الشبكة الكهربائية

يعتبر استيعاب توليد الطاقة المتجددة وإمدادات الطاقة الموثوقة من خلال أنواع مختلفة من الأحمال من الوظائف المهمة لأنظمة الطاقة الحديثة، ومع التطور السريع والتكامل بين توليد الطاقة المتجددة.

زاد عدد الأجيال الموزعة (DG) المتصلة بنظام الشبكة مثل توربينات الرياح وخلية الوقود والطاقة الكهروضوئية وسيكون هناك المزيد في المستقبل.

يمثل فحص خطوط الكهرباء وصيانتها تكلفة اقتصادية كبيرة لشركات التوريد بسبب التوسع الهائل لهذا النوع من البنية التحتية والحاجة إلى أداء هذه المهام بشكل دوري وفقاً للوائح كل دولة أو منطقة.

تستخدم محولات مصدر الجهد (VSI) على نطاق واسع في تطبيقات العاكس المتصلة بالشبكة الكهروضوئية (PV)، بحيث لا يمكن تشغيلها إلا في وضع باك.

شبكة الطاقة أو الشبكة الكهربائية (EG) هي بنية تحتية مترابطة توفر الكهرباء للمستهلكين من المنتجين، بحيث تم إنشاء الشبكة الكهربائية التقليدية (TEG) على مدار (100) عام.

يتيح التقدم في تقنية المستشعر إمكانية بناء مستشعرات لاسلكية منخفضة التكلفة وصغيرة الحجم تدعم تقنية إنترنت الأشياء، كما حفز التقدم التكنولوجي.

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.

تعتبر أنظمة الطاقة الكهربائية (EPS) هي البنية التحتية الأساسية لأي دولة حديثة وتوحد أراضيها في شبكة موحدة ومعقدة ومتفرعة، كما أن هناك اضطرابات طارئة حتمية في مثل هذه الشبكات.

مع تنفيذ "الخطة الخمسية الثالثة عشرة لتنمية الطاقة" وسياسات "التخفيف من حدة الفقر الكهروضوئية" نما عدد الخلايا الكهروضوئية في شبكة توزيع الجهد المنخفض في الصين بسرعة.

تشهد أنظمة الطاقة استخداماً متزايداً لنقل (HVDC)، ووفقاً لذلك يتم وضع المزيد والمزيد من المحولات على مقربة كهربائية من بعضها البعض، مما يشكل أنظمة (MI-HVDC).

وفقا للدورة الحادية والعشرين لمؤتمر الأطراف، تم إعلان ظاهرة الاحتباس الحراري كواحدة من القضايا العالمية الرئيسية التي يتعين حلها، وذلك بسبب الزيادة المفرطة في التكاليف.

يعتبر نظام التوزيع الكهربائي المعتمد (EDS) مسؤولاً عن إمداد وتوزيع الكهرباء "للمستخدمين النهائيين"، كما أن وظيفتها المستمرة ضرورية لأداء نظام الطاقة الكهربائي.

يُنظر إلى انتقال المباني السكنية من مستهلكي الطاقة السلبية إلى لاعبين نشطين في نظام إمداد الطاقة كخطوة مهمة على الطريق إلى الشبكة الذكية،

غالباً ما تتطلب الأبحاث المتعلقة باستجابة الطلب وأنظمة الطاقة التفاعلية بيانات طلب على مستوى الأجهزة، ومع ذلك لا يوجد نظام اختبار حالي به مثل هذه البيانات على مستوى الجهاز.

أدى التطور التكنولوجي إلى تغيير تدريجي في الطريقة التي تطورت بها المجتمعات الحديثة، مما تسبب في زيادة كبيرة في الطلب على الطاقة لكل فرد سنوياً،

في العقد الماضي، جذبت الشبكات الصغيرة اهتماماً واسعاً من قبل الباحثين لقدرتها على توفير إمدادات طاقة مرنة والتكامل الفعال للموارد المتجددة الموزعة (DERs).

تعد محولات مصدر الجهد متعدد المستويات جذابة ومقبولة على نطاق واسع لتطبيقات الجهد المتوسط عالية الطاقة، مثل أنظمة النقل والمعوض المتزامن الثابت وتطبيقات توربينات الرياح.

تم استخدام محولات مصدر الجهد المتصلة بالشبكة (VSCs) على نطاق واسع في نظام الطاقة لتوليد الطاقة المتجددة ونقل الطاقة المرن واستهلاك الطاقة الكهربائية.

وفقاً لهيئة موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية (NERC)؛ فإن التعتيم المتتالي هو "الخسارة المتتالية غير المنضبطة لعناصر النظام الناتجة عن حادث في أي مكان"،

يشهد قطاع الطاقة تحولاً غير مسبوق في النظام بأكمله بما في ذلك التوليد والنقل والتوزيع، وهو مدعوماً بأبحاث مكثفة في أنظمة الطاقة من الجيل التالي واستنفاد موارد الوقود التقليدية.

في السنوات الأخيرة، تم تعديل هيكل الطاقة في الصين باستمرار مع مشاكل الطاقة والبيئة، كما استمرت مصادر الطاقة الموزعة ومعدات تخزين الطاقة في الظهور.

في السنوات الأخيرة، زادت الرغبة في استخدام التوليد الموزع (DG) بسبب الجوانب الاقتصادية والنظم البيئية والتطور في تقنيات، ودعم الشبكة الرئيسية خلال ذروة الحمل.

مراكز البيانات عبارة عن مستودعات تخزين رقمية كثيفة الطاقة مع متطلبات تشغيلية صارمة للغاية في حالة حدوث أي انقطاع مفاجئ للطاقة أو الاتصالات،

تعتبر البنى التحتية الكهربائية التي تدعم المجتمعات الرقمية الحديثة ضرورية لعملياتها الروتينية، كما ويمكن أن يؤدي الفشل بسبب الأحداث المتطرفة إلى ملايين العملاء.

يحفز الاستهلاك الكهربائي سريع النمو والقلق من انبعاثات "ثاني أكسيد الكربون" لمحطات الطاقة التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري نظاماً للطاقة الخضراء.

خلال السنوات الأخيرة، زاد تغلغل أنظمة الخلايا الكهروضوئية (GCPV) القائمة على التوليد الموزع (DG) بشكل كبير، كما ويرجع ذلك إلى مزاياها المختلفة مثل تكلفة التوليد

يُعرَّف ترهل الجهد الكهربائي على أنه انخفاض يتراوح بين (0.1) و (0.9) وحدة دولية، وفي جذر متوسط التربيع (RMS) الجهد أو التيار الكهربائي عند تردد الطاقة لمدة (0.5) دورة إلى (1) دقيقة.

تلعب مزامنة الشبكة دوراً مهماً في أنظمة تحويل الطاقة، مثل أنظمة التوليد الموزعة ومرشحات الطاقة النشطة (APF) ومُعادِدات الجهد الديناميكي ومولدات (var) الثابتة (SVG).

يشيع استخدام المحركات الكهربائية التعريفية في الصناعات لمختلف التطبيقات، كما تعمل هذه المحركات على عامل طاقة متأخر مما يسبب مشاكل في جودة الطاقة في (PCC).

في العقود السابقة وبسبب الاستنفاد المتكرر والمتوقع "للطاقات التقليدية" القائمة على الأحافير (مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي)؛ فإن استغلال واستخدام موارد "الطاقة الأحفورية".