ترتبط استدامة قطاع الطاقة اليوم ارتباطًا وثيقًا بتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وبتبني توليد الطاقة المتجددة على نطاق واسع، وفي هذا السياق تشهد شبكات توزيع الكهرباء متوسطة ومنخفضة الجهد انتشار الشبكات المصغرة التي تزود مستهلكين قادرين على توليد الكهرباء بمنشآت محلية من الألواح الكهروضوئية، وهؤلاء الكيانات المستهلكة والمولدة في آن واحد، المسماة المستهلكين المنتجين، يستخدمون توليدهم المحلي لتلبية احتياجات استهلاكهم ويصدرون الفائض إلى الشبكة، فيعدّلون بذلك ظروف التشغيل المستقرة المعتادة للشبكة ويخلقون تحديات جديدة لجودة الإمداد وأمنه
وللتخفيف من هذه الإزعاجات يمكن استخدام معدات التخزين المحلية التي تساعد المستهلكين المنتجين أيضًا على خفض تكاليفهم والحفاظ على التشغيل المستدام للبنية التحتية للتوزيع، وتبين الأدبيات أن الاستخدام الأمثل للتخزين في الشبكات المصغرة يقلل إلى أدنى حد التدهور في جودة الإمداد وأمنه في حضور المستهلكين المنتجين، وتنطلق هذه الدراسة من هذا الأساس لتعالج إدارة التخزين المحلي باحثة عن تهيئة مثلى تتجاوز الحلول الفردية المتفرقة إلى أنظمة تخزين مجتمعية مشتركة مخططة بعناية
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
تهدف الدراسة إلى معالجة إدارة التخزين المحلي في الشبكات المصغرة المزودة بالمستهلكين المنتجين، سعيًا إلى إيجاد التهيئة المثلى لأنظمة التخزين المجتمعي المشترك التي تشحن البطاريات ليلًا خلال ساعات انخفاض الاستهلاك، فتتيح فرص تسوية الأحمال وتقليل فواقد الطاقة إلى أدنى حد، وتعتمد الدراسة في التحقق من مقترحها على دراسة حالة مطبقة على شبكة توزيع كهرباء حقيقية منخفضة الجهد، بحيث يُقاس أداء التحسين المقترح في ظروف تشغيل واقعية لا افتراضية، وبما يراعي تفاعل التخزين المشترك مع أنماط توليد المستهلكين المنتجين واستهلاكهم على مدار اليوم
ثانيًا: أبرز النتائج
١- تتيح التهيئة المثلى لأنظمة التخزين المجتمعي المشترك تسوية أحمال الشبكة منخفضة الجهد، إذ تشحن البطاريات خلال ساعات الليل منخفضة الاستهلاك لتعيد ضخ الطاقة عند الحاجة، فينخفض التفاوت بين ذروة الأحمال وحضيضها
٢- يسهم التخزين المحلي المشترك في تقليل فواقد الطاقة إلى أدنى حد في الشبكة المصغرة، عبر إدارة أزمات الفائض والمولد محليًا بدل دفعه عبر الشبكة في ظروف غير مواتية
٣- يساعد التخزين المستهلكين المنتجين أنفسهم على خفض تكاليفهم والحفاظ على التشغيل المستدام للبنية التحتية للتوزيع، فيجمع الحل بين منفعة المشغل ومنفعة المستهلك المنتج
٤- أظهرت دراسة الحالة على شبكة توزيع حقيقية منخفضة الجهد أداء التحسين المقترح في ظروف واقعية، بما يدعم قابلية نقل المقاربة من النمذجة النظرية إلى التخطيط العملي للشبكات
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تفتح هذه النتائج بابًا عمليًا أمام مشغلي شبكات التوزيع ومخططي الشبكات المصغرة، فبدلًا من مواجهة فائض التوليد الكهروضوئي النهاري بقيود على المستهلكين المنتجين أو بتوسعات مكلفة في الشبكة، يمكن للتخزين المجتمعي المشترك المضبوط بالتهيئة المثلى أن يستوعب الفائض ويعيد توظيفه ليلًا بما يسوي منحنى الأحمال ويقلل الفواقد، كما تعزز النتائج جدوى النماذج المجتمعية للتخزين التي تتقاسم فيها مجموعة مستهلكين منتجين نظام تخزين واحدًا مخططًا مركزيًا، بدل تركيبات فردية غير منسقة قد لا تحقق الأثر الشبكي نفسه، كما يوفر التخزين المشترك مرونة تشغيلية للشبكة عند تقلب التوليد الشمسي بتغير الأحوال الجوية، فيمتص الفائض المفاجئ ويعوض الانخفاض المفاجئ دون اللجوء إلى تدخلات طارئة، وتتنامى هذه القيمة كلما ارتفعت حصة التوليد الموزع في مزيج الشبكة منخفضة الجهد وازداد عدد المستهلكين المنتجين المتصلين بها عبر الأحياء السكنية
وخلاصة القول إن انتشار المستهلكين المنتجين في شبكات الجهد المنخفض يفرض إعادة التفكير في تشغيل الشبكة، وقد بينت الدراسة أن التخزين المرن المجتمعي المشترك، المشحون ليلًا في ساعات انخفاض الاستهلاك والمضبوط بتهيئة مثلى، يوفر مسارًا عمليًا لتسوية الأحمال وتقليل فواقد الطاقة والحفاظ على جودة الإمداد وأمنه، وقد تحققت من ذلك على شبكة حقيقية، بما يجعل المقاربة مرشحًا جادًا لأدوات تخطيط شبكات التوزيع في عصر الطاقة المتجددة الموزعة
المصدر الأصلي: https://www.mdpi.com/2071-1050/16/10/3905
DOI: 10.3390/su16103905