الشبكات الكهربائية

من المثير للاهتمام معرفة كيفية ارتباط الأنظمة ببعضها البعض، كيف يمكن نمذجة نظام ميكانيكي كنظام كهربائي ومراقبته، مفهوم الازدواجية في الدوائر الكهربائية له أهمية كبيرة.

في طبيعة الحال؛ فإنه يجب حساب قيم الخسائر الخام ومعدلات الخسائر على مدى فترات طويلة (3 سنوات على الأقل)، وذلك لضمان الاستقرار والمتانة،

اقترحت الحكومات حول العالم الوصول إلى ذروة الكربون بحلول عام 2030م وحياد الكربون بحلول عام 2060م، ولتحقيق هذا الهدف، تتزايد حصة الطاقة المتجددة بمعدل متسارع.

تعتمد المدن والبلدات والمجتمعات على الكهرباء التي توفرها المرافق للحفاظ على الموارد الأساسية مثل المستشفيات ومحلات البقالة والشرطة ومراكز الإطفاء.

في السنوات الأخيرة، أصبحت أنظمة الطاقة الكهربائية واحدة من أهم البنى التحتية لتنمية أي بلد. قد تكون هذه الأنظمة عرضة لأحداث غير مرغوب فيها مثل فشل المعدات.

فيما يتعلق بتدفق الطاقة ثنائي الاتجاه في شبكات التوزيع مع مرحلات التيار الزائد الهيكلية القائمة على الحلقات (DOCRs) والتي توجد عادة في هذه الشبكات.

الطاقة مورد لا غنى عنه لإنتاجية الإنسان وحياته، وهي أساس مادي مهم للاقتصاد الوطني في أي بلد، ولتجنب الاستغلال المفرط للطاقة الأحفورية مثل الفحم والنفط.

أدت الكوارث الأخيرة في الولايات المتحدة إلى اضطرابات اقتصادية واجتماعية ومادية كبيرة وتسببت في إزعاج كبير للسكان الذين يعيشون في مناطق الكوارث.

إن التطورات الحديثة في أشباه موصلات الطاقة ومعالجات الإشارات الرقمية تدفع التقدم في تقنيات التحكم لمحولات الطاقة الإلكترونية، بحيث تم تطوير العديد من استراتيجيات التحكم.

إن الحاجة إلى تحديث الشبكة لتمكينها من تلبية احتياجات المستقبل مقبولة جيداً، وقد أدى ذلك إلى مفهوم الشبكة الذكية كمسار لزيادة ذكاء الشبكة الكهربائية لتلبية متطلبات المستقبل.

تلعب المركبات الكهربائية الموصولة بالكهرباء (PEVs) دوراً محورياً في كهربة النقل، بحيث يمكن الاستفادة من الطبيعة المرنة لطلب الشحن في السيارات الكهربائية لخفض تكلفة الشحن.

تم إثبات أن جميع حالات انقطاع التيار الكهربائي تقريباً ناتجة عن حالات فشل متتالية، والتي يتم تشغيلها في البداية عن طريق اضطرابات فردية أو متعددة في ظروف معينة.

اتخذ مشغلو نظام التوزيع (DSOs) خطوات تشغيلية مختلفة لضمان توفير مصدر طاقة مستقر وموثوق للعملاء مع مراعاة الكفاءة الاقتصادية، وعلى وجه الخصوص يعد تكوين الشبكة الكهربائية.

تتزايد المخاوف بشأن التغيرات المناخية في الوقت الحاضر، مما دفع العديد من البلدان إلى تغيير مواقفها نحو مصادر الطاقة المتجددة، ووفقاً للوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA).

مع استنفاد مصادر الطاقة غير المتجددة والمشكلات البيئية العالمية الخطيرة؛ فقد اجتذبت الخلايا الكهروضوئية، وذلك باعتبارها طاقة نظيفة لا تنضب.

بسبب زيادة الطلب على الطاقة الكهربائية، تتجه صناعة قطاع الطاقة نحو توليد الطاقة الكهربائية من خلال مصادر الطاقة المتجددة، حيث أن هذا يتطلب اتصالات متزامنة وغير متزامنة.

مع وجود عدد كبير من المكونات الموزعة والمركبات الكهربائية والمكونات غير الخطية الأخرى المتصلة بالشبكة الكهربائية، ظهرت اضطرابات جودة الطاقة المختلفة (PQD).

مع التوسع المستمر في نطاق نظام الطاقة والوصول على نطاق واسع إلى الطاقة المتجددة مع العشوائية والتقلبات القوية، تواجه إدارة الطاقة والتحكم في التشغيل.

مع تطوير وتطبيق التوليد الموزع على نطاق واسع وأحمال النقل الكهربائية الجديدة مثل المركبات الكهربائية والسفن الكهربائية؛ يؤدي التداخل والعشوائية لأحمال التوليد والنقل الموزعة.

مع تطور شبكات التوزيع الكهربائي في المدن، زادت نسبة خطوط التوزيع الهجينة بشكل كبير، كما ويصعب العثور على الأعطال التي تحدث في "خطوط الكابلات الأرضية" أكثر من الخطوط العلوية

يتزايد تغلغل موارد الطاقة الموزعة في الشبكات الكهربائية بشكل مطرد في محاولة للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، بحيث أصبحت المحولات كواجهات بين موارد الطاقة الموزعة والشبكات.

في هذا البحث، تم تطوير وتنفيذ نظام تحكم تنبؤي في التدفق الافتراضي لنموذج التحكم الكهربائي المحدود (FCS-MPVFC) لمقوم ثلاثي الأطوار لتحقيق التحكم في الجهد غير المستشعر.

في إطار هدف الأمم المتحدة (Net-Zero 2050)؛ أصبح الانتقال إلى شبكة طاقة عامة وشاملة من مصادر الطاقة المتجددة بنسبة (100٪) مساراً أكثر جاذبية من أي وقت مضى.

بسبب زيادة الطلب على الطاقة الكهربائية من قبل العملاء التجاريين والصناعيين والسكنيين، وقد لوحظت أطر عمل كهربائية؛ فقد تمت ملاحظة متطلبات دمج مصادر الطاقة المستدامة في الشبكة الكهربائية.

الشبكات الصغيرة (μ Gs) والشبكات النانوية (nanogrids) عبارة عن شبكات منخفضة النطاق تتضمن تقنيات ناشئة كمحولات طاقة حديثة تتداخل مع كل من موارد الطاقة الموزعة.

من خلال الترويج لاتصال شبكة الطاقة الموزعة والمتطلبات الصارمة لجودة طاقة المستخدمين لإمدادات الطاقة الطرفية، تُظهر شبكة توزيع التيار المتردد التقليدية.

يؤدي الاختراق المتزايد للشبكات الصغيرة (MGs) في أنظمة الطاقة الحالية وقدرة "التوصيل والتشغيل" للمولدات الموزعة (DGs) إلى حدوث تجاوزات كبيرة وأوقات استقرار إلى جانب مشكلات جودة الطاقة المختلفة.

بالمقارنة مع المرشحات التقليدية من النوع (L) الأحادي؛ فإنه يمكن لمرشحات (LCL) للعاكسات المتصلة بالشبكة الكهربائية ثلاثية الطور أن تثبط جهد التبديل وتموج التيار بشكل أفضل.

مع تكامل طاقة الرياح على نطاق واسع في الشبكة الكهربائية، وبالإضافة إلى إنتاج الطاقة النشط؛ فإن توربينات الرياح مطلوبة لتوفير الخدمات المساعدة،

يواجه الاقتصاد العالمي وخاصة الصيني سريع النمو تحديات متعددة عندما يتعلق الأمر بتوليد الطاقة، لا سيما النمو السكاني والضغط الاقتصادي على الطلب على الطاقة.