الشبكات الكهربائية

في تطور المجتمع الحديث، يعد توفير الطاقة وتوفير الكهرباء النظيفة المستدامة من العوامل الرئيسية من أجل أن تصبح أكثر استقلالية عن موارد الطاقة القائمة على النفط والوقود الأحفوري.

في هذه الدراسة، تم تقديم نموذج جديد لدمج تقييم الموثوقية التحليلية بشكل صريح في صياغة تخطيط التوسع متعدد المراحل لشبكات التوزيع الكهربائية.

على مدى العقود الماضية، ولدت العديد من تقنيات الطاقة المتجددة، بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والأمواج والمد والجزر والطاقة الحرارية الأرضية اهتماماً كبيراً في جميع أنحاء العالم.

من السنوات القليلة الماضية، أدت المخاوف المتزايدة بشأن الآثار البيئية بسبب استنفاد الوقود الأحفوري إلى التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة لتلبية الطلب العالمي على الطاقة.

أصبح تكامل الشبكة لموارد الطاقة الموزعة (DERs) على مستوى توزيع الجهد المتوسط ​أو المنخفض سائداً يوماً بعد يوم، بحيث يضم نظام الطاقة بشكل تدريجي.

في (LCC-HVDC) سوف يتسبب خطأ (PTG) من جانب التيار المستمر، أيضاً في حدوث مشكلات في عدم التوازن والاقتران، بحيث يعتبر تحويل (CDM) أداة فعالة لتحليل الظاهرة غير المتماثلة.

تعتبر استراتيجيات إدارة جانب الطلب (DSM)، والتي تعزز الصلة بين توفير تكلفة الطاقة في قطاعات الاستهلاك وموثوقية شبكة الكهرباء (EG).

سيؤدي تطوير نظام الطاقة إلى شبكة ذكية إلى إطلاق إمكانات لا يمكن تصورها للاستجابة للتأثيرات البيئية وأهداف كفاءة الطاقة وظروف معيشية أفضل لمجتمعاتنا،

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.

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

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.

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 استمرار انتشار الأنظمة الكهروضوئية على الأسطح ووحدات تخزين الطاقة المنزلية في الأماكن السكنية، يتغير مشهد أنظمة التوزيع بسرعة،

بدافع من الجوانب التكنولوجية والاقتصادية والبيئية، كما يتزايد تكامل موارد الطاقة المتجددة في شبكات الطاقة على مستوى العالم، بحيث ترتبط معظم وحدات الطاقة المتجددة.

في الوقت الحاضر، تم تطبيق تكنولوجيا الطاقة الإلكترونية على نطاق واسع في نظام الطاقة، بما في ذلك المجالات الصناعية والزراعية والعامة والمدنية وغيرها من المعدات الكهربائية،

أصبحت الشبكات الكهربائية السكنية منخفضة الجهد (LV) إحدى طليعة البحث والتطوير في الشبكة الذكية بسبب عدد من الابتكارات في جانب الطلب،

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).

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

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.

اكتسبت العواكس متعددة المستويات (MLI) اهتماماً كبيراً في العقود الأخيرة بسبب فوائدها في تقليل الجهد (dv / dt ) والتوافق الكهرومغناطيسي الأكبر والتشوه التوافقي الكلي الأقل.

يعتبر التكوين الأكثر شيوعاً للطاقة المتجددة لشبكة المرافق من تحويل على مرحلتين، أي محول (DC-DC) متصل بعاكس، كما يستقبل محول (DC-DC) (محول التعزيز بشكل عام) الطاقة المتغيرة.

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.

يجب أن تكون مخططات حماية المنطقة الواسعة أكثر ذكاءً للتعامل مع التحديات الجديدة، حيث أصبح هيكل نظام الطاقة أكثر تعقيداً جنباً إلى جنب مع تطوير الأجيال 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.

تعد البنية التحتية للطاقة الكهربائية الآمنة والموثوقة والمرنة والنظيفة عنصراً أساسياً في المجتمع الحديث، بحيث يمكن أن يؤدي الفشل في البنية التحتية للطاقة الكهربائية إلى فقدان الإنتاجية الاقتصادية

من أهم الأهداف التكنولوجية العالمية في هذا القرن تحقيق أنظمة طاقة كهربائية محايدة الكربون، لذلك لن يقلل هذا من التلوث وآثار الاحتباس الحراري.

يتم تركيب مولدات الطاقة المتجددة بالقرب من مراكز التحميل ويتم تبادل الطاقة الزائدة مع شبكة المرافق، حيث إن الاعتبار التشغيلي الرئيسي لهذه المولدات.

تم توجيه الاهتمام المتزايد مؤخراً نحو تحليل أنظمة الطاقة ثلاثية الطور من حيث مكونات إطار الطور، بحيث يمكن تبرير هذا الاتجاه من خلال الاهتمام الأكبر بالنمذجة التفصيلية لأنظمة التوزيع.

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.

في السنوات الأخيرة، كانت هناك تغييرات كبيرة في أنظمة الطاقة، حيث تم استبدال مرافق التوليد المركزية بمصادر طاقة أصغر وأكثر توزيعاً (DERs).