الهندسة الكهربائية

يواجه مشغلو أنظمة الطاقة اللامركزية أو المجمعون أو الموردون أو المديرون أو أصحاب المصلحة الآخرون تحديات من خلال المواجهات، والتي تختلف من عدة إمدادات كهرباء غير كافية لزيادة الاستهلاك.

البنى التحتية الحيوية هي أنظمة مترابطة تتطور باستمرار، وفي كثير من الأحيان يكون تطورها بطريقة تقوي أو تخلق ترابطات جديدة، ومع استمرار تطور المناطق الحضرية.

تم توجيه الاهتمام المتزايد مؤخراً نحو تحليل أنظمة الطاقة ثلاثية الطور من حيث مكونات إطار الطور، بحيث يمكن تبرير هذا الاتجاه من خلال الاهتمام الأكبر بالنمذجة التفصيلية لأنظمة التوزيع.

تدفع الاهتمامات البيئية إلى الاستبدال المستدام لوحدات التوليد التقليدية، مثل المولدات المتزامنة (SGs) بواسطة المولدات القائمة على العاكس (IBGs)، ولا سيما الوحدات الكهروضوئية (PV).

شهدت تكنولوجيا توليد وتسخير طاقة الرياح نمواً سريعاً في الاستجابة للمخاوف البيئية المتزايدة حول العالم، وفي عام (2015م) سجلت صناعة الرياح في جميع أنحاء العالم.

أدت الزيادة الهائلة في التنمية الحضرية إلى مشكلة صعبة تتعلق بإدارة استهلاك الطاقة في قطاع الطاقة الكهربائية، وعلى وجه الخصوص في البلدان التي تكون فيها درجات الحرارة مرتفعة للغاية.

توفر متطلبات الطاقة المتزايدة باستمرار لشبكات الطاقة الحديثة، بما لا يدع مجالاً للشك، ودليلاً على ضرورة إدارة موارد الطاقة بأقصى قدر من الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة.

السبب في تخطيط توسيع نظام الطاقة هو تحديد مخطط تخطيط اقتصادي يخدم بشكل كاف الحمل الكهربائي المتوقع في أفق معين، ومن أجل الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

يعتبر محول الحالة الصلبة (SST) نموذجاً أولياً لجهاز توجيه الطاقة، والذي من المتوقع أن يكون له تطبيقات واسعة في شبكات الطاقة الذكية المستقبلية، وذلك على عكس المحولات المغناطيسية.

يعتبر المكثف الفائق هو نوع من أجهزة تخزين الطاقة مع ميزات كثافة الطاقة العالية والعمر الطويل ونطاق درجة حرارة العمل الواسع، بحيث يستخدم نظام تخزين الطاقة القائم على المكثف الفائق على نطاق واسع في نظام الطاقة المتجددة

من المطلوب أن يكون التحكم في التوليد الموزع (DG) مرن وموثوق به للغاية للاتصال بالشبكة بكفاءة، بحيث تلعب المفاتيح الذكية دوراً رئيسياً في التحكم في (DG) ودمجها في شبكة الطاقة

يتم تقديم طريقة تخطيط آلية عملية جديدة لشبكة توزيع الجهد المتوسط مع مراعاة استكمال الحمل المميز وتقسيم مصدر الطاقة لحل مشاكل حجم الشبكة الكهربائية الكبير وانخفاض نسبة استخدام المعدات

في النهاية؛ فإن الحل المقترح القائم على العوامل والكتل هو نهج هجين مرن (مركزي ولا مركزي) لمشكلة الاستعادة المعنية بخدمة توفير المركزية بواسطة عامل كتلة واحد.

يعد البحث عن أنظمة الطاقة المتجددة بنسبة (100٪) ظاهرة حديثة نسبياً، بحيث بدأ العمل به في منتصف السبعينيات وكان مدفوعاً بالارتفاع الهائل في أسعار النفط منذ منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

في السنوات الأخيرة، ومع زيادة معدل تغلغل التوليد الموزع (DG)؛ فقد تم تطوير التشغيل الاقتصادي للشبكة الكهربائية الصغيرة (MG) بالكامل، لكن نظام استهلاك الطاقة القائم على الطاقة الأحفورية.

لقد تطورت شبكات الكهرباء الذكية إلى نظام بيئي فيزيائي أكثر تعقيداً للبنية التحتية مع شبكات اتصالات متكاملة ومصادر جديدة خالية من الكربون لتوليد الطاقة وأنظمة مراقبة وتحكم متقدمة.

في السنوات الأخيرة ومع التطور السريع للطاقة المتجددة؛ جذبت الشبكة الصغيرة التي تعمل كنظام اقتران متعدد الطاقة المزيد والمزيد من الاهتمام، كما أن هناك اتجاه متزايد يجب القلق بشأنه

في السنوات الأخيرة، تم تكريس الكثير من الاهتمام لتطوير وتطبيقات تقنيات الشبكة الذكية، وذلك مع التركيز بشكل خاص على الموارد المرنة مثل المولدات الكهربائية الموزعة (DGs) وتخزين الطاقة والأحمال النشطة.

في العادة يقع التحقيق التجريبي لنشاط تفريغ الهالة لزيت البونجا تحت تأثير المجال المغناطيسي المحلي وملامح الجهد الكهربائي المختلفة، والتي تشمل جهد التيار المتردد والتيار المستمر.

أدى الاستنفاد السريع للوقود الأحفوري بسبب الطلب المتزايد على الطاقة إلى اهتمام عالمي لتحسين كفاءة تحويل الطاقة، ومع ذلك لا يزال تحويل الطاقة في محطات توليد الطاقة من الوقود الأحفوري.

يتكون الإعداد المرجعي لمعايرة النظام لأنظمة قياس خسارة المحولات الصناعية (TLM) من ثلاثة مكونات رئيسية، مثل مقسم جهد ومحول تيار ومقياس طاقة، كما ويجب ألا تزيد إزاحات الطور عن (10 μrad).

تؤدي التطورات المتزايدة لعمليات التصنيع المضافة إلى زيادة الاهتمام بإمكانيات وطرق مراقبة العمليات ذات الصلة، بحيث تضمن هذه الأساليب تحسين جودة العملية وزيادة فهم عملية التصنيع.

تظهر زيادة الطلب على الطاقة وتشجيع توليد الطاقة المتجددة أهمية التوليد الموزع (DG)، بحيث تعتبر الخلايا الكهروضوئية (PV) مصدراً للتوليد الموزع، حيث إن دمج وحدة (PV-DG) في الشبكة له تأثير كبير.

يعمل العالم على دمج مصادر الطاقة المتجددة بسرعة في أنظمة الشبكات الحالية، ومع ذلك؛ فإن الطبيعة غير المتوقعة لمصادر الطاقة المتجددة وملفات تعريف الحمل غير المؤكدة.

في السنوات الأخيرة، أدى ظهور الشبكات الصغيرة التي تحتوي على عدد كبير من مصادر الطاقة المتجددة إلى ظهور بعض التحديات الأساسية في التحكم في تجارة الطاقة وتنسيقها وإدارتها.

يتم تقديم أجهزة الاستشعار القائمة على مرنان الحلقة المشقوقة (CSRR) للتوصيف الكامل للمواد المغناطيسية العازلة، بحيث تم تصميم المستشعر الأول المقترح عن طريق تحميل خط (microstrip).

اكتسبت الآلات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSM) شعبية متزايدة في السنوات الأخيرة بسبب استخدامها المكثف في الأجهزة المنزلية والمركبات الكهربائية أو الهجينة وتوليد طاقة الرياح.

يعد استشعار التيار الكهربائي المعزول أمراً أساسياً في العديد من السياقات، بما في ذلك إلكترونيات القدرة والسيارات والمباني الذكية، ومن أجل تلبية متطلبات التطبيقات الحديثة.

تواجه مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والعديد من العقبات، بما في ذلك انكماش الطاقة، حيث تتجاوز الطاقة المولدة الطلب المحلي ويجب خفض الإنتاج بسبب قدرة النقل المحدودة.

تظهر الحاجة الى المزيد من تحليل الاختلافات في التوزيعات الكهربائية لقواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض تحت أنواع مختلفة من الإشعال، وكذلك إجراء عمليات محاكاة للنطاق الكهربائي.