جيل قابل للإرسال

يشير توليد الطاقة القابل للتوزيع إلى مصادر الكهرباء التي يمكن برمجتها عند الطلب بناءً على طلب مشغلي شبكة الكهرباء، وفقًا لاحتياجات السوق. ويمكن للمولدات القابلة للتوزيع تعديل إنتاجها من الطاقة وفقًا للطلب. ^{[ 1 ]}

يمكن اعتبار مصادر الطاقة التقليدية ، مثل الغاز والفحم وبعض محطات الطاقة النووية، قابلة للتحكم بدرجات متفاوتة، بينما لا تُعتبر معظم مصادر الطاقة المتجددة كذلك. ^{[ 1 ] [ 2 ]} ويمكن اعتبار بعض محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والطاقة النووية غير قابلة للتحكم، نظرًا لبطء عمليات إيقافها وتشغيلها، وذلك تبعًا للتقنية المستخدمة. ^{[ 3 ]}

تُعدّ مصادر الطاقة المتقطعة التي تعمل بتقنية العاكس، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، قابلة للتعديل السريع فقط لتقليل إنتاجها ( التقليص ) بما يتناسب مع حدّ إنتاجها في أي وقت، والذي يتحدد بتوافر المصدر (كالشمس أو الرياح). ولهذا السبب، لا تُعتبر هذه المصادر قابلة للتحكم عن بُعد. ^{[ 4 ]} مع ذلك، يمكن جعل هذه المصادر غير قابلة للتحكم عن بُعد قابلة للتحكم بفعالية من خلال دمجها مع أنظمة تخزين الطاقة، مثل أنظمة تخزين طاقة البطاريات . ^{[ 5 ]} ويمكن التحكم عن بُعد في أنواع أخرى من الطاقة المتجددة دون الحاجة إلى تخزين طاقة منفصل. وتشمل هذه الأنواع الطاقة الكهرومائية ، وطاقة الكتلة الحيوية ، والطاقة الحرارية الأرضية، والطاقة الشمسية الحرارية . ^{[ 6 ] [ 3 ]}

تختلف أوقات بدء تشغيل المحطات القابلة للتحكم حسب التقنية المستخدمة والمدة الزمنية المنقضية بعد العملية السابقة. فعلى سبيل المثال، يمكن إجراء "التشغيل السريع" بعد بضع ساعات من إيقاف التشغيل السابق، بينما يتم إجراء "التشغيل البارد" بعد بضعة أيام من التوقف عن التشغيل.

أسرع محطات الطاقة من حيث سرعة التشغيل هي بطاريات الشبكة التي يمكنها التشغيل في أجزاء من الثانية. أما محطات الطاقة الكهرومائية، فيمكنها التشغيل في غضون عشرات الثواني إلى دقائق، بينما يمكن لمحطات الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي التشغيل في غضون عشرات الدقائق.

فعلى سبيل المثال، يمكن لمحطة دينورويغ لتخزين الطاقة بالضخ بقدرة 1728 ميغاواط أن تصل إلى كامل طاقتها الإنتاجية في 16 ثانية، ^{[ 7 ]} بينما تستغرق توربينة الغاز ذات الدورة البسيطة بقدرة 410.9 ميغاواط في محطة لينكولن لتوربينات الاحتراق 10 دقائق لبدء التشغيل والوصول إلى كامل طاقتها الإنتاجية. ^{[ 8 ]}

تستغرق محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بتوربينات الغاز ( دورة برايتون ) حوالي 15-30 دقيقة للتشغيل. أما محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم والتي تعتمد على توربينات البخار ( دورة رانكين ) فهي مصادر طاقة قابلة للتشغيل عند الطلب، وتستغرق ساعات للتشغيل.

تتكون محطات الطاقة ذات الدورة المركبة من مراحل قليلة ذات أوقات بدء تشغيل متفاوتة، حيث يتطلب الأمر أكثر من 8 ساعات للوصول إلى الطاقة الكاملة من حالة البرودة: ^{[ 9 ]}

• يمكن أن يبدأ تشغيل التوربين الغازي في غضون 15-30 دقيقة؛
• تستغرق عملية تسخين التوربين البخاري من ساعة واحدة (للبدء الساخن) إلى 6 ساعات (للبدء البارد)؛
• زيادة الحمل الحراري تستغرق 20 دقيقة إضافية (إذا كان "ساخنًا") إلى ساعتين ("باردًا").

تستغرق محطات الطاقة النووية أطول فترات بدء التشغيل، حيث تصل إلى بضعة أيام في حالة بدء التشغيل البارد (أقل من أسبوع). يمر مفاعل الماء المغلي النموذجي بالمراحل التالية: ^{[ 10 ]}

• إنشاء تفاعل متسلسل (حتى 6 ساعات)؛
• الوصول إلى درجة الحرارة والضغط الاسميين في المفاعل (12 ساعة)؛
• تسخين عملية توليد البخار (12 ساعة)؛
• زيادة الحمل (2-3 أيام).

تشمل الفوائد الرئيسية لمحطات الطاقة القابلة للتوزيع ما يلي: ^{[ 11 ]}

• توفير احتياطي الدوران (التحكم في التردد)
• موازنة نظام الطاقة الكهربائية ( متابعة الأحمال )
• تحسين توزيع توليد الطاقة الاقتصادية ( ترتيب الاستحقاق )
• المساهمة في تخفيف ازدحام الشبكة ( إعادة التوزيع )

تتيح هذه الإمكانيات للمولدات القابلة للتشغيل ما يلي:

• موازنة الأحمال - التغيرات البطيئة في الطلب على الطاقة بين، على سبيل المثال، الليل والنهار، تتطلب تغييرات في الإمداد أيضًا، حيث يحتاج النظام إلى أن يكون متوازنًا في جميع الأوقات (انظر أيضًا الكهرباء ).
• مطابقة الذروة - فترات زمنية قصيرة يتجاوز خلالها الطلب إنتاج محطات مطابقة الأحمال؛ يتم تنفيذ توليد الطاقة القادر على تلبية هذه الذروات في الطلب من خلال النشر السريع للمصادر القابلة للتوزيع.
• فترات التمهيد - الفترات التي يتم خلالها استخدام مصدر بديل لتكملة الوقت اللازم لمحطات الطاقة الكبيرة التي تعمل بالفحم أو الغاز الطبيعي للوصول إلى كامل طاقتها الإنتاجية؛ ويمكن نشر مصادر الطاقة البديلة هذه في غضون ثوانٍ أو دقائق للتكيف مع الصدمات السريعة في الطلب أو العرض التي لا يمكن تلبيتها بواسطة مولدات مطابقة الذروة.
• تنظيم التردد أو مصادر الطاقة المتقطعة - قد تؤدي التغييرات في إنتاج الكهرباء المرسلة إلى النظام إلى تغيير جودة واستقرار نظام النقل نفسه بسبب تغيير في تردد الكهرباء المنقولة؛ مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية متقطعة وتحتاج إلى مصادر طاقة مرنة لتخفيف التغيرات في إنتاج الطاقة.
• أنظمة احتياطية لمولدات الحمل الأساسي - محطات الطاقة النووية، على سبيل المثال، مجهزة بأنظمة أمان للمفاعلات النووية يمكنها إيقاف توليد الكهرباء في أقل من ثانية في حالة الطوارئ.

أشارت دراسة أجريت عام 2018 إلى تصنيف جديد لمصادر توليد الطاقة، والذي يأخذ في الاعتبار الزيادة السريعة في انتشار مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة ، مما يؤدي إلى ارتفاع أسعار الطاقة خلال فترات انخفاض التوافر: ^{[ 12 ]}

• تُعدّ مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة "الموفرة للوقود" مثالاً على ذلك ، إذ تتميز بتكاليف متغيرة شبه معدومة وتكاليف وقود معدومة، وذلك بفضل استخدام طاقة الرياح والشمس والطاقة الكهرومائية الجارية. ونظراً لاعتمادها الكبير على هذه المصادر، فإن "احتياجات الطاقة تتأثر بفترات انخفاض توافر مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة"، وبالتالي فإن دورها المقترح هو استبدال مصادر الطاقة الأخرى ذات التكاليف المتغيرة المرتفعة في الفترات التي تكون فيها هذه المصادر متاحة.
• مصادر الطاقة "سريعة الاستجابة" هي مصادر يمكن تشغيلها فورًا خلال فترات ارتفاع الطلب وأسعار الطاقة، ولكنها ضعيفة الأداء في العمليات المستمرة طويلة الأمد. وتشمل هذه المصادر تخزين الطاقة ( البطاريات )، والطلب المرن، والاستجابة للطلب.
• مصادر الكربون المنخفضة "الثابتة" ، التي توفر إمدادات طاقة مستقرة خلال جميع الفصول وخلال فترات تصل إلى أسابيع أو أشهر، وتشمل الطاقة النووية ، ومحطات الطاقة الكهرومائية ذات الخزانات الكبيرة، والوقود الأحفوري مع احتجاز الكربون ، والطاقة الحرارية الأرضية والوقود الحيوي.

• محطة توليد الطاقة في أوقات الذروة
• محطة توليد الطاقة ذات الأحمال المتغيرة
• مصدر طاقة متقطع

• إيفانوفا، بولينا؛ ساوهاتس، أنتانس؛ لينكيفيتش، أوليغس (2016). نحو تحسين بدء تشغيل وإيقاف محطات الطاقة ذات الدورة المركبة . IEEE. doi : 10.1109/RTUCON.2016.7763081 . ISBN 978-1-5090-3731-5.
• لي، ييفي (2021). توصيف زمن استجابة محطات الطاقة المختلفة (ملف PDF) (رسالة ماجستير). جامعة إنجولشتات التقنية.