تقييم الحمل للشبكة الكهربائية والجدولة المثلى للمعدات

أهمية تقييم الحمل للشبكة الكهربائية والجدولة المثلى للمعدات

تعتبر استراتيجيات إدارة جانب الطلب (DSM)، والتي تعزز الصلة بين توفير تكلفة الطاقة في قطاعات الاستهلاك وموثوقية شبكة الكهرباء (EG) هي أدوات فعالة في التشغيل العادي لأنظمة الطاقة الحديثة لتلبية متطلبات الطاقة لأنواع مختلفة من المستهلكين (على سبيل المثال، السكنية والتجارية والصناعية، وذلك باعتبارها الأكثر وضوحاً) في (EG) النموذجي، كما يجب تحديث المعلومات المرتبطة بأنماط الاستهلاك في القطاعات المذكورة أعلاه على وجه السرعة في قاعدة بيانات المرافق الكهربائية.

ولهذه الغاية، يتم استخدام دور القياس والبنية التحتية للاتصالات من أجل النقل المستمر والموثوق لتدفق المعلومات ثنائي الاتجاه بين مركز البيانات والعداد الذكي الموجود في كل وحدة مستهلك، كما يمكن لوحدات المستهلكين المشاركة في برامج (DSM) تحقيق وفورات في تكاليف الطاقة من خلال الجدولة الفعالة لمعداتهم الكهربائية ليوم ما قبل، وهذه الجدولة مدفوعة بإشارات التعريفة، على سبيل المثال شروط الاستخدام (RTP).

وبهذه الطريقة يتم تقليل استهلاك الطاقة في فترة الذروة أو تحويله إلى فترات خارج الذروة، وبالتالي؛ فإن برنامج (DSM) قادر على إعادة تشكيل ملف تعريف الاستهلاك لكل فئة من المستهلكين بالإضافة إلى ملف تعريف الطلب الإجمالي، ويمكن تحديد العديد من أهداف التحسين التي تتضمن جدولة المعدات الكهربائية المستخدمة في أنشطة أو عمليات مختلفة ضمن فئات المستهلكين.

أظهرت الدراسات، بأن أهمية قيمة (LF) في تقييم تشغيل (EG) قد تمت دراستها مؤخراً في أعمال مختلفة، كما تم استخدام خوارزمية تعتمد على الشبكات العصبية للتنبؤ بملف الطلب السنوي على (EG) مع (LF) منخفض، بحيث تمت زيادة قيمة (LF) لـ (EG) من خلال إعادة تكوين مجموعة من المغذيات، كما تسمى إعادة تكوين مغذي التوزيع (DFR).

أيضاً تم تقديم تحليل مرتبط بأداء مجموعة من العناصر المعينة التي تم تمييزها بواسطة قيم (LF) في وفي كل حالة كان لتقليل تكلفة فقد القدرة الكهربائية تأثير كبير على (LF)، بحيث تم تطوير وحدة تحكم الحمل (LC) مع مراعاة جدولة أحمال التسخين في عقدة معينة من (EG).

فيما بعد تم إجراء تقييم (LF) في هذه العقدة المعينة بواسطة (LC)، وذلك مع مراعاة مستويات الجهد الكهربائي، بحيث تمت معالجة تحسين (LF) المتعلق بمصنع صناعي وكذلك (EG) لجامعة شمال شرق الهند على التوالي، وفي هذا الصدد؛ فإنه تم استخدام تقنية تعتمد على التحكم المباشر، بينما تم الحصول على زيادة في قيمة (LF) من خلال الإدارة الفعالة لفقد الطاقة النشطة في المغذيات.

مساهمات خاصة بالتقنيات لتقييم حمل الشبكة الكهربائية

على الرغم من أنه في جميع الأعمال المذكورة أعلاه تقريباً؛ فإنه تم استخدام تقنيات (DSM) لتقليل تكاليف نفقات استهلاك الطاقة، إلا أن تأثيرها على الأداء التشغيلي لـ (EG) أي على تباين الجهد وكذلك على فقد الطاقة النشطة التي تم إهمالها، وفي هذا الصدد ومن أجل تحسين هذه القضايا، تتناول هذه الورقة بالتفصيل نموذج (MIQCP) للتقييم الفعال للقياس الضريبي على (EG) من خلال استراتيجيات (DSM).

كذلك يهدف النموذج المقترح إلى تقليل إجمالي التكاليف المرتبطة بشراء الطاقة بواسطة مرفق كهربائي، بحيث يستخدم النموذج عملية تكرارية لتقليل الفرق بين الطاقة المستهلكة في كل فترة ومتوسط ​​قيمة استهلاك اليوم، وعلاوة على ذلك يتم تمثيل حالات عدم اليقين في أنماط الاستهلاك للوحدات الاستهلاكية الموجودة في (EG) باستخدام خوارزمية محاكاة مونت كارلو (MCS).

لذلك؛ فإن المعلومات المتعلقة بكل جهاز كهربائي والقيود التشغيلية المتعلقة بحدود الجهد الكهربائي وحدود التغذية الحالية وفقدان الطاقة وما إلى ذلك أثناء تشغيل (EG)؛ فإنه حقاً يتم أخذها في الاعتبار أيضاً المساهمات الرئيسية:

• اقتراح نموذج (MIQCP) ذو الكفاءة الحسابية لتقييم (LF) المناسب المرتبط بتمثيل (EG)، وذلك باستخدام استراتيجية (DSM).

• تحليل المشكلات الكامنة في عملية (EG)، مثل التباين في الجهد وفقدان الطاقة النشطة نتيجة لبرامج |(DSM)، بحيث تسمح المنهجية المقترحة لمشغلي أنظمة الطاقة بإدارة استخدام الطاقة بشكل عقلاني، مما يضمن أداءً موثوقاً ضمن حدوده التشغيلية.

• التحقيق في التأثير المحتمل لتقليل الطلب على الكهرباء خلال فترات الذروة والتخفيف من ظهور قمم جديدة خلال ساعات الذروة، وذلك من خلال التحول واسع النطاق للمعدات الكهربائية في الأنواع السكنية والتجارية والصناعية للمستهلكين.

المحاكاة الخاصة بالوحدات الاستهلاكية والمعدات الكهربائية

في هذا القسم، يتم تقديم الفرضيات الرئيسية المتعلقة بالوحدات الاستهلاكية والمعدات الكهربائية وتعرفة الطاقة، ونظراً لصعوبة الحصول على المعطيات المتعلقة بأنماط الاستهلاك المعتادة لكل فئة من المستهلكين؛ فإنه يتم تطبيق خوارزمية تحاكي أنماط استخدام المعدات الكهربائية، وبالإضافة إلى ذلك ، يتم تقديم البيانات الفنية المرتبطة بمخطط (EG) المقترح بالتفصيل.

الفرضيات: في هذا العمل يتم أخذ الفرضيات التالية في الاعتبار.

• لكل فئة من المستهلكين (أي سكني أو تجاري أو صناعي) في (EG)، كما يتم تعيين ملف تعريف الاستهلاك المعتاد، والذي يمثل نمط سلوك المستهلك عند استخدام جهاز كهربائي معين.

• المستهلكون من نفس الفئة لديهم عدد متساوٍ من المعدات الكهربائية (k)، على سبيل المثال في حالة المستهلكين المقيمين، كل منهم لديه عدد متساوٍ من المعدات الكهربائية.

• ومن أجل تحليل مستوى فقد الطاقة النشطة في المغذيات الرئيسية والكابلات المجاورة أثناء إمداد الطاقة للوحدات الاستهلاكية، تعتبر كل معدات كهربائية حمولة مقاومة بحتة مع عامل قدرة أحادي (PF).

• يتم استخدام توزيع الاحتمالية لتمثيل نمط استخدام كل جهاز كهربائي على مدار اليوم.

• سعر استهلاك الطاقة بالساعة له مستويات تعريفة مختلفة.

أنماط استهلاك المعدات الكهربائية: تعتبر المعلومات المتعلقة باستهلاك كل جهاز كهربائي، سواء كانت وحدة سكنية أو تجارية أو صناعية، وذلك كما مبينة في الجدول التالي مع الأخذ في الاعتبار نوع عدد الأجهزة الكهربائية لكل وحدة سكنية وإجمالي عدد الوحدات السكنية، كما تم إيجاد ما مجموعه (1876) وحدة معدات كهربائية، والتي يتم استخدامها في فترات مختلفة من اليوم، وذلك اعتماداً على نمط الاستهلاك لكل وحدة استهلاكية.

وأخيراً تم اقتراح منهجية لتقييم (LF) لـ (34) عقدة (EG)، وهي معدلة مع أنواع مختلفة من المستهلكين، وفي المنهجية؛ فإنه تم تقديم نموذج (MIQCP) ضمن عملية تكرارية تهدف إلى إيجاد أفضل قيمة لـ (LF) من خلال استراتيجية (DSM)، بينما يتم تقليل التكاليف الإجمالية المرتبطة بشراء الطاقة من قبل شركة الكهرباء.

وعلاوة على ذلك، تم تنفيذ خوارزمية (MCS) لمحاكاة أنماط الاستهلاك المعتادة في فئات المستهلكين السكنية والتجارية والصناعية، بالإضافة إلى ذلك تم استخدام هيكل تعريفة على أساس ثلاثة مستويات (ذروة، وسيطة، وخارج أوقات الذروة) لجدولة فترات استهلاك المعدات الكهربائية لليوم التالي بكفاءة، بحيث تظهر النتائج التي تم الحصول عليها أن تطبيق استراتيجيات (DSM) لتحسين أداء (EG)، أي أفضل قيمة لـ (LF)، كما يسمح بتحقيق كميات مذهلة من المدخرات لشركات الطاقة الكهربائية.