اقرأ في هذا المقال
تتناول هذه الدراسة انحراف التردد الكهربائي وتقلب طاقة خط الربط في مجموعات الشبكات الصغيرة متعددة المناطق (MMGCs) الموجودة على الجزر الطبيعة غير المؤكدة والمتغيرة للطاقة التي توفرها موارد الطاقة المتجددة تجعل قضايا التردد وخط الربط أكثر صعوبة وتعقيداً من نظام الطاقة التقليدي.
أهمية تنسيق المولدات وتخزين الطاقة الكهربائية
من أجل تعزيز موثوقية ومرونة الشبكات الصغيرة (MGs)، أصبح شكل التشغيل لمجموعات (MG) المترابطة المتعددة، وهي مجموعات (MG) متعددة المناطق (MMGCs)، بحيث حلاً واعداً ومجدياً، بحيث تتكامل كل شبكة ميكروية مستقلة عادةً مع توربينات الرياح (WT) والطاقة الكهروضوئية (PV) وتوليد الطاقة الحرارية وأنظمة تخزين الطاقة (ESS) والأحمال الكهربائية.
ومن خلال واجهات الطاقة الإلكترونية وخطوط الربط؛ فإنه يمكن ربطها ببعضها البعض وبناؤها في هياكل مختلفة، وعلى ما يبدو كاستراتيجية نسخ احتياطي فعالة؛ فإن (MMGCs) قادرة على تقديم بعض الدعم الضروري عن طريق خطوط الربط لضمان استقرار كل الشبكات الكهربائية الصغيرة ضد اضطرابات الأعطال المحتملة.
ومع ذلك، وبالنسبة لحالة التشغيل المستقرة، كما تصبح مشكلة تقلبات الطاقة الناتجة عن مصدر الاضطراب المتكامل، بما في ذلك (WT) و (PV) والأحمال، وهي مصدر قلق رئيسي وثابت في (MMGCs)، بحيث يمكن أن يؤدي الاختراق العالي لمصدر الاضطراب، وعدم اليقين من خرج الطاقة والقصور الذاتي المكافئ المنخفض إلى زيادة تدهور تأثيرات تقلبات الطاقة.
ومن الناحية العملية، تتمثل أهداف التحكم الأولى لـ (MMGCs) في الحفاظ على عدم وجود أخطاء ثابتة في حالة تردد النظام الكهربائي، وبصرف النظر عن استقرار التردد داخل (MMGCs)؛ فإن التنسيق الموزع بين (MMGCs) ضروري أيضاً لتعزيز موثوقية نظام (MMGCs) بأكمله.
ومع ذلك؛ فإن طاقة خط التعادل التبادلي بين (MMGCs) هي دائماً قيمة مجدولة، بحيث تكون أهداف التحكم الثانية لـ (MMGCs)، وهي تستخدم لتسهيل طاقة خط الربط، لذلك؛ فإن الدافع الرئيسي هو تسهيل تقلبات الطاقة بشكل فعال لتقليل انحراف طاقة التردد الكهربائي وخط الربط في (MMGCs) في هذا البحث.
الاقتراحات الخاصة بمسألة تقلبات الطاقة الكهربائية ضمن النظام
لاحقاً تم اقتراح طرق تحكم ضخمة لتنعيم تقلبات الطاقة، مثل نهج التحكم الكلاسيكي وكذلك مخطط التحكم الأمثل، بالإضافة الى طريقة التحكم اللامركزية وهي الطريقة القوية المعتمدة من قبل الخبراء المعنيين، ومن خلال طرق المصفوفة لنظرية التحكم في التغذية الراجعة للنظام المتعدد، تم اقتراح نهج كلاسيكي لتصميم وحدة تحكم (LFC).
لذلك قد تم وصف معيارين لتصميم وحدات تحكم تردد التحميل لتقليل مشكلة التحكم المعقدة في الأبعاد، بحيث تم تصميم وحدة تحكم مشتق تكاملي نسبي مجزأ (FOFPID) للتحكم في تردد التحميل لأنظمة القدرة المترابطة ذات المناطق الأربعة، وعلاوة على ذلك يتم استخدام خوارزمية خاصة (BIA) للبحث عن معلمات وحدة التحكم المثلى لتقليل المجال الزمني المرشح.
كما تم اقتراح طريقة ضبط لامركزية (PID) لأنظمة القدرة متعددة المناطق في البيئات غير المنظمة، كما تم تصميم وحدة التحكم (H) اللانهاية القائمة على تحسين سرب الجسيمات (PSO) ووحدة التحكم (H) اللانهائية المعتمدة على الخوارزمية الجينية (GA) واختبارها في ظل اضطرابات مختلفة.
الكتلة الدقيقة متعددة المناطق الخاصة بتنسيق المولدات
نظراً لكونها حلاً مرناً لتحسين أداء ومتانة التحكم الثانوي في (MG)؛ فإن مجموعات (MG) متعددة المناطق (MMGCs) لها العديد من تصنيفات الهيكل الواحد، والذي يعتمد على الطريقة التي ترتبط بها مجموعات (MG)، كما يتم تصنيف بنية أخرى من (MMGCs) اعتماداً على المفاتيح الثابتة الذكية إلى طوبولوجيا ثابتة وديناميكية.
كما ترتبط مجموعات (MG) الثابتة بنفس الشبكة الكهربائية بواسطة الناقل المشترك. مجموعات (MG) الديناميكية متعددة المناطق، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (1)، وهي متصلة بالشبكة الخارجية أو مترابطة مع شبكات ميكروية أخرى، مما يسمح لكل شبكة صغيرة بالحصول على دعم الطاقة من (MMGCs) بالكامل، خاصة في وضع الجزيرة، والتي تشبه نظام طاقة مترابط تقليدي متعدد المناطق.
وبالمقارنة مع الهيكل الثابت؛ فإن الهيكل الديناميكي هو بنية أكثر موثوقية لمجموعات (MG)، والتعاون بين (MMGCs) يكون ضروري لزيادة موثوقية (MMGCs) بأكملها، بحيث ستكون كل شبكة ميكروية فرعية قادرة على امتصاص الطاقة من جيرانها في حالة الطوارئ، كما أنه يتم تشكيل (MMGCs) عن طريق الربط البيني للشبكات الصغيرة المتعددة.
ومع ذلك، وأثناء التشغيل الثابت، قد يؤدي تذبذب الحمل أو تذبذب الطاقة المتقطع لـ (PV) و (WT) إلى اختلال توازن طاقة النظام، بحيث ستؤدي قوة عدم التوازن في (MMGCs) إلى تجاوز كل (MG) لنقطة تشغيل التوازن المجدولة، مما سيؤدي إلى تقلبات واسعة النطاق في تردد النظام الكهربائي وطاقة خط الربط.
توليد طاقة محرك الديزل
في جزر (MMGCs)، ونظراً لتقلبات (DGs) والأحمال الكهربائية، يعد توليد طاقة محرك الديزل أمراً ضرورياً لتزويد طاقة العجز في (MMGCs) الجزرية، بحيث يعمل مولد طاقة محرك الديزل كنسخة احتياطية، كما ويمكن أن يفي بالتوازن بين العرض والطلب على الفور، بحيث يحتوي نموذج توليد طاقة محرك الديزل على الحاكم والمولد، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (2)، وهي وظائف النقل هي نماذج القصور الذاتي من الدرجة الأولى للمحافظ ومولد الديزل.
المولدات الموزعة
من بين (DGs)، اكتسبت (WT ، PV) شعبية بسبب التطور التكنولوجي، بحيث تعتمد الطاقة الناتجة من (WT ، PV) على حالة الطقس مثل سرعة الرياح والإشعاع الشمسي على التوالي، كما يتم إعطاء وظائف النقل الخاصة بهم كتأخر من الدرجة الأولى، حيث (KW ، KS) هي الكسب الثابت لـ (TS) هما ثابت الوقت، وذلك عن طريق:
تخزين الطاقة
تلعب أنظمة تخزين الطاقة دوراً مهماً في توفير طاقة غير كافية للمركبات الفرعية (MG) في (MMGCs) بشكل فعال خلال وقت قصير جداً للحفاظ على استقرار النظام، بحيث يمكن أن يوفر تخزين الطاقة مثل المكثفات الفائقة طاقة فورية عالية خلال فترات قصيرة، ومع ذلك أثناء دورة الشحن والتفريغ؛ فإنه ينبغي النظر في التشغيل الآمن والموثوق للمكثف الفائق.
نموذج ديناميكي من (MMGCs)
تم تطوير نموذج ديناميكي لـ (MMGCs)، ونظراً لأن طاقة خرج (DGs) مثل (PV ، WT)، بحيث تتأثر بالبيئة الطبيعية، لذلك فقد تزيد (DG) كمصدر جديد للتغير من تعقيد النظام، أيضاً قد يكون التغيير المفاجئ في الحمل والإخراج المتقطع لـ (DGs) غير مرتبطين تماماً ببعضهما البعض أو يؤدي إلى تضخيم بعضهما البعض أو في بعض الأحيان قد يلغي كل منهما الآخر.
في هذه الدراسة، تم تصميم استراتيجية التحكم اللامركزية القوية في التمليس لتقلب طاقة خط الربط وانحراف التردد في جزر (MMGCs)، بحيث تتكون استراتيجية التحكم اللامركزي القوي في “النطاق الناعم” من حلقة التحكم في المولد الكهربائي وحلقة التحكم في تخزين الطاقة، كما يتم تنفيذ حلقة التحكم في المولد بواسطة (MSC) يتم استخدام التحكم القوي (H2 / H∞) المختلط لتحسين التدوير مع وضع قطب إقليمي لـ (MSC).
