استقرار نظام الطاقة الكهربائية

يمكن أن يكون للكوارث الطبيعية غير المتوقعة أو التحديات المادية عواقب مختلفة، بما في ذلك انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع وطويل الأجل على أنظمة القدرة الكهربائية.

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.

قد يتسبب الاختراق الواسع النطاق لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة (RE) مثل توليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية في حدوث مشكلة انحراف التردد الكهربائي.

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.

يعتمد تردد شبكة الطاقة على توازن الطاقة النشطة، وبالنسبة لشبكة غير متزامنة ذات تيار مباشر (DC) على نطاق واسع، وعند حدوث خطأ في التيار المباشر؛ فإنه سيحدث عدم توازن في الطاقة.

يؤدي الاختراق العالي لأنظمة إدارة الطاقة المنزلية (HEMS) إلى تأثيرات ضارة مثل قمم الارتداد وعدم الاستقرار وحالات الطوارئ في مناطق مختلفة من شبكة التوزيع.

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.

تتكون شبكة الطاقة المتجددة المستقلة (ARG) بشكل أساسي من عوامل متعددة متجددة ذات واجهات عاكس (MRAs) أو المولد الكهربائي الموزع.

تدفع الاهتمامات البيئية إلى الاستبدال المستدام لوحدات التوليد التقليدية، مثل المولدات المتزامنة (SGs) بواسطة المولدات القائمة على العاكس (IBGs)، ولا سيما الوحدات الكهروضوئية (PV).

بسبب التقلب العشوائي، ستجلب كمية كبيرة من الطاقة المتجددة تحديات لأمن واستقرار شبكة التوزيع الكهربائية، لذلك أصبح الاعتبار الشامل لاقتصاديات النظام والأمن والمرونة محور البحث حول تخطيط وتحسين شبكة التوزيع في ظل الوضع الجديد.

العوامل التقنية التي تساهم في التبني النهائي للتيار المتردد (ac) على التيار المباشر (dc) في تسعينيات القرن التاسع عشر تشكل تزاوجاً بين تطورات المحولات العملية والأنظمة متعددة الأطوار

ركزت سياسة الحد من انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم البحث على تطوير وإدماج موارد الطاقة المتجددة (RES)، لذلك من المتوقع زيادة انتشار وحدات التوليد الموزع (DG).

جذبت الشبكات الصغيرة (MG) اهتماماً هائلاً في العقود القليلة الماضية، وذلك نظراً لسهولة تكاملها مع موارد الطاقة الموزعة (DER) جنباً إلى جنب مع قدرتها على استيعاب الاختراق العالي.