز الشبكة هذه، تعد (LVRT) مطلباً أساسياً بين محولات الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة.
وفي الأساس تعتبر (LVRT) هو إجراء تحكم في محولات (GCPV) المتصلة والتي تسمح لهم بالبقاء مع الأداة أثناء تراجع قصير المدى في جهد الشبكة الكهربائية، وفي ظل ظروف التشغيل العادية يتم تشغيل النظام الكهروضوئي بأقصى نقطة طاقة ويضخ الطاقة النشطة في الشبكة، ومع ذلك خلال (LVRT) تضخ أنظمة (GCPV) الكبيرة المتصلة بجهد أعلى طاقة تفاعلية للحفاظ على استقرار الشبكة.
علاوة على ذلك؛ فإنه يتم توصيل نظام (GCPV) ذو السعة الصغيرة بشكل عام بشبكة الجهد المنخفض وتم تصميم إجراء التحكم في العاكس بطريقة تعطي الأفضلية لحقن الطاقة النشطة تحت (LVRT)، ونظراً لنسبة (X / R) الصغيرة للجهد المنخفض شبكة الاتصال، وذلك للحد من نطاق هذه الطرح؛ فقد راجع المتخصصون استراتيجيات التحكم التي تعطي الأفضلية لحقن القوة التفاعلية تحت (LVRT).
كما أن متطلبات (LVRT) هي في الأساس خاصية الجهد مقابل الوقت، والتي توضح الحد الأدنى من الفترة اللازمة لتحمل مستوى انخفاض الجهد، بحيث يتطلب (LVRT) لبعض رموز الشبكة تجديداً فورياً للطاقة النشطة والمتفاعلة لقيم ما قبل الخطأ بعد استعادة الجهد لقيمته الاسمية، كما تتطلب رموز شبكة (LVRT) الأخرى حقن طاقة تفاعلية متزايدة بواسطة (PVs) لتوفير دعم الجهد للشبكة.
كذلك يطلب المشغلون دعم هذه الشبكة بسبب زيادة مستوى الاختراق الكهروضوئي في شبكة النقل، حيث أن العديد من البلدان مثل ألمانيا والصين والمملكة المتحدة وإيطاليا والدنمارك وغيرها تعمل باستمرار على تحديث رموز شبكة (LVRT) الخاصة بهم بناءً على البنية التحتية للشبكات الخاصة بهم للتعامل مع الاستخدام السريع لموارد الطاقة المتجددة، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (1).
التحديات الهندسية المرتبطة بـ (LVRT)
كما تمت مناقشته سابقاً؛ فإنه يتم حقن الطاقة التفاعلية المناسبة في الشبكة بناءً على رمز الشبكة المحدد لضمان استقرار الشبكة، بحيث يبدأ إجراء التحكم (LVRT) عندما ينخفض جهد الشبكة عن قيمته المقدرة، ومن ثم؛ فإن طريقة الكشف السريع والموثوق بها ضرورية في ظل حالة (LVRT)، وعادة ما يتم تحقيق هذا الكشف عن الانحدار بواسطة حلقة مغلقة طور (PLL).
يتم استخدام (PLL -SRF-PLL) المستند إلى الإطار المرجعي المتزامن بشكل شائع لقياس قيم (RMS) لجهد الشبكة أثناء التشغيل العادي وفي ظل ظروف خطأ متوازنة، كما أن العيب الرئيسي داخل (SRF-PLL) هو عدم قدرته على الكشف بدقة عن انخفاض جهد الشبكة تحت أعطال الشبكة غير المتوازنة.
كما ينشأ عدم القدرة هذا من وجود مكونات تسلسل سالب، بحيث تكون غنية بالتوافقيات عالية الترتيب في ظل ظروف الترهل غير المتوازنة، كما اقترح العديد من الباحثين تحسينات في (SRF-PLL) التقليدي من خلال التركيز بشكل أساسي على زيادة قدرة القضاء على الضوضاء في (SRF PLL) التقليدي، وبالتالي تعزيز قدرتها على الترشيح.
جيل المرجع الحالي (CRG)
وفقًا لرمز الشبكة، يجب صياغة جيل مرجعي جيد التصميم (CRG) لتوصيل مكونات الطاقة المطلوبة (النشطة والمتفاعلة) إلى الشبكة الكهربائية، وفي ظل ظروف الشبكة العادية يتمثل الهدف من استراتيجية التوليد المرجعي الحالية في تحسين جودة مكونات الطاقة التي يتم حقنها في الشبكة التي يمكن توصيلها بسهولة عن طريق استراتيجيات (CRG) التقليدية.
ومع ذلك؛ فإن استراتيجيات (CRG) التقليدية مثل التحكم النشط التفاعلي (IARC) ومتوسط التحكم التفاعلي النشط (AARC) والتحكم في التسلسل الإيجابي السلبي (PNSC) والتحكم في التسلسل الإيجابي المتوازن (BPSC) تتطلب تعديلات لضمان التشغيل المستمر في ظل عدم التوازن أخطاء الشبكة، وذلك لأن استراتيجيات (CRG) التقليدية هذه لا توفر دعماً إضافياً مثل تحديد التيار ودعم الجهد، والتي تعد ضرورية أثناء تشغيل (LVRT).
كما يمكن ملاحظته من الشكل التالي (2)، حيث أن جميع استراتيجيات (CRG) التقليدية تؤدي إلى سعة تيار ذروة عالية تحت خطأ الشبكة غير المتوازن حيث لم يتم توفير أي توفير للحد من سعة الذروة لتيارات العاكس، كما يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشغيل أجهزة حماية التيار الزائد للعاكس ويمكن أن يؤدي إلى فصل النظام الكهروضوئي.
ومن ثم في ظل ظروف جهد الشبكة غير المتوازنة؛ فإن المهمة الرئيسية لتقنية (CRG) أثناء (LVRT)، وهي توفير دعم الجهد عند نقطة التوصيل المشتركة (PCC) والحد من اتساع التيارات المحقونة لضمان التشغيل الآمن المستمر لـ العاكس الكهروضوئي.
لذلك يتم شرح أهمية دعم الجهد، والحد من التيار واستراتيجيات التحكم في الجهد المستمر تحت نوعين من الأخطاء، حيث أن ظروف جهد الشبكة غير المتوازنة والمتوازنة، وفي الحالة الأولى يتم اختبار الاستراتيجيات في ظل حالة جهد شبكة غير متوازنة عن طريق تقليل جهد الشبكة للمرحلة (A) إلى (0.5pu) عند (t = 0.35s)، وفي الحالة الثانية يتم النظر في انخفاض الطور المتوازن في جهد الشبكة عن طريق تقليل جهد الطور إلى (0.5 pu) عند (t = 0.35pu).
وأخيراً توجد هناك العديد من التحديات أثناء تشغيل (LVRT) في محولات (GCPV)، بحيث تم الإبلاغ عن استراتيجيات مختلفة في الأدبيات للتغلب على هذه التحديات، كما تصنف هذه الحلول بشكل أساسي هذه الاستراتيجيات وتناقش أداء كل استراتيجية، لذلك يعتمد التصنيف على دعم الجهد وحد التيار والتحكم في جهد وصلة التيار المستمر.
أيضاً تم تصميم استراتيجيات التحكم في دعم الجهد الموجودة في الدراسات بناءً على نوع الشبكة، بحيث تساعد بعض (VSS) في توفير معادلة الجهد ولكن ينتج عنها ارتفاع (THD) واستجابة ديناميكية ضعيفة، كما تقوم (VSSs) الأخرى بحقن كل من الطاقة النشطة والمتفاعلة لتعزيز دعم الجهد ولكن لديها تحديات في ضبط وحدة التحكم.
كذلك توفر استراتيجية أخرى دعمًا للجهد وحدود التيار في نفس الوقت ولكنها تؤدي إلى تذبذبات مستمرة في القدرة التفاعلية، كما تمت مناقشة عدد قليل من الاستراتيجيات الأخرى التي تحتوي على (THD) منخفضة وعامل طاقة محسّن ولكنها تؤدي إلى خسائر في الشبكة وتعاني من ضعف الاستجابة الديناميكية.
كما تساعد استراتيجيات التحديد الحالية التي تمت مناقشتها في الحد من التيار الزائد في المرحلة المعيبة لمنع تنشيط حماية التيار الزائد للعاكس، بحيث تم تصميم (CLS) عن طريق الحد من الطاقة الكهروضوئية ولكن لها اهتزازات كبيرة في الطاقة التفاعلية.
