اقرأ في هذا المقال
ضرورة الجدولة المتكاملة لأنظمة الغاز الطبيعي والكهرباء
مؤخراً قد تم تسليط الضوء على الترابط بين نظام الطاقة الكهربائية وشبكة الغاز الطبيعي من قبل مجتمع البحث والممارسين في السنوات العشر الماضية، بحيث ينبع هذا الاعتماد المتبادل بشكل أساسي من زيادة استخدام وحدات الطاقة المرنة أو سريعة الاستجابة التي تعمل بالغاز في حافظة إنتاج الكهرباء، وهي المستخدمة لتعويض الاختلافات في عمليات الحقن المتجددة المتزايدة بشكل كبير وكذلك اتباع الاهتمامات البيئية العالمية التي تؤدي إلى أهداف إلزامية ملزمة ذات دوافع سياسية وبدرجة أقل من منشآت الطاقة إلى الغاز (P2G).
كما يتم التعبير عن هذا الترابط بعدة طرق، وهناك دلالة نشير إلى:
- ضغط شبكة الغاز وقيود التدفق التي تؤثر على التزام وجدولة وحدات الطاقة الغازية.
- تأثير تكلفة نقل الغاز على التكلفة الإجمالية المتغيرة لوحدات الطاقة الغازية وبالتالي على قدرتها التنافسية في سوق الكهرباء بالجملة.
- تأثير مرافق تخزين الغاز على التعامل مع التباين وعدم اليقين الناتج عن الحقن المتجددة وعلى أمن إمداد نظام الطاقة.
- تأثير الحالات الطارئة على شبكة الكهرباء على الضغوط ويتدفق في شبكة الغاز.
- تأثير الاحتمالات الطارئة لشبكة الغاز على التزام وجدولة وحدات الطاقة الغازية عند تغطية حمل الكهرباء ومتطلبات احتياطي النظام، كما أنه من المتوقع أن يؤدي الاعتماد المتبادل والمتزايد بين نظامي الطاقة إلى نُهج أكثر تنسيقاً أو حتى متكاملة للجدولة والتشغيل.
كذلك يوجد تمييز واضح في الدراسات بين:
- التشغيل المنسق لأنظمة الطاقة والغاز، أي الجدولة المنفصلة وتشغيل كل نظام، ولكن مع عملية تنسيق متكررة عادةً يتم خلالها المشاكل التقنية يتم تمرير مشكلة واحدة كقيود ملزمة للمشكلة الأخرى حتى يتم حل جميع المشكلات تدريجياً في نهاية عملية التنسيق.
- التحسين المشترك المتكامل (الجدولة والتشغيل) للنظامين، أي حل مشكلة واحدة تستهدف تقليل التكلفة الإجمالية كلا النظامين، وذلك مع احترام القيود التقنية لكلا النظامين، كما ويتم حلهما دفعة واحدة للحصول على الحل المشترك الأمثل.
وعلى ما يبدو؛ فإن الحل الأمثل من الناحية النظرية هو الحل الثاني، مما يؤدي إلى الحل الأمثل الشامل، وذلك عبر مزيد من التمايز في مثل هذه المشاكل يتعلق بالنظر في الحالة المستقرة أو تدفقات الغاز العابرة والصياغة القطعية أو العشوائية لمشاكل الجدولة المنسقة أو المتكاملة.
الصيغ العشوائية للتشغيل الفعال لأنظمة الطاقة
تم تقديم العديد من الصيغ المختلفة والعشوائية للتشغيل الفعال لأنظمة الطاقة الكهربائية، وذلك في ظل توليد الطاقة المتجددة العالية في السنوات الماضية، بحيث تمت دراسة تطبيق المنهجيات العشوائية على مشكلة الجدولة المشتركة لأنظمة الكهرباء والغاز خلال السنوات الماضية بسبب الترابط المتزايد بينهما، كما تعتمد غالبية المؤلفات ذات الصلة على الصيغ العشوائية ذات المرحلتين التي تحسب جداول الالتزام المثلى لوحدات التوليد وآبار الغاز وفقاً لعدة معايير عشوائية.
كما يدرس الباحثون تأثيرات الطوارئ على جدولة اليوم التالي باستخدام الاسترخاء المختلط الصحيح لقيود الغاز، كما يتم أيضاً فحص تأثير عدم اليقين في إمدادات الغاز، حيث يتم تطبيق خوارزمية تنسيق من مرحلتين على شبكة بريطانيا العظمى المبسطة لتقييم التغيير الكبير في التكاليف وإعادة تخصيص الطاقة الذي تسببه اضطرابات الإمداد في جدولة الكهرباء.
كذلك يتم استخدام نفس الشبكة الكهربائية أيضاً بواسطة (Qadrdan et al)، وذلك في إطار تركيبات من مرحلتين ومتعددة المراحل توضح فعالية الاعتبارات العشوائية لعدم اليقين في الرياح من حيث توفير التكاليف التشغيلية، وذلك مع عدم اليقين المتعلق بالرياح من خلال النظر في استخدام تطبيقات تخزين الطاقة في مقاصة السوق متعددة الأهداف.
ومن خلال النظر العشوائي لأنظمة الطاقة في مستوى الشبكة الصغيرة حيث يتم تحسين الأهداف التشغيلية والبيئية مقابل العديد من المعطيات العشوائية التي تستغل مفهوم (P2G)، بحيث تم صياغة نهجاً عشوائياً من مرحلتين حيث يتم تحسين التكاليف التشغيلية للوحدات التي تعمل بالغاز من خلال مراعاة عدم اليقين بشأن سعر الوقود وندرته.
حيث أن إطار العمل العشوائي متعدد المراحل يكون مع تحسينات تكيفية ونمذجة شاملة لتكوينات وانتقالات وحدات الدورة المركبة، مما يؤدي إلى استخدام تشغيلي أفضل لشبكة الغاز، كما الدراسات والأبحاث، حيث يتم تحسين مشكلة التحسين المتكامل على أسوأ حالة بناءً على مجموعة عدم يقين محددة مسبقاً.
كما أن هناك صيغة قوية لعدم اليقين بشأن طاقة الرياح للتأكد من أن النظام يمكنه تحمل أحداث الطوارئ (N-1) لخطوط النقل وخطوط أنابيب الغاز، بحيث تم اعتماد نهج قائم على التحلل الخاص، وذلك لحل مشكلة التخطيط المشترك طويلة الأجل بشكل متكرر، كما تعمل الطريقة على تحسين القرارات التشغيلية الأساسية في مشكلة رئيسية وتتحقق من جودة حل المشكلة الرئيسية عبر (N-1) ومعايير الموثوقية الاحتمالية في مشكلتين فرعيتين تحددان حالات الإدراك الأسوأ.
