الهندسة الكهربائية

مع تطوير توليد الطاقة الكهروضوئية (PV)، تم فحص التقنيات ذات الصلة بشكل كامل وتطبيقها على نطاق واسع، بحيث تحتوي محولات مصدر الجهد (VSI) على تقنيات تطبيق أكثر نضجاً.

في أنظمة إمداد طاقة الجر التقليدية (TPSSs) التي تتبنى مفاصل منفصلة، توجد مشكلات تتعلق بجودة الطاقة، مثل تيار التسلسل السلبي والتوافقيات والقوة التفاعلية.

مع استمرار انتشار الأنظمة الكهروضوئية على الأسطح ووحدات تخزين الطاقة المنزلية في الأماكن السكنية، يتغير مشهد أنظمة التوزيع بسرعة،

في صناعة الطاقة الكهربائية، يعد التزامن الزمني لبيانات القياس أحد المتطلبات الأكثر أهمية لأنظمة مراقبة المنطقة الواسعة لأنه يتيح تحديد زوايا الطور لجميع التفرعات.

يؤدي التوسع المستمر في نظام الطاقة إلى إنشاء بنية معقدة بشكل متزايد لشبكة الطاقة، كما ويزداد الأمر تعقيداً بسبب ظهور خطوط الربط بين الأقاليم.

بالنسبة لأنظمة النقل المكهربة (النقل الإلكتروني)؛ فإنه يمكن للمحركات متعددة المراحل أن توفر أداءً وموثوقية أعلى من المحركات ثلاثية الطور، ولكنها أيضاً تجلب المزيد من التحديات.

بدافع من الجوانب التكنولوجية والاقتصادية والبيئية، كما يتزايد تكامل موارد الطاقة المتجددة في شبكات الطاقة على مستوى العالم، بحيث ترتبط معظم وحدات الطاقة المتجددة.

يكتسب مفهوم (Microgrids-MGs) زخماً كبيراً كحل رئيسي وفعال من حيث التكلفة لدمج موارد الطاقة الموزعة (DERs) في شبكات الطاقة الكهربائية.

تعتبر محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة (SHPs) هي مصادر طاقة متجددة معروفة بإنتاج طاقة متوقع، على الأقل على المدى القصير، وذلك مقارنة بأنواع أخرى من مصادر الطاقة المتجددة.

نظراً لأن الدول المختلفة تولي اهتماماً كبيراً لحماية البيئة واستخدام الموارد؛ فإنه يتم دمج نسبة عالية من الطاقة الجديدة باستمرار في نظام الطاقة.

تم تعزيز الإقبال الكبير على الطاقة الكهروضوئية على الأسطح من خلال السياسات الحكومية وخطط الدعم في العديد من البلدان في أوروبا وخارجها.

مع الموثوقية المعززة للأجهزة الإلكترونية للقدرة؛ فإنه تم تحسين مستوى الاستقرار والجهد لنقل التيار المباشر "تدريجياً" وتم التعرف على تقنية نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC).

لقد تطور توليد طاقة الرياح بسرعة في السنوات الأخيرة، وذلك وفقاً لتقرير عالمي لطاقة الرياح صادر عن المجلس العالمي لطاقة الرياح، بحيث بلغ إجمالي السعة العالمية لطاقة الرياح.

من المعروف أن إنترنت الأشياء كان بمثابة تقنية تمكين أخرى لأنظمة الطاقة الكهربائية، وذلك مع زيادة قدرات الاستشعار والاتصال والتحكم، بحيث يواجه نظام الطاقة أيضاً مشكلات أمنية أكثر خطورة.

مع الاختراق المتزايد لموارد الطاقة المتجددة والمعلومات المتقدمة والبنى التحتية للتحكم وأنظمة الطاقة الحالية التي تدمج الشبكات الكهربائية متعددة المصادر وشبكات المعلومات المتعددة.

بدءاً من إنشاء أول محطة للطاقة الحرارية في عام 1875م؛ فقد أصبحت أنظمة الطاقة الحديثة الأكبر ومن بين أكثر الأنظمة التي صنعها الإنسان تعقيداً.

النمو السكاني والتقدم في التقنيات والاقتصاد الاجتماعي هو إلى حد كبير، مما أدى إلى زيادة الطلب من العقود القليلة الماضية على استهلاك الطاقة والمواد.

سمح دمج التقنيات الجديدة في شبكات التوزيع الكهربائية، مثل موارد الطاقة الموزعة (DER) والبنية التحتية المتقدمة للقياس (AMI)، وذلك بتشغيل الشبكة الديناميكي والحديث.

في السنوات الأخيرة، كانت هناك محاولات عديدة لتوفير الطاقة من خلال تصور مقدار استهلاك الطاقة في المنزل والتحكم في المعدات المستهلكة للطاقة مثل مكيفات الهواء.

قد تحدث مجموعة متنوعة من الاضطرابات في أنظمة الطاقة، مثل الأحداث الطبيعية المتطرفة وأعطال الدائرة القصيرة وفشل المعدات وسوء التشغيل.

يجب أن يقلل التصميم الجديد لمحرك تحريضي لتشغيل آلة صناعية من الخسائر في قلب المحرك والملفات، كما أنه يمكن تحقيق الحد من الخسائر الأساسية.

تشير التقديرات إلى أن المحركات الكهربائية تستهلك حسب القطاع الاقتصادي من (30% - 70%) من الكهرباء، بحيث تم تركيب حوالي 300 مليون محرك كهربائي صناعي.

التبادل الفعال للمعلومات بين مشغلي نظام النقل (TSO) ومشغلي أنظمة التوزيع (DSO) وشركات التوليد مطلوب لتخطيط الشبكة وعمليات أنظمة الطاقة.

بالنظر إلى جميع تقنيات الطاقة المتجددة، يتمتع التوليد الموزع للطاقة الكهروضوئية (PVDG) بواحد من أكثر إمكانات النمو الواعدة في جميع أنحاء العالم.

لقد أصاب اكتشاف السلوكيات الكهربائية غير الطبيعية شركات تشغيل الطاقة في الصين بسبب العديد من أخطاء نظام الطاقة وتقليل الأرباح بسبب الاستهلاك غير الطبيعي للكهرباء

تسببت الكمية المتزايدة من غازات الدفيئة (GHG) في ظاهرة الاحتباس الحراري وأضرار بيئية؛ فإن المصادر الرئيسية لغازات الاحتباس الحراري هي النقل وإنتاج الكهرباء والصناعة التحويلية.

تم بناء أنظمة الطاقة التقليدية على افتراض أن التوليد تم التحكم فيه من خلال عدد قليل من مرافق التوليد المركزية التي تم تصميمها لخدمة الأحمال السلبية إلى حد ما.

يدمج النظام المتكامل متعدد الطاقة الموزع (DIMS) توليد ونقل واستهلاك وتخزين أنظمة طاقة متعددة، بما في ذلك الكهرباء والتدفئة والتبريد والغاز معاً، وهي تقنية فعالة لتحقيق أعلى الكفاءة والموثوقية،

في السنوات الأخيرة، أصبحت مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية (PV)، وهي ضرورية في تحديث الشبكة الكهربائية

في الآونة الأخيرة، يتم تعزيز (DC Microgrids) باستمرار لتلبية الحاجة إلى زيادة الطلب المستمر على الطاقة ولقد وجدت مصادر الطاقة المتجددة مثل الخلايا الكهروضوئية.