الشبكات الكهربائية

أصبحت مراكز البيانات جزءاً كبيراً من نظام الطاقة وهي واحدة من أكبر مستهلكي نظام الشبكة الكهربائية، حيث إن ما يسمى ب "مركز البيانات الأخضر" قادر ليس فقط على استهلاك الطاقة.

يتم تحديد ومناقشة التحديات المرتبطة بتنفيذ أنظمة حماية الشبكات الكهربائية الصغيرة بالتفصيل، وعلاوة على ذلك؛ فإنه تم إجراء دراسات محاكاة مختلفة لإثبات تحديات حماية الشبكة الصغيرة.

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.

يتمثل التحدي الذي يواجه تحول الطاقة في التحميل الزائد للشبكة الناتج عن زيادة حقن مصادر الطاقة المتجددة (RE) في الشبكة الكهربائية، حيث يتم من بين أمور أخرى تجاوز الحد الأقصى.

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.

التبادل الفعال للمعلومات بين مشغلي نظام النقل (TSO) ومشغلي أنظمة التوزيع (DSO) وشركات التوليد مطلوب لتخطيط الشبكة وعمليات أنظمة الطاقة.

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

ازداد توليد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح عاماً بعد عام بسبب التقدم التكنولوجي والمخاوف بشأن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من توليد طاقة الوقود الأحفوري.

مع الموثوقية المعززة للأجهزة الإلكترونية للقدرة؛ فإنه تم تحسين مستوى الاستقرار والجهد لنقل التيار المباشر "تدريجياً" وتم التعرف على تقنية نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC).

مع تهديدات التغيرات المناخية المتكررة، وصل المجتمع العالمي في المؤتمر الحادي والعشرين للأطراف (COP 21) "لاتفاقية الأمم المتحدة الإطارية" بشأن تغير المناخ (UNFCCC).

يتزايد نشر موارد الطاقة الموزعة (DER) وموارد الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية بشكل كبير في جميع أنحاء العالم، وفي عام (2017م)،

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

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.

نظراً للتوسع في أسواق الكهرباء المعاد هيكلتها وبالتالي اقتراب تشغيل شبكة الطاقة من هوامش ديناميكية وثابتة؛ فقد تم زيادة احتمال عدم الاستقرار العابر بشكل ملحوظ لتقليل مخاطر عدم الاستقرار العابر.

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.

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

جلب التكامل المتزايد لتوليد الرياح المتقلبة وغير المؤكدة تحديات كبيرة لعمليات نظام الطاقة، وهنا تم اقتراح نهج تقييم القبول القائم على المخاطر لإجراء تقييم كمي لمقدار توليد طاقة الرياح.

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.

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.

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.

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.

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.

شهدت تكنولوجيا توليد وتسخير طاقة الرياح نمواً سريعاً في الاستجابة للمخاوف البيئية المتزايدة حول العالم، وفي عام (2015م) سجلت صناعة الرياح في جميع أنحاء العالم.

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

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).

في هذا البحث، تم تصميم محاكي كامل من نوع (EMTP) القائم على وحدة معالجة الرسومات باستخدام النمذجة الموجهة نحو الخيط وخوارزمية لكل من الأنظمة الكهربائية وأنظمة التحكم.

مع زيادة الطلب على الطاقة، أصبح اتجاهاً حتمياً للاستفادة الكاملة من الأجيال الموزعة (DGs)، ونظراً لأن لها مزايا كبيرة مثل تقليل فقد الطاقة وخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

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.

تعتبر موارد الرياح البحرية كبيرة جداً في العديد من المناطق الساحلية، حيث تمت دراسة أكثر من (80000) ميغاوات في المنطقة التي تمت دراستها هنا، ومع ذلك لا يمكن استخدام المورد ما لم يتم جمع توليد الرياح.

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