اقرأ في هذا المقال
الضرورة من تحسين مبدأ الصيانة في المحطات الكهرومائية الكبيرة
تمتلك البرازيل معظم الكهرباء المولدة من مصادر متجددة، حيث يتصدر التوليد بواسطة المحطات الكهرومائية (HP) أعلى نسبة، كما تصل إلى (64.9٪) من مصفوفة الكهرباء البرازيلية، ونظراً لوجود نباتات كبيرة وانتشارها على الأراضي الوطنية الواسعة، تم إنشاء النظام الوطني المترابط (NIS) وهو نظام للتنسيق والتحكم، بحيث تم تشكيله من قبل الجنوب والجنوب الشرقي.
وكذلك الغرب الأوسط والشمال الشرقي ومعظم الأنظمة الفرعية من الشمال، بحيث تم توفير نقل الطاقة بين الأنظمة الفرعية وتمكين نظام اقتصادي وآمن، بحيث تشارك المحطات الكهرومائية المتصلة بالشيكل والمرسلة مركزياً من قبل مشغل النظام المستقل (ISO) في آلية إعادة تخصيص الطاقة (ERM)، والتي تم إنشاؤها بسبب المخاطر الهيدرولوجية القائمة بسبب الامتدادات الإقليمية الكبيرة.
لذلك توجد اختلافات هيدرولوجية بين المناطق، مع فترات الجفاف والرطوبة غير متزامنة، كما أن آلية إدارة المخاطر المؤسسية هي آلية مالية تهدف إلى تقاسم المخاطر الهيدرولوجية بين مولدات الطاقة الكهرومائية، مما يضمن تحسين تشغيل النظام الحراري المائي على مدار العام.
وبالتالي، عندما توقع المولدات عقود الطاقة؛ فإنها تتحمل مخاطر كمية الطاقة التي ستولدها وفقاً للضمان المادي (PG)، وقد لا تولد طاقة كافية لتلبية الكمية المتعاقد عليها، وفي هذه الحالة؛ فإنه يجب عليهم شراء الطاقة من عوامل توليد أخرى ذات فائض في الطاقة، وهي مُقَدَّمة من خلال تعريفة الطاقة المثلى (OET)المحددة سنوياً.
وبهدف ضمان وتشجيع جودة الخدمة من قبل المولدات الكهربائية المشاركة في إدارة المخاطر المؤسسية، تم إنشاء آلية خفض الطاقة المضمونة (GERM)، حيث أن الهدف من (GERM) هو تقييم ما إذا كانت المصانع قد استوفت متطلبات توافر التوليد الخاصة بها في فترة معينة، كما يتم إجراء التقييم لكل مصنع، وذلك من خلال مقارنة بين القيم المتوقعة (المحددة في العقد) للانقطاع المجدول والقسري لوحدات التوليد الخاصة به مع التحقق من قيم كل منها بمرور الوقت.
جدولة صيانة المولدات GMS
تمت دراسة مشكلة جدولة صيانة المولد (GMS أو GMSP) بشكل متكرر، كما يتضح من مراجعة الدراسات بأن مشكلة التحسين هذه عادةً صعبة (NP) ويمكن أن تكون غير خطية وغير محدبة، كما يؤكد هذا الطرح تجنب الإغلاق غير الضروري وتقليل احتمالية الإغلاق القسري الذي يكون له تكاليف إصلاح عالية للمحطات.
كما أن هناك عملين ذائعي الصدارة والأقرب إلى هذه الدراسة، في العمل الأول يبرر المختصون الحاجة إلى تخطيط جدول الصيانة بشكل أساسي بسبب الخسائر المالية لمحطات الطاقة الكهرومائية التي تحدث عندما لا تكون التوربينات متاحة للتشغيل، كما يدور العمل حول دراسة حالة لمصنع لتوليد الطاقة الكهرومائية يقع في كندا ويقترح نموذج برمجة مختلط يأخذ في الاعتبار النوافذ الزمنية لأنشطة الصيانة وعدم الخطية وفصل المشكلة الموجودة في محطة الطاقة الكهرومائية.
وبالإضافة إلى وظائف الإنتاج الهيدروليكي؛ فقد اختار الباحثون محاكاة المشكلة من خلال صياغة موسعة وأخرى عن طريق إزالة مجموعات من عدم المساواة غير الضرورية والحصول في الثانية، وذلك على نتائج أفضل فيما يتعلق بالوقت الحسابي للحل.
والثاني يهدف الى نمذجة الجدول الزمني لإغلاق محولات الطاقة لشركة نقل القدرة الكهربائية، كما يصور الطرح أن هناك القليل من البحث في الدراسات حول جدول الصيانة في شركات النقل، لذلك استخدم كمصدر إلهام الدراسات المتعلقة بمشاكل الصيانة الوقائية للمولدات، وهي المعدات الرئيسية لشركات توليد الطاقة الكهربائية، بحيث تم نمذجة هذه المشكلة رياضياً كمشكلة البرمجة الخطية المختلطة ذات الأعداد الصحيحة.
لذلك يواصل المختصون عملهم على وجه التحديد مع مشكلة تخطيط الصيانة لوحدات توليد الطاقة الكهرومائية، وذلك مع التركيز على السعي لتقليل تكاليف التشغيل، كما يتم توضيح يوضح أن الآثار المالية على الأنظمة الكهرومائية يصعب تقديرها بسبب عدم الخطية لتوليد الطاقة الكهرومائية وعدم اليقين بشأن تدفق المياه، بالإضافة إلى تنوع المتغيرات والقيود المادية للنظام.
ومن بين الطرق المختلفة التي تم استخدامها لحل مشكلة (GMS)، حيث استخدم الباحثون برنامج نظام النمذجة الجبرية العامة (GAMS) لإجراء التحسين، بحيث تستخدم الدراسة التي تم اجراؤها خوارزمية بحث الوقواق الصحيح المنفصل (DICS) لحل هذه المشكلة، وهي طريقة مستوحاة من الطبيعة كونها خوارزمية تعتمد على الاستدلال الفوقي.
كذلك تتم مقارنة نتائج هذه الطريقة بتقنية الخوارزميات الجينية (GA) وتحسين سرب الجسيمات (PSO) مما يقدم طريقة (DICS) أفضل النتائج، وبالنسبة لدراسة الحالة التي قدمها؛ فقد قدم الباحثون الطريقة التي استخدموها لوضع جدول الصيانة للطاقة الكهرومائية سعياً إلى تعظيم الربح، وذلك على أنها دراسة مطبقة في النرويج تستخدم مبدأ تحلل (Benders) لبرمجة جدول صيانة المحطة في أفق متوسط المدى لتخطيط النظام الكهرومائي.
