تعزيز قدرة شبكة التوزيع الشعاعي باستخدام المحولات الذكية

أهمية تعزيز قدرة شبكة التوزيع الشعاعي باستخدام المحولات الذكية

يتزايد تغلغل مصادر التوليد الموزع (DG) والسيارات الكهربائية (EVs) بسرعة في نظام الطاقة الحديث، كما يمثل استيعاب الحمل والتوليد الكهربائي الإضافي في المغذيات الحالية دون انتهاك حدود جودة الطاقة المحددة في كود الشبكة الكهربائية تحدياً كبيراً يقيد انتهاك حدود حجم الجهد الثابت للحمل العالي وتضمين (DG) في المغذيات الحالية.

ومن أجل تحسين قدرة الاستضافة الثابتة للمغذيات، بحيث تم اقتراح العديد من طرق إدارة الطاقة في الدراسات، كما تم تحسين قدرات الاستضافة الكهروضوئية لوحدة تغذية التوزيع باستخدام المعوض الثابت (STATCOMs) ونظام تخزين طاقة البطارية (BESS)، لذلك يتم تحقيق تحسين قدرة استضافة حمل (EV) في شبكة توزيع الجهد المنخفض (LV) باستخدام التحكم الموزع في تحويل الطور الكهربائي.

كما تشير عوامل حساسية الجهد الكهربائي إلى اعتماد مقادير جهد الناقل للتغيير المقابل في القوى النشطة والتفاعلية في ناقل معين، حيث تُستخدم هذه العوامل للتحكم في ارتفاع الجهد من خلال إدارة تدفق الطاقة النشط من المصادر الكهروضوئية في شبكات التوزيع الشعاعية، كما يتم استخدام عوامل الحساسية لتعزيز قدرة استضافة الحمل والتوليد لنظام التوزيع بمساعدة التوصيل البيني للتيار المستمر.

شبكات التوزيع الكهربائي

قد يظهر المحول الذكي (ST) في شبكة التوزيع مع تركيبات (DG) و (BESS) الكبيرة كحل مناسب للتكامل وإدارة الطاقة المتعلقة بالمشاكل، حيث أن (ST) هو محول قائم على إلكترونيات الطاقة مع وظائف مختلفة بالإضافة إلى ميزات محول الطاقة التقليدي (CPT)، وذلك يعد تقليل الحجم والوزن أحد مكاسب الأجهزة الرئيسية التي تحققها توظيف (ST).

ومع ذلك، وفي تطبيقات نظام التوزيع؛ فإنه يكون تأثير تقليل الحجم والوزن صغيراً نسبياً، كما وتلعب الكفاءة والموثوقية دوراً مهماً لذلك، ومن أجل تبرير التكلفة المرتفعة التي تنطوي عليها (ST)، يلزم دمج المزيد من الخدمات معها، حيث أن الجهد المتوسط ​​(MV) واتصال وصلة (LV- dc) هي خدمة واحدة يمكن أن تقدمها (ST) مقارنة مع (CPT).

بحيث يتيح اتصال (dc-link) فصل الطاقة التفاعلية لجوانب التيار المتردد (MV) و (LV)، وعلاوة على ذلك تُستخدم روابط التيار المستمر لتوصيل “السيارات الكهربائية” والمصادر المتجددة وتخزين البطاريات، بحيث يتم استخدام ميزة فصل القدرة التفاعلية للحفاظ على تيارات عامل القدرة على جانب (MVAC).

كما يمكن لـ (ST) أيضاً الحفاظ على الجهد الجيبي المتوازن في شبكة (LVAC) بغض النظر عن طبيعة الحمل، بحيث تعد إمكانية التعويض التوافقي أيضاً ميزة أخرى متوفرة مع محول (ST MV) لتحسين جودة التيار المتردد المتناوب، وعلى عكس (CPT)؛ فإنه يتم تضمين (ST) مع عزل الخطأ ووظائف التحكم في الحد الحالي.

أيضاً يتم تقديم تصميم وتحليل مفصل لمحول الحالة الصلبة 100 كيلو فولت أمبير (SST) في نظام التوزيع في، كما تساعد قدرة التحكم في تدفق الطاقة العكسي لـ (ST) في التحكم في ارتفاع الجهد في شبكة (MV). كما يتم استخدام قدرة التحكم في الحمل في (ST) كاحتياطي طاقة أثناء تذبذب تردد الشبكة، لذلك يتم استخدام (SST) لربط نظام تحويل طاقة الرياح بالشبكة بدلاً من (CPT).

آلية تحسين شبكة التوزيع الشعاعي باستخدام المحولات الذكية

يمكن تحسين قدرة الاستضافة باستخدام (STATCOM) فعال في شبكات التوزيع مع نسبة (R / X) منخفضة لأنه يستخدم تبادل الطاقة التفاعلي، وبالمثل؛ فإن الأنظمة القائمة على (BESS) فعالة في شبكات المقاومة، بحيث يتضمن استخدام خطوط التيار المستمر لنقل الطاقة النشط إنشاء بنية تحتية إضافية للتيار المستمر موازية لخط التيار المتردد.

حيث يتضمن تطبيق المحولات الكهروضوئية لتعزيز السعة تقليصاً نشطاً للطاقة وهذا يقلل من إجمالي استخراج الطاقة من الطاقة الشمسية المتاحة، كما تم استكشاف قدرة حقن الطاقة التفاعلية لـ (ST) لتوفير دعم الجهد، بحيث يتم تحقيق دعم جهد الشبكة (MV) باستخدام حقن الطاقة التفاعلية لـ (ST).

كما تم دمج (BESS) مع وصلة (LVDC) الخاصة بـ (ST) وتستخدم في عملية الحلاقة القصوى للحمل، والتحكم في الجهد (MV) و (LV)، ومع ذلك  يتم إجراء تحليل كفاءة شحن وتفريغ (BESS) باستخدام نظام قائم على (ST).

بالإضافة إلى ذلك؛ فإنه يتم استخدام (BESS) لدعم أحمال الجهد المنخفض من (ST) أثناء انخفاض جهد شبكة (MV)، وعلاوة على ذلك، لم يتم إجراء أي تحقيق لتحسين أداء شبكة الجهد المتوسط. يتمتع الطراز (ST) المدمج مع (BESS) بالقدرة على التبادل المرن للطاقة النشطة والمتفاعلة مع شبكة (MV).