ماهي المواصفات الأهم في العاكس لتحقيق الاستقرار في الشبكات الصغيرة
Image Credit: Toshiba Corporation News Releases
طورت شركة Toshiba عاكسًا ذكيًا يعزر من استقرار الشبكات الصغيرة و يمنع التقلبات في التردد فيها. حيث تم اختبار العاكس المطور في شبكة كهربائية صغيرة مكونة من عدة مصادر للطاقة الكهربائية (PV+Diesel generator) مزودة بنظام التخزين بالبطاريات.
أفادت شركة Toshiba أن العاكس الجديد المحسن للشبكة (Grid-forming (GFM) inverter) يمكنه الحفاظ على تردد الشبكة في أنظمة التوزيع عندما يتقلب تردد الشبكة بشكل مفاجئ وذلك من خلال توفير القصور الذاتي الزائف (pseudo-inertia) لطاقة الخارجة من العاكس.
و لمنع حدوث انخفاض مفاجئ في التردد ، خاصة عندما تكون هناك تقلبات سريعة في إنتاج الطاقة المتجددة بسبب تقلبات الطقس أو الاختلال بين معدل التوليد و الطلب للطاقة في الشبكة، طورت شركة Toshiba خوارزمية تحكم جديدة في العاكس تمكنه من إنتاج قصورًا اصطناعيًا بدلاً من خوارزمية التحكم التقليدية التي لاتحتوي على خاصية القصور الذاتي مما يؤدي إلى منع حدوث انخفاض مفاجئ في التردد و استقرار إمداد الطاقة في الشبكة.
اختبرت Toshiba العاكس المطور في شبكة هجينة بتردد 50 هرتز مزودة بمولد ديزل متزامن بسعة 125 كيلو فولت أمبير و معدل مشاركة الطاقة الشمسية الكهروضوئية فيها يصل لنسبة 40٪. بالاضافة إلى وجود خمس بطاريات 20 كيلو وات / 14.9 كيلو وات في الساعة. تم اختيار نوعين مختلفين من الأحمال الكهربائية لدراسة جميع التقلبات الممكنة.
و أكدت نتائج الاختبارات أنه في ظل تقلبات الحمل البالغة 50 كيلووات، انخفض التردد في الشبكة بنسبة 70% من 2.4 هرتز (50.0 إلى 47.6 هرتز) إلى 0.6 هرتز (50.0 هرتز إلى 49.4 هرتز). و هو أعلى من حد التردد الذي يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي في الشبكة في شرق اليابان والذي تم تعينه عند 48.5 هرتز. و قد اثبتت جميع نتائج الاختبارات أنه باستخدام العاكس لم يقل التردد عن هذا الحد ، مما يدل على مساهمة العاكس المطور في تحقيق مصدر طاقة مستقر يتجنب انقطاع التيار الكهربائي في مثل هذه الشبكات.
Image Credit: Toshiba Corporation News Releases
وقامت الشركة باجرى اختبار اخر على شبكة كهربائية صغيرة مزودة بنظام طاقة شمسية كهروضوئية بقدرة 20 كيلو وات بدون استخدام البطاريات، و وجدت أن تقلب تردد الشبكة تم كبته في هذا النظام بنسبة 30٪ تقريبًا ، من 1 هرتز (50.0 إلى 49.0 هرتز) إلى 0.7 هرتز (50.0 إلى 49.3 هرتز).
وقالت الشركة أنها تخطط للكشف عن النتائج التي توصلت إليها في المؤتمر السنوي لجمعية الطاقة ومعهد المهندسين الكهربائيين الذي سيقام في اليابان في سبتمبر. كما ستناقش النتائج في مؤتمر ومعرض تحويل الطاقة لعام 2022 (ECCE2022) في أكتوبر.
تكمن أهمية تطوير العواكس المحسنة للشبكة في توسيع استخدام تقنيات الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) خاصة في الشبكات الصغيرة أو مايعرف ب Microgrid و التي وصلت القدرة الإجمالية لها حول العالم إلى 12 جيجاوات في 2015. الجدير بالذكر أن هذه الشبكات تكون أكثر شيوعا في البلدان النامية التي تغيب فيها الشبكات المركزية.
