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.

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.

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.

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.

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

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

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).

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.

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.

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.

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

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

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.

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

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 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.

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،

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

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،

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

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

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).

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

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

تعتبر شبكة (DC) الصغيرة هي تطبيق واعد في نظام الطاقة الكهربائية، أولاً لا توجد مفاهيم عن الطور والطاقة التفاعلية في شبكات التيار المستمر الصغيرة.