الهندسة الكهربائية

تطورت تقنيات الدوائر الكهربائية المتكاملة (GaN) بشكل كبير خلال السنوات الأخيرة، حيث أن الميزة البارزة لترانزستورات (GaN) عالية الحركة الإلكترونية (HEMTs)، كذلك كثافات الطاقة الناتجة التي لا مثيل لها.

تقدم التحليلات الهندسية عادةً مخططاً للتحكم التنبئي (MPC) للنموذج القائم على الرتبة لمحولات مصدر الجهد (VSCs) التي تعمل في شبكة ميكروية منخفضة الجهد ومجتمع التيار المتردد مع طوبولوجيا متغيرة ديناميكياً.

تحدث بالعادة مشكلات جودة الطاقة والاستجابة الديناميكية الرئيسية في (MGs) بسبب قدرة "التوصيل والتشغيل" لعدد كبير من (DGs) والأحمال الكهربائية المتعددة، بحيث يؤدي الانتقال من الوضع المتصل بالشبكة إلى وضع الجزيرة والعكس.

حثت التطورات الحديثة في توليد الطاقة المتجددة وإنترنت الأشياء (IoT) على إدارة الطاقة لدخول عصر إنترنت الطاقة (IoE)، بحيث تتبنى (IoE) عدداً كبيراً من منشآت توليد الطاقة الموزعة.

بالعادة يتم تطبيق النظام المحسن للتوازن (EO)، وذلك لتصميم شبكة هجينة لتغذية الكهرباء للداخلة، وكمنطقة معزولة تم اختيار (EO) لتصميم نظام (microgrid).

نظراً للتوسع في أسواق الكهرباء المعاد هيكلتها وبالتالي اقتراب تشغيل شبكة الطاقة من هوامش ديناميكية وثابتة؛ فقد تم زيادة احتمال عدم الاستقرار العابر بشكل ملحوظ لتقليل مخاطر عدم الاستقرار العابر.

بالعادة لا يتم الإبلاغ عن خسائر الشبكة الكهربائية على هامش استقرار الجهد (VSM) لنظام النقل بشكل شامل حتى الآن، لكن يتم التركيز نظرياً في تأثير هذه العوامل على (VSM).

تتغير طبيعة وخصائص أنظمة التوزيع باستمرار مع زيادة اختراق موارد الطاقة الموزعة، ومع هذا أصبحت الحاجة إلى فحص تفاعل النقل والتوزيع الكهربائي (T&D) أثناء تقييم أمان الجهد أمراً كبيراً.

بالعادة يتم تحديد الحد الأدنى لتيار الرحلة لكل قاطع، بحيث يشمل إجراء الاختبار متطلبات رحلة الحمل الكهربائي الزائد الأساسية للمعيار المعمول به.

الشرط الأساسي لانهيار الفجوة وإشعال القوس لقاطع دائرة الجهد الكهربائي المنخفض هو أن الجهد بين جهات الاتصال يصل إلى الجهد الحرج.

تركز المحاكيات الهجينة الحديثة أو المحاكيات المشتركة لنظام الطاقة الكهربائية على الميزات العلمية والبحثية لاقتراح وتطوير محاكيات جديدة وأكثر دقة، والتي تؤسس نهجاً واحداً للنمذجة الهجينة.

وفقاً لظروف السوق؛ فإنه يمكن لـ (BESS) تقليل تكاليف البناء الإضافية من خلال تحقيق ربح بناءً على فارق التوقيت في تكلفة الكهرباء، ومن أجل الحجم المناسب لسعة المحطة الفرعية.

أدى التطوير الأخير وتقليل التكلفة في تقنية الكهروضوئية إلى تغيير هيكل نظام الطاقة، بحيث تتزايد مشاركة توليد الطاقة الكهروضوئية، كما ويزداد حجم كل مزرعة كهروضوئية.

تولد المحولات متعددة المستويات المتتالية (MLIs) جهد خرج باستخدام وحدات طاقة متصلة بالسلسلة تستخدم تكوينات قياسية لمكونات الجهد المنخفض.

نظراً لأن استراتيجية التفريغ القائمة على اللف تستخدم مقاومة المحرك لتبديد الطاقة الإضافية؛ فإن قوة التفريغ تعتمد بشكل أساسي على التيار في المحرك.

مع الانتشار المتزايد للطاقة المتقطعة والتطور السريع لتكنولوجيا الشبكة الذكية، حظي أمن وكفاءة إنشاء المحطات الفرعية وصيانة البنية التحتية الكهربائية باهتمام واسع النطاق.

تعد مراقبة المنطقة الواسعة (WAM) أحد أهم التطورات الجديدة في أنظمة الطاقة الحديثة، وذلك من خلال التطورات في تقنية القياس المتزامن وإنشاء وحدات قياس الطور (PMUs)،

بالمقارنة مع الآلات الكهربائية المتزامنة ذات "المغناطيس الدائم" ثلاثية الطور (PMSMs)؛ فإن أنظمة (PMSM) متعددة الأطوار ذات الفتحة المركزة ذات الفتحة الجزئية (FSCW).

مع النمو السريع في توليد الطاقة الكهروضوئية، أصبح خطر الصواعق على المنشآت الكهروضوئية يُنظر إليه باهتمام كبير، كما أن التركيبات الكهروضوئية عرضة لضربة البرق.

مدفوعاً بالطلب المتزايد على مخططات نقل الطاقة السائبة، يرتفع عدد الموصلات البينية (HVDC) القائمة على تقنية محول مصدر الجهد (VSC) بشكل مستمر.

يُطلب من المرافق الكهربائية بشكل متزايد تقليل انقطاع التيار الكهربائي حيث أن معظم الخسائر الاقتصادية للعميل بسبب فترات الانقطاع الأطول التي تسببها الأعطال،

لا يتأثر نطاق التشغيل وحساسية الحماية عن بعد بشكل مباشر بوضع التشغيل لنظام نقل الطاقة الكهربائية، لذلك يمكن أن تلبي الحماية عن بعد متطلبات أنظمة الطاقة الحديثة.

تعد أنظمة التأريض الكهربائية مهمة في خلق بيئة آمنة للمشغلين البشريين والمعدات في ظل ظروف عابرة، بحيث يجب تأريض التركيبات الكهربائية لعدة أسباب.

تتحكم محولات تحول الطور أو منظمات زاوية الطور (PARs) في تدفق طاقة الحالة المستقرة في خطوط النقل المتوازية وأحياناً توصل شبكتين مستقلتين.

يتمتع ناقل التيار المستمر ذو الجهد العالي (HVDC) القائم على المحول متعدد المستويات (MMC) بإمكانية جيدة في مجالات تكامل الطاقة المتجددة والتوصيل البيني غير المتزامن.

يطرح تطوير مشاريع التيار المباشر المرنة ذات الجهد العالي (HVDC) متطلبات عاجلة لتقنية قاطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي (DC)، بحيث يعد قاطع الدائرة (DC) المتحكم فيه بالكامل.

نظراً لأن المجتمعات يزداد اعتمادها على التوافر المستمر للطاقة الكهربائية عالية الجودة؛ فإن المرافق الحيوية محمية بشكل متزايد بواسطة مصفوفات من المولدات الاحتياطية.

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.

يجب أن تكون مخططات حماية المنطقة الواسعة أكثر ذكاءً للتعامل مع التحديات الجديدة، حيث أصبح هيكل نظام الطاقة أكثر تعقيداً جنباً إلى جنب مع تطوير الأجيال الموزعة.

أدى الانخفاض المستمر في تكلفة توليد الطاقة الكهروضوئية إلى تعزيز النمو السريع للمنشآت الكهروضوئية، لذلك من المتوقع أن تكون الطاقة الشمسية إحدى الطاقات المهيمنة في المستقبل.