نظام التردد الكهربائي المحسن على أساس PI-LADRC

يُقترح تنظيم التردد الكهربائي المحسن (IFR) لنظام القدرة الهجين المترابط بموجب سيناريو غير منظم، بحيث يتكون نظام الاختبار الذي تم تحليله من نظام الطاقة الحرارية ومحطة الغاز الحيوي والتوليد الموزع (DG)، كذلك تم فحص تأثير تكامل مصادر الطاقة المتجددة (RES) من خلال النظر في نظام (DG) مع توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

تحليل نظام التردد الكهربائي المحسن على أساس PI-LADRC

في الوقت الحاضر، يتأثر نظام الطاقة في الغالب بالمرافق المتكاملة رأسياً (VIUs)، بحيث تمتلك المرافق أنظمة توليد ونقل وتوزيع خاصة بها، حيث إنها توفر الطاقة للمستهلكين وفقاً لمعايير التحكم في التوليد التلقائي (AGC)، كما ترتبط وحدات (VIU) مع بعضها البعض على مستوى جهد النقل، كما أثبت (AGC) نجاحه في وحدات (VIU) وأدى إلى تطوير نظام طاقة جديد معاد هيكلته (غير منظم) يحافظ على المفاهيم الأساسية لـ (AGC).

كما تشكل سياسات السوق والأرباح الاقتصادية وتحسين جودة الخدمات للمستهلكين إزالة الضوابط، وفي ظل نظام غير منظم؛ تعمل شركات التوليد (GENCOs) وشركات التوزيع (DISCO) وشركات النقل (TRANSCOs) جنباً إلى جنب مع مشغلي الخدمة المستقلين بشكل مستقل وبالتالي يتم تصميمها بشكل منفصل.

كذلك تمتلك شركات التوزيع عقوداً مع شركات (GENCO) لتزويد الطاقة الكهربائية، كما وتنعكس هذه العلاقة التعاقدية في مصفوفة مشاركة (DISCO)، وفي هذا الهيكل الجديد؛ فإنه من المفترض أن يكون (AGC) أكثر مسؤولية من أجل قمع آثار الانحراف في الطلب التعاقدي للحفاظ على جودة الخدمات.

أيضاً تمت دراسة نظام الطاقة المحرر من قبل الباحثين بشكل كبير وتم إجراء مناقشات ملحوظة بشأن(AGC) لنظام الطاقة المترابط (بمعنى VIUs)، كذلك قد فسرت على نطاق واسع إلغاء التنظيم في نظام الطاقة، كما تم الكشف عن الانتقال من نموذج تقليدي (VIUs) إلى نموذج جديد (صناعة متكاملة أفقياً)، وذلك جنباً إلى جنب مع حالات تحرير مختلفة في نظام (AGC) وتقنية التحكم الخاصة به.

كما شهد نظام الطاقة العديد من التطورات مثل تكامل المصادر المتجددة والتوليد الموزع والمركبات الكهربائية والذكاء الاصطناعي وما إلى ذلك، كما أن التوليد الموزع (DG) هو مصدر طاقة صغير مثبت بالقرب من نقطة التحميل، لذلك قد تتكون من مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة، مثل أنظمة طاقة الرياح والأنظمة الكهروضوئية وأنظمة الديزل وخلايا الوقود والمكثفات الفائقة وما إلى ذلك، بحيث يساعد (DG) على توفير الطاقة للمناطق النائية حيث يكون نقل الطاقة عبر الشبكة الكهربائية غير اقتصادي.

النظام الكهربائي متعدد المناطق قيد التحقيق والتحسين

دراسة (AGC) غير المنظمة: يتألف نظام الطاقة المحرر من ثلاثة أنواع من المعاملات، وهي المعاملات القائمة على المجمعات (أحادية الجانب) والثنائية ومخالفة العقد، والتي تعمل وفقاً لمعايير (AGC)، والغرض من (AGC) هو التأكد من أن تردد النظام يظل ضمن نطاق محدد وأن تدفق طاقة خط الربط قريب من قيمته المجدولة وأن التشغيل الاقتصادي لوحدات التوليد قد ساد.

وفي صفقة أحادية الجانب؛ فإنه يمكن لشركات التوزيع في منطقة معينة شراء الطاقة بسعر تنافسي من (GENCO) في نفس منطقة التحكم، وفي المعاملات الثنائية؛ فإنه يحق لشركات التوزيع شراء الطاقة من (GENCO) في أي منطقة من خلال خطوط الربط. تقوم (GENCOs) بالإبلاغ عن الاتفاقية التعاقدية مع شركات التوزيع إلى مشغل النظام المستقل (ISO) وتشرف باستمرار على توفير الطاقة المطلوبة لشركات التوزيع حتى تقل عن القيمة المتعاقد عليها.

تصميم جوانب نموذج نظام الطاقة الكهربائية غير المنظم

يتم تبرير فعالية (QO-AEFA) ووحدة التحكم المقترحة في نظام اختبار وهما منطقتان مترابطتان في نظام طاقة غير منظم، كما يتم عرض مخطط مبسط لنظام الاختبار في الشكل التالي (1)، بحيث يتم مشاركة خرج وحدة التحكم بواسطة (GENCOs) وفقاً لعامل مشاركة [ACE (apf)]، كما تعتبر (apf) لـ (GENCO-1) إلى (GENCO-6) هي (apf1 = 0.5)، (apf2 = 0.3)، (apf3 = 0.2)، (apf4 = 0.5)، (apf5 = 0.3)، (apf6 = 0.2) على التوالي.

وبالنسبة الى محطة توليد الطاقة الحرارية؛ فإنه يتكون من محافظ وتسخين التوربينات. بحيث تعتبر القيم غير الخطية مثل (GDB ،BD ،GRC)، كما تبلغ نسبة (GRC 10٪) في الدقيقة أي (0.0017 pu / ثانية)، بحيث يمكن تحقيق نموذج وظيفة النقل لمحطة الطاقة الحرارية في الشكل التالي (2-a) وديناميكيات الغلاية بالشكل (2-b).

حيث أن:

(Tg ،Tt): يمثل ثابتاً زمنياً لمحافظ البخار والتوربين.

(Kr ،Tr): يمثل معامل إعادة تسخين التوربينات البخارية وثابت الوقت.

(Ng1 ،Ng2): هما معاملات النطاق الميت.

(K1 ،K2 ،K3): هي معلمات النظام الكهربائي.

(KIB ،TIB ،TRB): هي الكسب المتكامل للغلاية ونسبة الكسب النسبي المتكامل وثابت زمن معوض تأخر الرصاص على التوالي.

(TD ،TF): هي تأخير إطلاق الوقود وثابت زمن الوقود على التوالي.

(CB): إلى ثابت وقت تخزين الغلاية.

التصميم الخاص بالطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح

الطاقة القادمة من الشمس في شكلين، وهما الطاقة الضوئية والطاقة الحرارية، بحيث تستخدم (SPV) الطاقة الضوئية للشمس وتحولها إلى طاقة كهربائية، كما ينتج النظام الكهروضوئي تياراً مباشراً يتم تحويله إلى تيار متردد باستخدام محول إلكتروني، كذلك تتكون الآلية من وحدة شمسية وملحقات كهربائية أخرى، بحيث يمكن توصيل (SPVs) بالشبكة أو يمكن أن تكون بمثابة نظام مستقل. يمكن تحقيق وظيفة النقل من الدرجة الأولى لـ (SPV).

أما بالنسبة الى طاقة الرياح؛ فإن هناك آلية تعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى كهرباء، لذلك قد تعمل المناطق الجغرافية التي تتمتع بسرعة رياح عالية كموقع مناسب لتركيب (WTS)، كما يوجد في (WTS) توربينات رياح ومولد (تحريضي أو متزامن) وترتيب تروس وأجهزة إلكترونية للطاقة.، بحيث يمكن إعطاء وظيفة التحويل من الدرجة الأولى لنظام (WTS.

وعلى صعيد آخر يعتمد تشغيل (DEG) على مبدأ “دورة كارنو”، بحيث يتكون من جزئيين، وهما محرك ديزل ومولد كهربائي لإنتاج الكهرباء، أما داخل الحجرة الأسطوانية؛ فإنه يتم ضغط الهواء بضغط عالٍ ويستخدم الديزل كوقود للاحتراق داخل الأسطوانة.

وفي النهاية تم فحص السلوك الغزير للتحكم في التوليد التلقائي مع المصادر التقليدية وكذلك التوليد الموزع والتحقيق في تنظيم التردد المحسن مع الظروف والسيناريوهات المختلفة لإلغاء الضوابط، كما يتم فحص وحدات (DG) بشكل شامل لظروف الطقس العشوائية وتغيرات الحمل العشوائية، ومن أجل التحليل الواقعي لإطار (AGC)؛ فإنه يتم أيضاً النظر في العوامل غير الخطية، مثل (GDB ،GRC) جنباً إلى جنب مع ديناميكيات الغلاية والتحقيق فيها.

كذلك تم اقتراح وتطبيق تطبيق جديد ومبتكر لوحدة التحكم (Fuzzy PI) و (LADRC) بنجاح لنظام الاختبار المدروس، وعلاوة على ذلك يتم التعامل مع المركبات الكهربائية في نظام (AGC) المقترح لتحقيق الطلب غير المتعاقد عليه والذي يظهر نتائج واعدة ومشجعة، أيضاً تم اقتراح خوارزمية (QO-AEFA) جديدة للحصول على معلمات الكسب الأمثل المختلفة لوحدات التحكم المستخدمة المقصودة للنظام الذي تم اختباره، كذلك تم اعتبار (ITAE) كوظيفة موضوعية لنموذج (AGC) المقترح.