بحث في أسلوب التنظيم ذي المرحلتين لتحويل مرونة المصدر والحمل في أنظمة الطاقة

في ظل الازدياد المتواصل في القدرة المرتبطة بالشبكة من الطاقة الجديدة، ظلت خصائص التقلب ومعاكسة تنظيم الذروة في طاقة الرياح تقيد تطور أنظمة الطاقة الخضراء، فالرياح تهب في أوقات قد لا تتزامن مع ذروة الطلب، وتتذبذب بسرعة يصعب معها ضبط توازن الشبكة، وبناء على خصائص موارد مرونة أنظمة الطاقة تقترح هذه الدراسة مقاربة تنظيم من مرحلتين لأنظمة طاقة معززة المرونة في جانب المصدر والحمل معًا، تهدف إلى رفع مستوى استيعاب طاقة الرياح وتقليل أثر تقلباتها اللحظية في استقرار النظام

أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها

اعتمد الأسلوب المقترح على مرحلتين متكاملتين، ففي مرحلة اليوم المتقدم يُستخدم تحويل متقدم لتنظيم الذروة يستفيد من جهاز تخزين الحرارة المشترك في وحدات الطاقة الحرارية التقليدية لتعزيز قدرتها على تنظيم الذروة، ويُدمج الحمل كثيف الطاقة في نظام التنظيم بوصفه موردًا مرنًا قابلًا للجدولة، وقد بُني نموذج أمثلة منسق من مستويين يضم دمج طاقة الرياح وتخصيص قدرة الإرسال بهدف تحسين دمج طاقة الرياح وتحقيق التخصيص الأمثل لقدرة الإرسال، أما في مرحلة داخل اليوم فيُستخدم اتصال محطات الرياح وأجهزة تخزين الطاقة لتقليل تقلبات طاقة الرياح إلى الحد الأدنى وتحسين القدرة على التحكم في تغيراتها

ثانيًا: أبرز النتائج

١- أظهرت المقارنة مع الأساليب التقليدية أن استهلاك طاقة الرياح ازداد في السيناريو الأول والسيناريو الثاني بمقدار 2741.1 ميغاواط ساعة و2478.5 ميغاواط ساعة على الترتيب، وهي زيادات كبيرة تعكس قدرة الأسلوب على استيعاب كميات أكبر من طاقة الرياح بدل تقليصها وإهدارها

٢- أدى إدراج جهاز تخزين الطاقة في مرحلة داخل اليوم إلى تقليل تقلبات طاقة الرياح بدرجة كبيرة، مع الحفاظ على معدل تقلب مستقر ضمن نطاق زائد أو ناقص 1 في المئة، بما يحد من أثر التغيرات اللحظية في النظام

٣- تبين أن تحويل تنظيم الذروة في مرحلة اليوم المتقدم، بالاستفادة من تخزين الحرارة في الوحدات الحرارية وإدماج الحمل كثيف الطاقة، يعزز قدرة النظام على تنظيم الذروة ويهيئ مرونة تشغيلية تستوعب تقلبات إنتاج الرياح

٤- أثبت نموذج الأمثلة المنسق من مستويين فاعليته في تحقيق التخصيص الأمثل لقدرة الإرسال ودمج طاقة الرياح بصورة أفضل مما تحققه الأساليب التقليدية المفردة المراحل، وبكفاءة أعلى وكلفة تشغيلية أقل على مدار اليوم في مختلف الشبكات ذات الحصص المرتفعة من طاقة الرياح

ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها

تدل هذه النتائج على أن الأسلوب المقترح يستطيع بفعالية تحسين مستوى استهلاك طاقة الرياح وتقليل أثر التقلبات اللحظية في نظام الطاقة، وهو ما تحتاجه الشبكات التي ترتفع فيها حصة الطاقة المتجددة باستمرار، إذ يقدم الأسلوب لمشغلي الأنظمة مسارًا عمليًا يجمع بين موارد مرونة متعددة في المصدر والحمل والتخزين، ويوزع جهد التنظيم على مرحلتي اليوم المتقدم وداخل اليوم بما يلائم طبيعة كل منهما، ويعزز بذلك استقرار تشغيل أنظمة الطاقة الخضراء وانتظام أدائها

وتستند فكرة المرحلتين إلى أن مشكلات دمج طاقة الرياح لا تعالج في لحظة واحدة، فبعضها يتعلق بالتخطيط المسبق قبل يوم التشغيل، حين تُجدول الوحدات الحرارية والأحمال المرنة وتُخصص قدرات الإرسال، وبعضها يتعلق بالضبط اللحظي أثناء اليوم ذاته حين تتقلب الرياح بصورة يصعب توقعها بدقة، ولذلك يوزع الأسلوب المقترح أدواته على المرحلتين بما يناسب طبيعة كل منهما، فيستخدم التخزين الحراري والأحمال كثيفة الطاقة في التهيئة المسبقة، ويستخدم تخزين الطاقة في المواجهة اللحظية للتقلبات، فكلما ارتفعت حصة الرياح في مزيج التوليد اشتدت الحاجة إلى موارد مرونة قادرة على امتصاص فائض الإنتاج في ساعات الوفرة وسد العجز في ساعات الهدوء

وخلاصة القول إن التنظيم ذا المرحلتين لتحويل مرونة المصدر والحمل يقدم حلًا متكاملًا لمشكلة تقلب طاقة الرياح ومعاكستها لذروة الطلب، فقد رفع استيعاب طاقة الرياح بمقادير ملموسة وضبط تقلباتها ضمن نطاق ضيق مستقر، بما يجعله مرشحًا واعدًا لدعم تحول أنظمة الطاقة نحو حصص أعلى من الطاقة المتجددة