تجانس منحنى الحمل الكهربائي على أساس نموذج الحالة

تحليل تجانس منحنى الحمل الكهربائي على أساس نموذج الحالة

أثارت موارد الطاقة المتجددة، مثل الرياح والطاقة الشمسية، المزيد والمزيد من الاهتمام حول العالم بسبب مزاياها المتجددة والبيئية في السنوات الأخيرة، ومع ذلك؛ فإن التوليد الموزع المتجدد (DG) بخصائص متقطعة سيقدم قدراً كبيراً من عدم اليقين إلى جانب الطلب، كما يتمثل أحد المخاوف في الاختلافات الشديدة في قدرة تحميل خط الربط في منطقة كهربائية، والتي ستؤثر بشكل كبير على التشغيل المستقر لشبكة الطاقة وتحد من استخدام الطاقة المتجددة.

كما إن إحدى استراتيجيات التحكم التقليدية لتنعيم منحنى الحمل لخط الربط هي تنظيم المولدات التقليدية، ومع ذلك؛ فإن سرعة استجابة هذه الأنواع من المولدات الكهربائية ليست بالسرعة الكافية لمتابعة تقلبات الطاقة في (DGs)، كما وسيتم تقليل كفاءة توليد الطاقة، كذلك هناك طريقة أخرى لمعالجة هذه المشكلة هي من خلال استخدام نظام تخزين الطاقة (ESS)، مثل البطاريات والحذافات.

وللاستجابة لتقلبات القدرة الكهربائية؛ فقد تم استخدام (ESS) لتحسين ملف الجهد الذي تأثر بالمخرجات العشوائية للـ (DGs)، كما تم فحص (ESS) من أجل حلاقة الذروة للحمل لخط الربط ، وذلك من خلال الضبط الديناميكي لقوة الشحن؛ فإن (ESS) قادر على الاستجابة بفعالية لتقلبات الطاقة التي تسببها (DGs)، ومع ذلك؛ فإن اعتماد (ESS) على نطاق واسع ليس اقتصادياً وعملياً حتى الآن.

مع التطور السريع للشبكة الذكية، كانت هناك اهتمامات متزايدة بمرونة الاستجابة للطلب، حيث إن سعة الاستجابة الإجمالية من أنواع مختلفة من موارد جانب الطلب (DSRs) كبيرة، من بين جميع (DSRs)، يمكن لـ (DG) تقليل توليد الطاقة والمركبة الكهربائية (EV) قادرة على العمل كوحدة تخزين طاقة متنقلة بقدراتها السريعة في الشحن والتفريغ والحرارة- الحمل المتحكم فيه (TCL) يمكن أن يستجيب لتغيرات القدرة بالتبديل بين “ON” و “OFF”.

وقد ثبت أن هذه (DSRs) المتاحة مع خصائص استجابة مختلفة هي موارد فعالة للاستجابة للطلب في جانب الطلب، وبالتالي؛ فإن عدداً من (DSRs) قادر على توفير أنواع مختلفة من الخدمات المساعدة لشبكة الطاقة، بالنظر إلى قدرة الاستجابة من (EVs) و (TCLs)، كانت هذه الموارد قادرة على التخفيف من تغيرات الجهد في شبكة التوزيع مع (DGs).

وفي الوقت نفسه، تم تقليل فقد الطاقة لشبكة التوزيع إلى الحد الأدنى بناءً على التنسيق في الوقت الفعلي لحمولة شحن (EV)، كانت المركبات الكهربائية قادرة على العمل كمحطة طاقة كهربائية لإعادة تشكيل ملف تعريف الحمل وتخفيف حمل الذروة اعتماداً على قدرتها على الاستجابة السريعة، كانت (TCLs)، مثل المضخات الحرارية، قادرة على تخفيف تقلبات الطاقة لخط الربط مع (DGs).

كما أن التوليد الموزع القائم على الطاقة المتجددة (DG) لديه القدرة على الوصول إلى مستويات اختراق عالية في المنطقة السكنية، ومع ذلك؛ فإن تكامله في جانب الطلب سيؤدي إلى تقلبات سريعة في الطاقة لخط الربط في المنطقة السكنية، لذلك من الصعب بشكل عام إدارة المولدات التقليدية لتقلبات الطاقة السريعة بسبب متطلبات الكفاءة غير الكافية وسرعة الاستجابة المنخفضة.

إطار استراتيجية تجانس منحنى الحمل الكهربائي

بالنظر إلى القدرة على الاستجابة من أنواع مختلفة من (DSRs)، يظهر إطار استراتيجية تجانس منحنى الحمل لمنطقة سكنية معينة في الشكل التالي (1)، وفي هذا البحث توليد الطاقة من (DGs) وطاقة الشحن أو التفريغ للمركبات الكهربائية والمستهلكة يتم تعريف قوة (TCLs) بشكل موحد على أنها مخرجات الطاقة لـ (DSRs)، كما يعتبر خرج الطاقة لتوليد الطاقة وطاقة التفريغ قيمة موجبة وإخراج الطاقة من طاقة الشحن والطاقة المستهلكة قيمة سالبة.

وفي استراتيجية تجانس منحنى الحمل الكهربائي؛ فإنه يتم قياس بيانات التحميل لخط الربط في المنطقة السكنية، والتي تمثل مجموع الحمل الذي لا يمكن التحكم فيه و (DGs ، EVs، TCLs) في الوقت الفعلي، وذلك لتنفيذ استراتيجية التحكم في التجانس، كما يتم تحديد الطلب على الطاقة في الوقت الفعلي للمنطقة وفقاً لتقلبات الطاقة للحمل. يتم تعويض الطلب على الطاقة بواسطة (DSRs).

كما أن المجمع مسؤول عن إدارة مخرجات الطاقة لجميع (DSRs) المتاحة، (DSRs) من (DGs) و (EVs) و (TCLs) قادرة على العمل بمثابة (ESS) تحت التحكم المنسق للمجمع، كما أن المجمع قادر على الحصول على المعلومات التشغيلية لـ (DSRs) المتاحة وتقييم قدرة الاستجابة وتحديد مخرجات الطاقة الخاصة بهم مع نموذج الحالة الموحدة، كما وتناقش الطائفة المعلومات التشغيلية المطلوبة لأنواع مختلفة من (DSRs) بشكل كامل، وبالمقارنة مع قدرة الاستجابة لـ (DSR)؛ فإن السعة الإجمالية لجميع (DSRs) التي يديرها المجمّع تزداد بشكل ملحوظ.

ووفقاً للطلب على الطاقة في المنطقة السكنية وقدرة الاستجابة الفعلية من (DSRs)؛ فإنه يتم تحديد مخرجات الطاقة لجميع (DSRs) وتخصيص إشارات التحكم لجميع (DSRs) المتاحة، بحيث تقبل (DSRs) إشارات التحكم من المجمع، كما ويتم تعديل مخرجات الطاقة لهذه الموارد وفقاً لذلك للاستجابة لطلب الطاقة الكهربائية.

وبالنسبة الى نموذج النطاق الموحد (DSRs)؛ فإن كل نوع من (DSR) في جانب الطلب له خاصية الاستجابة الخاصة به، كذلك نموذج الحالة الموحدة قادر على وصف خصائص استجابتها بتعبير رياضي موحد، بحيث يتم التحقيق في (DSRs) من (DGs) و (EVs) و (TCLs).

وأخيراً اقترح هذا العمل نموذج حالة موحد لـ (DSRs)، حيث يتم استخدام سعة الاستجابة لتنعيم منحنى الحمل الكهربائي، كما تظهر نتائج المحاكاة أن معدل تقلب الطاقة ينخفض ​​مع استراتيجية تنعيم منحنى الحمل القائم على نموذج الحالة الموحد المقترح. تم تلخيص الاستنتاجات على النحو التالي:

إن استراتيجية التحكم في التجانس القائمة على نموذج الحالة الموحدة قادرة على تقليل معدل تذبذب الطاقة ضمن عتبة محددة مسبقاً، وذلك بالمقارنة مع استراتيجيات التحكم الأخرى، بحيث تستفيد استراتيجية التحكم المقترحة بشكل أفضل من خصائص الاستجابة لأنواع مختلفة من (DSRs) ولها تأثير تحكم سلس أفضل دون “اضطراب ثانوي” في قدرة الحمل.

• نموذج الحالة الموحدة قادر على وصف أنواع مختلفة من (DSRs) بتعبير رياضي موحد، مما يعطي حلاً جديداً لإدارة (DSR) في المجمّع.

• تظهر النتائج المقارنة أن نموذج الحالة الموحدة مع استراتيجية التحكم المنسقة يمكن أن يقلل من إجمالي الطاقة المفرغة للمركبات الكهربائية مع زيادة مقبولة في عدد تبديل (TCLs).

• بالنظر إلى ترتيب استجابة (DSRs)، بحيث يتم استنتاج مصفوفة التحكم في خرج الطاقة من نموذج الحالة الموحدة لتحقيق التحكم في خرج الطاقة في الوقت الفعلي لـ (DSR)، بمجرد تحديد تغيير الطاقة المطلوب لـ (DSRs)، كما يتم إنشاء قيم متغيرات التحكم في مصفوفة التحكم في خرج الطاقة في المقابل.

• كذلك يتم أخذ مستويات الراحة لمستهلكي الطاقة في الاعتبار عند تنفيذ التحكم السلس مع نموذج الحالة الموحدة، لذلك يتم ضمان مستوى (SOC) للمركبة الكهربائية عند بدء السفر، وتتنوع درجة حرارة الغرفة ضمن النطاق المناسب ويتم استخدام الطاقة المتجددة من (DGs) قدر الإمكان.