اقرأ في هذا المقال
في الآونة الأخيرة، تم دمج مصادر الطاقة المتجددة (RESs) في شبكات الطاقة كنتيجة لوجهات النظر البيئية والحكومية، وفي هذا الصدد؛ فإن تركيب مصادر الطاقة المتجددة كمصادر طاقة محتملة في أنظمة التوزيع النشطة من شأنه أن يفيد الشبكة الكهربائية من خلال تقليل فقد الطاقة.
الهدف من تخفيف تنظيم الجهد الكهربائي
تم تطوير أنظمة التوزيع النشطة (ADS) من خلال إدخال وحدات توليد الطاقة صغيرة الحجم وكذلك وحدات التخزين والأحمال المستجيبة في شبكات الطاقة، وفي هذا الصدد أدى تركيب موارد الطاقة الموزعة (DERs) في (ADS) إلى تغيير إجراءات التشغيل التقليدية في الشبكة الكهربائية، بحيث ستلعب مصادر الطاقة المتجددة (RESs) دوراً رئيسياً في تزويد الأحمال الكهربائية في (ADSs).
وعلى التوالي، يتم دعم وتركيب (RESs)، أي وحدات الطاقة الكهروضوئية (PV) وطاقة الرياح في (ADS)، وذلك على أساس تقليل استهلاك الوقود الأحفوري والجوانب البيئية وكذلك تقليل فقد الطاقة في الشبكة الكهربائية، ومع ذلك؛ فإن الاختراق عالي المستوى لـ (RESs) قد يتسبب في حدوث مشكلات تشغيل في النظام.
كذلك بمكن أن يؤدي توليد الطاقة الزائدة عن طريق (RESs) إلى مشاكل تنظيم الجهد الكهربائي في (ADS)، وبالتالي، يجب إنشاء مخطط إدارة جديد من أجل تمكين مشغل [ADS (ADSO)] من معالجة مشكلات تنظيم الجهد المحتملة في (ADSs).
الأعمال البحثية الخاصة بتحسين طرق تنظيم جهد شبكات التوزيع الكهربائية
في السنوات الأخيرة، ركزت العديد من الأعمال البحثية على تحسين جدولة المصادر المحلية في (ADS) من أجل معالجة مشكلة تنظيم الجهد في الشبكة الكهربائية على التوالي، كما تم اقتراح مخطط إدارة هرمي، وذلك من أجل ضمان الجدولة التشغيلية المنسقة لوحدات التخزين، والتي ستسهل أخيراً تنظيم الجهد في (ADS) مع التركيب العالي للوحدات الكهروضوئية.
وفي هذا السياق، تعمل المجمعات المستقلة على تحسين جدولة وحدات التخزين في المستوى الأدنى، بينما يهدف المستوى الأعلى إلى تنسيق تشغيل المجمعات من أجل ضمان الجهد المنظم في الشبكة، وعلاوة على ذلك، أجرى الخبراء مراجعة شاملة لتأثيرات وحدات التوليد الموزعة على تشغيل النظام من وجهة نظر الحماية وتنظيم الجهد.
وعلاوة على ذلك؛ فقد تم اقتراح صياغة تحسين مركزية محدودة الفرصة لمعالجة الفولتية الزائدة في (ADS) مع التكامل عالي المستوى للوحدات الكهروضوئية، وبالإضافة إلى ذلك، طور (Aryanezhad) مخططاً لإدارة وتنسيق جدولة المصادر المحلية لتنظيم الجهد وكذلك تقليل فقد الطاقة في (ADS)، مما يشير إلى تطبيق وحدات التخزين في تحسين مقادير الجهد الكهربائي لـ (ADS).
منهجية النمذجة متعددة العوامل في شبكات التوزيع الكهربائية
أدت الخصخصة في (ADS) التي تم تقديمها لتسهيل تركيب (DERs) إلى تطوير تشكيلات متعددة الوكلاء، في هذا التكوين لن يكون لدى (ADSO) وصول مباشر إلى جدول التشغيل لكل من المصادر المحلية لمعالجة مخاوف الخصوصية للمستهلكين المستقلين، وعلى التوالي؛ فإن هذه الدراسة تصور (ADS) النشط مع تكوين متعدد العوامل كما هو موضح في الشكل التالي (1)،وذلك من أجل تسهيل التكامل عالي المستوى لـ (RESs) والمصادر المستجيبة في الشبكة.
ونتيجة لذلك، وكما هو معروض في الشكل، وبدون فقدان التعميم؛ فإنه من المتصور أن كل عامل في النظام سيعمل فقط على نوع من المصادر المحلية (أي الأحمال المستجيبة ووحدات التخزين ووحدات التوليد الموزعة التقليدية، وفي هذا السياق، يقدم (R-Agent i)، (DG-Agent i)، (D-Agent i)، (ESS-Agent) الوكلاء المسؤولين عن جدولة (RESs) والتوليد الموزع التقليدي والأحمال المستجيبة ووحدات التخزين في العقدة (i) للشبكة على التوالي.
إطار تنظيم الجهد الكهربائي الهرمي القائم على المكافأة
في (ADSs) متعددة الوكلاء، تعمل (ADSO) ككيان مسؤول عن تشغيل الشبكة بطريقة موثوقة، بينما يقوم كل وكيل بجدولة مصادره بشكل مستقل، لذلك قد لا تتكيف إجراءات تنظيم الجهد التقليدية مع ظروف التشغيل الجديدة في (ADS) النشط مع التكامل عالي المستوى لـ (RESs) على التوالي، كما تهدف (ADSO) إلى الحصول على خدمة التشغيل من مصادر الاستجابة المحلية من أجل تنظيم الجهد في الشبكة.
لذلك يجب أن تستغل (ADSO) جدولة المصادر المحلية المتجاوبة بعد تطهير سوق اليوم التالي للتأكد من أن النظام لن يواجه مشكلة التنظيم والجهد، وبالتالي تم تطوير آلية قائمة على المكافأة في هذه الدراسة من أجل تمكين (ADSO) من تحفيز مشاركة المصادر المستجيبة في التخفيف من مشكلة التنظيم والجهد في الشبكة لضمان التشغيل الموثوق للشبكة الكهربائية.
ونتيجة لذلك، تم تطوير تشكيل هرمي يعتمد على لعبة (Stackelberg) لتحديد إعادة الجدولة المثلى للوكلاء المستقلين بالإضافة إلى المكافآت التي حصلوا عليها من (ADSO)، وفي هذا السياق يلعب (ADSO) دوراً رائداً في المخطط المعروض، بينما يقوم الوكلاء بصفتهم تابعين بإعادة جدولة مصادرهم بناءً على المكافآت المتلقاة.
وعلاوة على ذلك، يتم أخذ مفهوم الازدواجية القوية في الاعتبار من أجل إعادة صياغة صيغة التشغيل ثنائية المستوى إلى تحسين أحادي المستوى، والذي سيحدد النتائج المثلى للنموذج لتنظيم الجهد في الشبكة، وبالإضافة إلى ذلك، ومع الأخذ في الاعتبار تأثير الارتداد في إعادة جدولة مصادر الاستجابة المحدودة للطاقة، كما تم اقتراح خوارزمية تكرارية لتطبيق صياغة التحسين أحادي المستوى لمعالجة مشكلة التنظيم والجهد في الشبكة.
ومن الجدير بالذكر أن خدمة التشغيل التي توفرها المصادر المتجاوبة من شأنها أن تخفف من مشكلة الجهد الكهربائي الزائد الناتجة عن توليد الطاقة الزائدة لـ (RESs) في النظام، مما يسهل التكامل عالي المستوى لـ (RESs) في (ADS) دون المساومة على موثوقية النظام الكهربائي.
كما يعرض الشكل التالي (2) نموذجاً مبسطاً للتفاعل بين الكيانات في النظام، بحيث يقتصر تبادل المعلومات بين (ADSO) والوكلاء على إشارات المكافأة والتغييرات في طلبات الطاقة المتراكمة، والتي تتوافق مع متعدد العوامل تشكيل النظام.
في هذه الدراسة، تم تطوير نموذج هرمي من أجل تمكين مشغلي نظام (ADS) من معالجة مشكلة تنظيم الجهد في الشبكة الكهربائية، كما لوحظ أن الأساليب التقليدية لتنظيم الجهد في الشبكة قد لا تكون قادرة على معالجة مشكلة تنظيم الجهد في الأنظمة ذات الاختراق عالي المستوى لـ (RESs) على التوالي، كما يجب أن تستغل (ADSO) جدولة المصادر المحلية المتجاوبة للتخفيف بكفاءة من مشاكل التنظيم والجهد دون تقليص (RESs).
وفي هذا الصدد، يمكّن الإطار المعروض (ADSO) من تحفيز مشاركة المصادر المحلية المتجاوبة في التخفيف من مشكلة تنظيم الجهد في الشبكة، ووفقاً لـ (ADSO)؛ فإنها تقدم تعويضات لوكلاء النظام عن مشاركتهم في تقديم خدمات التشغيل لتنظيم الجهد في الشبكة، وعلاوة على ذلك ،يتم إعادة صياغة النموذج الهرمي الأولي في صياغة ذات مستوى واحد، والتي يتم تنفيذها في النظام بناءً على خوارزمية تكرارية لتحديد إعادة الجدولة المثلى لطلبات الطاقة الكهربائية.
