في السنوات الأخيرة، حظيت المخاوف بشأن التلوث البيئي وأزمة الطاقة باهتمام أكبر ودفعت إلى تطوير تكامل الشبكة من أجل الطاقة المتجددة، والتي يمكن أن تتجنب بشكل فعال أوجه القصور في الاستخدام المفرط لتوليد الطاقة التقليدية
يساعد المولد الحثي ذو التغذية المزدوجة مع المكثف الفائق في تعزيز القصور الذاتي للنظام، وفي الوقت نفسه، تعد خصائصه الهيكلية أكثر ملاءمة لطوبولوجيا شبكة الطاقة بدون خطوط اتصال
تُصنف الصين حالياً كأكبر مصدر لانبعاث غازات الاحتباس الحراري في العالم، وفي عام (2013)م، بحيث بلغت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الصين حوالي (10) مليارات طن متري.
مع تطوير توليد الطاقة الموزعة على جانب الطاقة والشبكات الصغيرة؛ زاد التنوع وعدم اليقين في مصدر الطاقة وجانب الحمل الكهربائي، كما وأصبحت سيناريوهات التشغيل أكثر تعقيداً.
يأتي الاستخدام المتزايد لمصادر الطاقة المتجددة لمكافحة تغير المناخ مع التحدي المتمثل في اختلال توازن الطاقة وقضايا عدم الاستقرار في شبكات الطاقة الناشئة.
لا تزال الكوارث الطبيعية ولا سيما العواصف هي النقطة المعرضة للخطر في البنية التحتية للكهرباء باعتبارها واحدة من أكثر أنظمة شريان الحياة أهمية وذات أهمية قصوى في حياتنا اليومية
في العقدين الماضيين، زاد عدد استراتيجيات التخطيط لصيانة أنظمة الطاقة بشكل كبير. ومع استمرار نمو الاعتماد المجتمعي على البنية التحتية لنظام الطاقة.
أدى التطور السريع لتقنيات إنترنت الأشياء إلى تفاعل معقد بين الأنظمة السيبرانية والأنظمة الفيزيائية، بحيث تقف الشبكات الذكية كتطبيق نموذجي لتقنيات إنترنت الأشياء.
يعتبر النمو الاقتصادي وزيادة عدد السكان يدفعان الطلب على الكهرباء، كما يعد استخدام الطاقة في المباني السكنية والتجارية عاملاً رئيسياً في النمو،
مع زيادة نشر الطاقات المتجددة، واجهت أنظمة الطاقة الحديثة العديد من التحديات فيما يتعلق بتصميم النظام وتشغيله والتحكم فيه، كما أصبحت ضرورة اكتشاف وحدات تحكم جديدة.
مع وجود المزيد من المصادر المتجددة (البديلة الموزعة) والأحمال التي يمكن التحكم فيها وأنظمة تخزين الطاقة، أصبحت إدارة الجهد واحدة من أكثر القضايا أهمية في شبكة التوزيع الذكية.
يستلزم الاتصال بشبكات توزيع الطاقة النشطة للعدد المتزايد من منشآت الطاقة الكهروضوئية (PV) التغلب على العديد من التحديات التقنية لمشغلي أنظمة التوزيع (DSOs).
يعد المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM) جذاباً لمجموعة متنوعة من التطبيقات، وذلك نظراً لكفاءته العالية وكثافة طاقته، وفي بعض التطبيقات الهامة.
يمكن أن يؤدي استخدام خصائص المصدر والتحميل لنظام تخزين الطاقة إلى تقليل التقلب والعشوائية لتوليد الطاقة المتجددة وجعل توليد الطاقة المتجددة أسهل لنظام الطاقة.
كما يستخدم المقبس اتصالاً لاسلكياً وذاكرة لتخزين البيانات الأولية، بحيث تُستخدم أيضاً دارات تكييف الإشارة الخاصة لأخذ عينات من جهد الخط وبيانات التيار والترحيل.
نما الاتجاه العالمي لاستهلاك الطاقة الكهربائية بشكل كبير في السنوات الأخيرة بسبب التنمية الاقتصادية والزيادة السكانية، ومع ذلك يحاول منظمو المرافق تقليل استهلاك المستخدم النهائي.
من أهم الأهداف التكنولوجية العالمية في هذا القرن تحقيق أنظمة طاقة كهربائية محايدة الكربون، لذلك لن يقلل هذا من التلوث وآثار الاحتباس الحراري.
تتعرض أنظمة الطاقة لمجموعة كبيرة من الاضطرابات أثناء العمليات اليومية، كما يمكن أن تؤدي الاضطرابات الشديدة مثل فقد المولد الكبير أو عطل ثلاثي الأطوار.
ينتج دخول الشبكات الصغيرة (MGs) إلى أنظمة الطاقة عن التحديات، مثل الموثوقية المتزايدة والقضايا البيئية والطلب المتزايد على الطاقة في أنظمة الطاقة نفسها.
يتم استخدام المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSM) في مجالات أجهزة التيار المتردد، بحيث تتمتع (PMSM) بالعديد من المزايا، بما في ذلك الأحجام الصغيرة والهياكل البسيطة.
اجتذبت محولات مصدر الجهد الكهربائي "متعدد المستويات" (VSCs) الكثير من الاهتمام وهي مقبولة على نطاق واسع لتطبيقات الطاقة العالية ذات الجهد المتوسط على مدى العقود الثلاثة الماضية.
التشجير الكهربائي هو عبارة عن أنابيب مجوفة تنمو في "عزل بوليمري" تحت ضغط عالٍ للمجال الكهربائي، حيث أن هذه الظاهرة هي أحد الأسباب الرئيسية لانهيار المواد العازلة الصلبة.
ركزت الإنجازات الصناعية للعقد الماضي على تطوير المحركات الكهربائية التي يجب أن تكون أكثر موثوقية ويجب أن تؤدي عملية آمنة وحرجة ومستمرة، وفي حالة حدوث عيوب إلى حد ما.
مع زيادة الأحمال غير الخطية والمحولات الإلكترونية للطاقة في الشبكة الكهربائية، أصبحت مشكلة جودة الطاقة قضية حيوية في البحث الحالي حول شبكة التوزيع الذكية.
مع تزايد عدد أجيال الطاقة المتجددة التي تتضمن الكثير من أجهزة إلكترونيات القدرة التي لا توفر القصور الذاتي في نظام شبكة الطاقة، بحيث تنخفض نسبة المولدات المتزامنة.
يتم استبدال محطات الطاقة التقليدية أو زيادتها بشكل متزايد بمصادر الطاقة المتجددة (RESs) لمقارنة انبعاثات الكربون، ولسوء الحظ؛ فإن الطبيعة المتقطعة للـ (RESs).
يوفر الاعتماد السريع لأحمال الاستخدام النهائي المتصلة فرصة للوصول إلى مستويات غير قابلة للتحقيق سابقًا من كفاءة الطاقة وتكامل الطلب الديناميكي مع عمليات الشبكة الكهربائية.
في السنوات الأخيرة، وبدعم من السياسات، كما نمت القدرة المركبة لطاقة الرياح بسرعة في الصين، ومع ذلك؛ فإن ظاهرة التخلي عن طاقة الرياح خطيرة.
الشبكات الصغيرة (MGs) هي أنظمة إلكترونية فيزيائية (CPSs)، حيث النظام المادي عبارة عن نظام طاقة صغير يدمج موارد الطاقة الموزعة ومعدات توزيع الطاقة والأحمال،
يتطلب تقدير صحة المحولات مراقبة حرارية لعزل اللف عن طريق تتبع الأنشطة الأولية، كما أن هذه العيوب الأولية في المحولات ترتفع تدريجياً مع مرور الوقت وإذا لم يتم اتخاذ الإجراءات اللازمة.
