شبكة كسورية
في مجال توزيع الطاقة الكهربائية ، تُعدّ الشبكة الكسورية بنيةً لأنظمة موارد الطاقة الموزعة . في هذه البنية ، تُرتّب شبكات صغيرة متعددة بشكل استراتيجي لتتبع نمطًا كسوريًا أو تكراريًا . يمكن ملاحظة الأنماط الكسورية ، أو الأنماط المتشابهة ذاتيًا ، في الطبيعة. فالسحب وشبكات الأنهار والصواعق أمثلة قليلة على الظواهر الطبيعية التي تُظهر خصائص كسورية. [ 1 ] في الشبكة الكسورية، قد تتكون الشبكة الصغيرة من شبكات صغيرة أصغر أو "وحدات كسورية". في هذا التكوين، تصبح الشبكة عبارة عن تدفقات طاقة واتصالات مبسطة عبر محطات فرعية موزعة . [ 2 ]
الاختلافات
يوجد نوعان رئيسيان من مفهوم الشبكة الكسورية. ورغم أنهما ليسا متنافيين، فإن بنية الشبكة الكسورية الخاصة بشركة CleanSpark هي تطبيق تصاعدي، بينما تعتمد بنية NRECA على منهجية تنازلية للوصول إلى سمات جودة معمارية مماثلة .
شبكة FractalGrid من CleanSpark
هذا النوع من الأنظمة عبارة عن منصة للتحكم والإدارة تدمج تقنية تخزين الطاقة مع توليدها في الموقع، ويتم مراقبتها بواسطة نظام موزع لمراقبة البيانات والتحكم بها. [ 3 ] تتمثل الأهداف الأساسية للشبكة الكسورية في ضمان أمن الطاقة للمنشآت والوظائف الحيوية في المنطقة مع تقليل التكلفة الإجمالية.
تشمل الميزات [ 3 ] تكامل تخزين الكهرباء، والتنفيذ المستقل عن التكنولوجيا، وإدارة الأحمال ، والاستجابة للطلب ، وتقليل ذروة الطلب، وتحسين الطاقة في الوقت الفعلي.
في الشبكة الكسورية، تُوضع الشبكات الصغيرة في علاقات بين الشبكة الأم والشبكة الفرعية، حيث يمكن للشبكة الفرعية أن تنفصل عن الشبكة الأم. [ 4 ] يمكن لكل شبكة كسورية صغيرة أن تعمل بشكل مستقل أو ضمن اتحاد مع شبكات أخرى. يتيح الاتحاد مشاركة الموارد، كما يتيح فصلها في حالات الصيانة والطوارئ. وكما تستطيع الشبكات الصغيرة الانفصال عن الشبكة الرئيسية عند الحاجة، يمكن للشبكات الكسورية الصغيرة أن تنفصل عن بعضها البعض للحفاظ على إمداد الطاقة للأحمال الحيوية. [ 5 ]
تم ابتكار شبكة الفراكتال في عام 2012 من قبل آرت فيلانويفا، المؤسس والمدير التقني ومدير العلوم في شركة كلين سبارك [ 6 ] ، وقامت جينيفر وورال بتصميمها وتنفيذها. يستخدم التنفيذ التكرار ويحد من التعقيد إلى O(N).
عرض توضيحي لشبكة فراكتال كامب بندلتون (CPFD)
ابتداءً من يوليو 2014، بدأ تشغيل شبكة كسورية نشطة [ 7 ] [ 8 ] في مقاطعة سان دييغو ، كاليفورنيا ، في قاعدة كامب بندلتون العسكرية ، بتمويل من لجنة الطاقة في كاليفورنيا لعرض استخدامات تقنية الشبكات الكسورية. [ 9 ] ترتبط شبكة كامب بندلتون الكسورية بمنشأة طاقة بقدرة 1.1 ميغاواط، تتألف من عدة مبانٍ في الثكنات، ومرآب سيارات من ثلاثة طوابق، وثلاثة أبراج اتصالات. يُنفذ المشروع ثلاث شبكات كسورية صغيرة مكتفية ذاتيًا، وشبكة صغيرة أكبر تربط الموقع ببعضه، بحيث يمكن مشاركة الموارد بين الشبكات الصغيرة بتكوينات مختلفة. يعتمد الوضع التشغيلي لكل شبكة كسورية صغيرة على حالة إمدادات الطاقة والحاجة إلى إبقاء الأحمال الحيوية مُشغّلة. [ 5 ] باستخدام بيانات آنية، يراقب النظام مستويات استهلاك الطاقة ويُقيّم الطاقة المُولّدة من مصادر الطاقة الموزعة . يُستخدم هذا التحليل لتحديد عدد الأحمال التي يمكن تشغيلها بواسطة التوليد المحلي. [ 4 ]
يوضح مخطط تدفق الطاقة الكسورية (CPFD) ظاهرة العزلة داخل الشبكة الكسورية. كل شبكة كسورية صغيرة قادرة على الانفصال تمامًا عن الشبكة الأم لدعم الأحمال الحرجة على النحو الأمثل. [ 10 ]
شبكة الفراكتال الرشيقة التابعة لـ NRECA
الشبكة الكسورية المرنة هي مفهوم ابتكره كريغ ميلر، العالم في الرابطة الوطنية للتعاونيات الكهربائية الريفية ( NRECA )، بالإضافة إلى موريس مارتن، وديفيد بيني، وجورج ووكر. ووفقًا لتقريرهم بعنوان "تحقيق شبكة مرنة ومرنة" [ 11 ]، فإن المبادئ المثالية للتشغيل الكسوري هي كما يلي:
- تعمل جميع أجزاء الشبكة بنفس نموذج المعلومات والتحكم - بغض النظر عن الحجم
- كل جزء من الشبكة لديه القدرة على اتخاذ القرار
- تُحدد المعايير بوضوح وسائل تبادل المعلومات بين النظراء.
- تم تحديد قواعد التقسيم والدمج بوضوح
يُعدّ التجزئة جزءًا لا يتجزأ من الشبكة المرنة . يقوم هذا المفهوم على فكرة وجود مجموعة من الأنظمة المستقلة التي تعمل معًا بتنسيق تام، على عكس شبكة المرافق التقليدية التي تُزوّد الطاقة لمنطقة جغرافية واسعة. تُجزّأ الوحدات بطريقة تُمكّنها من العمل كوحدات فردية، مع إمكانية توطين إمداد الطاقة والتحكم بها. من أهم فوائد التجزئة قدرة الوحدات الفردية على العمل بشكل منفصل عن نظام التحكم المركزي، مما يُسهم في زيادة استقرار النظام ككل، ويُوزّع مصادر الطاقة. [ 11 ]
يرتكز تصميم الشبكة المرنة على قابلية التجزئة، وليس على التجزئة نفسها. من الضروري أن تتمتع الوحدات بالقدرة على العمل بشكل منفصل عن بعضها البعض، ولكن فقط عندما يكون ذلك عمليًا. كما يجب أن يحدث التكامل بين الوحدات لكي يكون النظام فعالاً. [ 11 ]
مراجع
- ↑ ما هي الأشكال الكسورية؟
- ↑ بنى معمارية متقدمة ومفاهيم تحكم لمزيد من الشبكات الصغيرة
- 1 2 "تقنية الشبكات الصغيرة CleanSpark" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2015-09-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2015-09-22 .
- 1 2 أمن الطاقة في معسكر بندلتون: الشبكة الكسورية
- 1 2 نظرة داخل الشبكة المصغرة المتفرعة في كامب بندلتون /
- ↑ "فريق كلين سبارك" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2015-09-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2015-10-19 .
- ↑ «أخبار الطاقة الهندية: سلاح مشاة البحرية الأمريكية يُكرّم مُتحدثي شفرة نافاجو خلال جولة شبكة فراكتال غريد المتقدمة التي تُنظمها أمة نافاجو في معسكر بندلتون» . مؤرشف من الأصل بتاريخ 9 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 سبتمبر 2015 .
- ↑ "الشبكات الصغيرة - الفوائد والنماذج والعوائق ومبادرات السياسة المقترحة لولاية ماساتشوستس" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 6 نوفمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 ديسمبر 2015 .
- ↑ شبكة كامب بندلتون المصغرة - أمن الطاقة CW6
- ↑ "الرابطة الأمريكية للطاقة العامة - الشبكات الصغيرة: جزر الطاقة المكتفية ذاتيًا" . www.publicpower.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أكتوبر 2015 .
- 1 2 3 تحقيق شبكة مرنة وسريعة الاستجابة
- توزيع الطاقة الكهربائية