توزيع الجهد الكهربائي المتوسط مع نظام التخزين المحمول

أهمية توزيع الجهد الكهربائي المتوسط مع نظام التخزين المحمول

يعد التحكم المرن والجدولة الزمنية للوحدات التي يمكن التحكم فيها في شبكة التوزيع طريقة فعالة لاستهلاك المولدات الكهربائية الموزعة المتزايدة (DG)، ومع ذلك ونظراً لتقلب (DG) نفسه وانتهاك الجهد الكهربائي الناتج عن تغيير وضع التوزيع التقليدي لشبكة التوزيع؛ فإِنه لا يمكن تلبية متطلبات المستخدمين لجودة الطاقة، وذلك مع التكلفة المتزايدة لتوسيع شبكة التوزيع الحضري؛ فقد أصبح الناس أكثر قلقاً بشأن إمكانات إمداد الطاقة لشبكة التوزيع على هيكل الشبكة الحالي.

لذلك من المفترض أن تلبي إمكانات إمداد الطاقة طلب المستخدمين المتزايد على الطاقة دون بناء محطات فرعية ومغذيات جديدة، وفي الوقت الحاضر تشمل طرق التحكم في الجهد في شبكة التوزيع تنظيم خرج المولد الموزع وتعويض الطاقة التفاعلية بواسطة العاكس وضبط صنابير منظم الجهد عند التحميل والتحكم بالبطارية وما إلى ذلك في الوقت الحاضر، كما تم إجراء الكثير من الأبحاث حول التخصيص الأمثل لتخزين الطاقة في الداخل والخارج.

كذلك يتم النظر في الاستخدام المتسلسل لتخزين الطاقة في التكوين، كما يتم النظر في فوائد تخزين الطاقة التي تقلل من فقدان الشبكة الكهربائية وتأخير ترقية شبكة الطاقة، بحيث تمت دراسة الاقتصاد في دورة حياة الأشكال المختلفة لبطارية تخزين الطاقة، كما تمت إضافة نموذج كمي لعمر خدمة البطارية إلى نموذج تكوين تخزين الطاقة.

أيضاً تتمتع محطة توليد الطاقة بتخزين الطاقة باستثمارات كبيرة ومساحة واسعة ومرونة جدولة غير كافية، لذلك ستؤدي إضافة أجهزة تخزين الطاقة لتنظيم الجهد إلى تقليل اقتصاديات تنظيم الجهد في شبكة التوزيع بشكل كبير، كما يقترح هذا البحث الجمع بين تخزين الطاقة ومركبة الطوارئ المتنقلة لتكوين نظام تخزين طاقة متنقل (MESS)، بحيث يمكن أن يأخذ إرسال التفاعل ثنائي الاتجاه مع (MESS) وشبكة التوزيع في الاعتبار الطلب على قدرة تنظيم الجهد ومرونة الجدولة.

وفي الوقت الحاضر، وضعت نظرية قدرة إمداد الطاقة الإجمالية لشبكة التوزيع الكهربائية أساساً بحثياً معيناً لحساب قدرة إمداد الطاقة المتبقية لشبكة التوزيع، كما تم توفير نموذج قدرة إمداد الطاقة الإجمالي المستند إلى علاقة ربط التغذية، وعلى هذا الأساس؛ فإنه تم اقتراح طريقة حساب لقدرة إمداد الطاقة المتاحة لشبكة التوزيع.

إعداد النموذج الهيكلي لنظام تخزين الطاقة المنقولة

مع زيادة حمل شبكة التوزيع، تزود المحولات الكهربائية في العديد من المناطق الحضرية القديمة الطاقة للأحمال الصناعية والمدنية المحيطة، مما يؤدي إلى بعض المشاكل مثل ارتفاع معدل تحميل الخط وفرق وادي الذروة الكبير، وفي الوقت نفسه تحدث مشكلات جودة الطاقة مثل تذبذب الجهد والوميض والتوافقيات بسبب محولات التردد وغيرها من المعدات في الحمل.

إلى جانب ذلك؛ فإنه يجب أن تمتص شبكة التوزيع المولدات الموزعة المتزايدة (DG)، كذلك سيؤدي تذبذب (DG) نفسه إلى انتهاك الجهد الكهربائي، لذلك تحتاج شبكة التوزيع إلى موارد عالية الجودة لضمان موثوقية مصدر الطاقة وجودة الطاقة.

كما يمكن أن تقلل شبكة التوزيع المنضمة إلى (MESS) من معدل تحميل منطقة المحطات الفرعية وتحسين جودة مصدر الطاقة؛ فإنه يمكن أن تستجيب (MESS) أيضاً لإيفاد شبكة التوزيع لضبط الجهد عندما يتجاوز جهد شبكة التوزيع الحد، وذلك للحصول على إعانات وبقية الوقت يكون تخزيناً منخفضاً ومراجحة عالية المستوى، وفي الوقت نفسه يمكن توصيل تخزين الطاقة المتنقلة بشبكة التوزيع لتحسين السعة المفتوحة لشبكة التوزيع وتجنب التحميل الزائد.

الهيكل الداخلي لـ (MESS)

تتكون (MESS) بشكل أساسي من جزأين، وهما نظام تخزين طاقة السيارة والحاوية، بحيث يتكون نظام تخزين طاقة الحاوية بشكل عام من نظام بطارية تخزين الطاقة ونظام المراقبة ونظام إدارة البطارية ونظام عرض مراقبة البطارية ومكيف الهواء الخاص لبطارية الحاوية ومحول تخزين الطاقة ومحول العزل، كما يظهر تكوين وهيكل المحطة (MES) في الشكل التالي (1).

وبالمقارنة مع نظام تخزين طاقة البطارية الثابتة؛ فإن (MESS) أكثر مرونة وملاءمة وأسهل في الإنتاج والتجميع والصيانة وعزل الحوادث سهل التحقيق، كما تتميز (MESS) بخصائص الوحدات النمطية والتجميع السريع وتكلفة التثبيت المنخفضة، لذلك يمكن أن تكون مرنة وفقًا للوضع الفعلي.

ومن خلال تغيير وقت وعقد الوصول إلى شبكة التوزيع؛ فإنها تتمتع بقدرة قوية على التكيف مع العملية المتغيرة لشبكة التوزيع، والتي تختلف اختلافاً جوهرياً عن تخزين الطاقة التقليدي الذي يحتاج إلى التخطيط مسبقاً، وبالمقارنة مع السيارات الكهربائية؛ فإن سعة تخزين الطاقة المتنقلة كبيرة، ولا تحتاج البطارية إلى استخدامها لتلبية طلب القيادة للسيارة نفسها؛ لذلك يسهل على شبكة التوزيع جدولة ذلك.

نموذج التشغيل الخاص بـ (MESS)

نموذج تشغيل (MESS) المذكور في هذه الورقة هو نفس نموذج نظام تخزين الطاقة الثابتة، كما يختلف فقط عند نقطة الوصول، بحيث يظهر نموذج تشغيل (MESS) في المعادلات التالية (1) – (8).

وأخيراً في هذه الطرح، كما تم اقتراح نموذج توسيع سعة مفتوحة لشبكة التوزيع مع (MESS)، بحيث يعطي النموذج الأولوية لمشكلة انتهاك الجهد لمجموعة المستهلكين على المغذيات، وذلك بالاقتران مع نموذج مسار تخزين الطاقة المتنقلة، كما يتم حساب السعة المفتوحة لشبكة التوزيع، مما يضع أساساً للاستفادة من السعة المتبقية لمغذيات الجهد المتوسط ودراسة إعادة تشكيل ونقل أحمال الجهد المنخفض.

كما يخطط النموذج العلوي لاستراتيجية الشحن والتفريغ الخاصة بـ (MESS) مع الحد الأدنى من انتهاك الجهد كهدف ويخطط المسار المتحرك لـ (MESS)، وذلك على أساس النموذج العلوي، كما يقوم نموذج المستوى الأدنى بصياغة استراتيجية تشغيل (MESS) بهدف تعظيم السعة المفتوحة لشبكة التوزيع، بحيث تم الحصول على الاستنتاجات التالية:

• من خلال نموذج استراتيجية التشغيل المقترح في هذا البحث، بحيث يمكن حل مشكلة انتهاك الجهد لشبكة التوزيع، كما ويمكن تلبية متطلبات جودة الطاقة للمستخدمين، وفي الوقت نفسه في شبكة التوزيع، كما أنه يمكن لـ (MESS) المشاركة في خدمات متعددة وتحقيق وضع مربح للجانبين للعديد من أصحاب المصلحة.

• تختلف استراتيجيات الشحن والتفريغ الخاصة بـ (MESS) المتعددة التي تم تكوينها، ولكن لن يكون هناك أحد يقوم بالشحن والتفريغ، كما سيتم تنفيذ الجدولة المعقولة خلال فترة انتهاك الجهد لإكمال تنظيم الجهد معاً.

• يمكن تطبيق نموذج السعة المفتوحة المقترح في هذا الطرح على هيكل شبكة التوزيع المعقد بوصلات متعددة، كما يمكن زيادة تحسين السعة المفتوحة لشبكة التوزيع مع (MESS)، ويمكن لخطوط الأحمال الثقيلة تلبية طلب نمو أحمال المستخدمين بدون مغذيات جديدة.

• تجري هذه الدراسات نمذجة لشبكة التوزيع الفعلية، وهو أمر ذو أهمية كبيرة للتخطيط قصير المدى لتحويل شبكة الطاقة الحالية ونمو الأحمال الصغيرة والاستفادة الكاملة من شبكة الطاقة الكهربائية الحالية للتخفيف من المشكلات التي يسببها وصول حمل جديد في شبكة التوزيع الكهربائية.