محطة توليد الطاقة التي تتبع الأحمال

📅 آخر تحديث: ٩ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٩ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

محطة توليد الطاقة التي تتبع الأحمال ، والتي تعتبر من محطات توليد الكهرباء متوسطة الجودة أو متوسطة السعر، هي محطة توليد طاقة تعدل ناتجها من الطاقة مع تقلب الطلب على الكهرباء طوال اليوم. [1] عادة ما تكون محطات توليد الطاقة التي تتبع الأحمال بين محطات توليد الطاقة الأساسية ومحطات توليد الطاقة في أوقات الذروة من حيث الكفاءة وسرعة بدء التشغيل والإغلاق وتكلفة البناء وتكلفة الكهرباء وعامل القدرة .

محطات توليد الطاقة ذات الأحمال الأساسية والذروة

محطات الطاقة ذات الأحمال الأساسية هي محطات قابلة للإرسال وتميل إلى العمل بأقصى إنتاج. [ بحاجة لمصدر ] وعادة ما تقوم بإيقاف أو تقليل الطاقة فقط لإجراء الصيانة أو الإصلاح أو بسبب قيود الشبكة. [2] محطات الطاقة التي تعمل في الغالب بهذه الطريقة تشمل الفحم ووقود الزيت والطاقة النووية والطاقة الحرارية الأرضية ومحطات الطاقة الكهرومائية النهرية والكتلة الحيوية ومحطات الغاز الطبيعي ذات الدورة المركبة . [ بحاجة لمصدر ]

تعمل محطات الطاقة في أوقات الذروة فقط خلال أوقات ذروة الطلب. في البلدان التي تنتشر فيها أنظمة تكييف الهواء على نطاق واسع ، يصل الطلب إلى ذروته في منتصف فترة ما بعد الظهر، لذا قد تبدأ محطة الطاقة النموذجية في أوقات الذروة قبل هذه النقطة بساعتين وتغلق بعد ساعتين. [ بحاجة لمصدر ] تتفاوت مدة تشغيل محطات الذروة من جزء كبير من اليوم إلى بضع عشرات من الساعات فقط في السنة.

تشمل محطات الطاقة التي تبلغ ذروتها محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة التوربينية الغازية . يمكن تشغيل العديد من محطات الطاقة التوربينية الغازية بالغاز الطبيعي أو زيت الوقود أو الديزل ، مما يسمح بمرونة أكبر في اختيار التشغيل - على سبيل المثال، بينما تحرق معظم محطات الطاقة التوربينية الغازية الغاز الطبيعي في المقام الأول، يتم الاحتفاظ أحيانًا بإمدادات من زيت الوقود و/أو الديزل في متناول اليد في حالة انقطاع إمداد الغاز. [ بحاجة لمصدر ] يمكن لتوربينات الغاز الأخرى حرق وقود واحد فقط.

محطات توليد الطاقة التي تتبع الأحمال

وعلى النقيض من ذلك، تعمل محطات توليد الطاقة التي تتبع الأحمال عادة أثناء النهار وفي وقت مبكر من المساء، وتعمل استجابة مباشرة للطلب المتغير على إمدادات الطاقة. فهي إما تغلق أو تقلص الإنتاج بشكل كبير أثناء الليل وفي الصباح الباكر، عندما يكون الطلب على الكهرباء في أدنى مستوياته. وتعتمد ساعات التشغيل الدقيقة على عوامل عديدة. ومن أهم العوامل بالنسبة لمحطة بعينها مدى كفاءتها في تحويل الوقود إلى كهرباء. والمحطات الأكثر كفاءة، والتي تكون في أغلب الأحوال الأقل تكلفة في التشغيل لكل كيلووات ساعة يتم إنتاجها، يتم تشغيلها أولاً.

ومع زيادة الطلب، يتم تشغيل المحطات الأكثر كفاءة التالية وهكذا. كما أن حالة الشبكة الكهربائية في تلك المنطقة، وخاصة مقدار قدرة توليد الأحمال الأساسية التي تمتلكها، والاختلاف في الطلب، كلها عوامل مهمة للغاية. وهناك عامل إضافي للتباين التشغيلي وهو أن الطلب لا يختلف فقط بين الليل والنهار. فهناك اختلافات كبيرة في وقت السنة ويوم الأسبوع. والمنطقة التي تشهد اختلافات كبيرة في الطلب سوف تتطلب قدرة كبيرة لمحطات توليد الطاقة في أوقات الذروة أو متابعة الأحمال لأن محطات توليد الطاقة في أوقات الذروة لا يمكنها تغطية سوى القدرة التي تعادل تلك المطلوبة خلال أوقات أدنى الطلب.

يمكن أن تكون محطات الطاقة التي تتبع الأحمال عبارة عن محطات طاقة كهرومائية، ومحطات طاقة بمحركات ديزل وغاز ، ومحطات طاقة توربينات غازية ذات دورة مركبة ومحطات طاقة توربينات بخارية تعمل بالغاز الطبيعي أو زيت الوقود الثقيل ، على الرغم من أن محطات زيت الوقود الثقيل تشكل جزءًا صغيرًا جدًا من مزيج الطاقة. يمكن أيضًا أن يشكل نموذج فعال نسبيًا من توربينات الغاز التي تعمل بالغاز الطبيعي محطة مناسبة لمتابعة الأحمال.

محطات توليد الطاقة بالتوربينات الغازية

تعتبر محطات توليد الطاقة التي تعمل بالتوربينات الغازية الأكثر مرونة من حيث تعديل مستوى الطاقة، ولكنها أيضًا من بين أكثر المحطات تكلفة في التشغيل. لذلك، تُستخدم عمومًا كوحدات "ذروة" في أوقات الطلب الأقصى على الطاقة أو محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة أو التوليد المشترك حيث يمكن استخدام الحرارة المهدرة الناتجة عن عوادم التوربينات اقتصاديًا لتوليد طاقة إضافية وطاقة حرارية لتدفئة العمليات أو المساحات.

محطات توليد الطاقة بمحركات الديزل والغاز

يمكن استخدام محطات توليد الطاقة التي تعمل بمحركات الديزل والغاز لتوليد الطاقة من الأحمال الأساسية إلى الاحتياطية نظرًا لمرونتها العالية بشكل عام. ويمكن تشغيل محطات توليد الطاقة هذه بسرعة لتلبية متطلبات الشبكة. ويمكن تشغيل هذه المحركات بكفاءة على مجموعة متنوعة من أنواع الوقود، مما يزيد من مرونتها.

بعض التطبيقات هي: توليد الطاقة من الحمل الأساسي، وطاقة الرياح والديزل، ومتابعة الحمل، والتوليد المشترك، والتوليد الثلاثي.

محطات الطاقة الكهرومائية

يمكن لمحطات الطاقة الكهرومائية أن تعمل كمحطات توليد طاقة أساسية أو محطات توليد طاقة لاحقة أو محطات توليد طاقة في أوقات الذروة. ولديها القدرة على البدء في العمل خلال دقائق، وفي بعض الحالات خلال ثوانٍ. وتعتمد طريقة تشغيل المحطة بشكل كبير على إمدادات المياه، حيث لا تتوفر لدى العديد من المحطات مياه كافية للعمل بالقرب من طاقتها الكاملة على أساس مستمر. [ بحاجة لمصدر ]

في حالة وجود سدود لتوليد الطاقة الكهرومائية أو خزانات مرتبطة بها، يمكن غالبًا أن تتراكم المياه، مما يحجز سحب المياه لوقت الذروة. وهذا يؤدي إلى إجهاد بيئي وميكانيكي، وبالتالي يتم ممارسته بشكل أقل اليوم مقارنة بالماضي. تأتي البحيرات والخزانات الاصطناعية المستخدمة لتوليد الطاقة الكهرومائية بجميع الأحجام، حيث تحتفظ بما يكفي من المياه ليوم واحد فقط (تباين الذروة اليومي)، أو ما يصل إلى إمداد عام كامل، مما يسمح بتباين الذروة الموسمي.

قد تغير المحطة التي تحتوي على خزان يستوعب أقل من تدفق النهر السنوي أسلوب تشغيلها اعتمادًا على موسم العام. على سبيل المثال، قد تعمل المحطة كمحطة ذروة خلال موسم الجفاف، وكمحطة تحميل أساسية خلال موسم الأمطار وكمحطة تتبع الأحمال بين المواسم. قد تعمل المحطة ذات الخزان الكبير بشكل مستقل عن المواسم الرطبة والجافة، مثل التشغيل بأقصى سعة خلال مواسم التدفئة أو التبريد القصوى. [ بحاجة لمصدر ]

عندما يكون توليد الكهرباء الذي يزود الشبكة والاستهلاك أو الحمل على الشبكة الكهربائية متوازنين، يكون تردد التيار المتناوب عند معدله الطبيعي (إما 50 أو 60 هرتز). يمكن الاستفادة من محطات الطاقة الكهرومائية لتحقيق إيرادات إضافية في شبكة كهربائية ذات تردد شبكة غير منتظم. عندما يكون تردد الشبكة أعلى من المعدل الطبيعي، على سبيل المثال يتجاوز تردد الشبكة الهندية 50 هرتز المقدر لمعظم المدة في شهر / يوم، [3] يمكن استهلاك الطاقة الإضافية المتاحة عن طريق إضافة حمولة إضافية، على سبيل المثال مضخات المياه الزراعية، إلى الشبكة ويكون سحب الطاقة الجديد هذا متاحًا بسعر اسمي أو بدون سعر. ومع ذلك، قد لا يكون هناك ضمان لاستمرار العرض بهذا السعر عندما ينخفض ​​تردد الشبكة عن المعدل الطبيعي، مما يتطلب بعد ذلك سعرًا أعلى. [ بحاجة لمصدر ] [ بحاجة لتوضيح ]

لمنع انخفاض التردد عن المعدل الطبيعي، يتم الاحتفاظ بمحطات الطاقة الكهرومائية المتاحة في وضع التشغيل بدون حمل/الحمل الاسمي ويتم زيادة الحمل أو خفضه تلقائيًا وفقًا لتردد الشبكة بدقة، أي أن وحدات الطاقة الكهرومائية تعمل في حالة عدم وجود حمل عندما يكون التردد أعلى من 50 هرتز وتولد الطاقة حتى الحمل الكامل في حالة انخفاض تردد الشبكة عن 50 هرتز. وبالتالي يمكن لشركة المرافق سحب ضعف الطاقة أو أكثر من الشبكة عن طريق تحميل وحدات الطاقة الكهرومائية بأقل من 50٪ من المدة ويتم تعزيز الاستخدام الفعال للمياه المتاحة بأكثر من ضعف عملية ذروة الحمل التقليدية. [4] [ التوضيح مطلوب ]

الحمل الأقصى اليومي لـ BPA مع توليد الطاقة الكهرومائية الكبيرة والحمل الأساسي لتوليد الطاقة الحرارية وطاقة الرياح المتقطعة. تتبع الطاقة الكهرومائية الأحمال وتدير الذروات، مع بعض الاستجابة من الحمل الأساسي لتوليد الطاقة الحرارية.[5]

مثال على الحمل الأقصى اليومي (لإدارة الطاقة في بونيفيل ) مع الطاقة الكهرومائية الكبيرة وتوليد الطاقة الحرارية الأساسية وطاقة الرياح المتقطعة. تتبع الطاقة الكهرومائية الحمل وتدير الذروات، مع بعض الاستجابة من الطاقة الحرارية الأساسية. لاحظ أن إجمالي التوليد يكون دائمًا أكبر من الحمل الإجمالي لـ BPA لأن BPA في معظم الأحيان تكون مصدرًا صافيًا للطاقة. لا يتضمن حمل BPA الطاقة المجدولة لمناطق سلطة الموازنة الأخرى. [6]

محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم

يمكن أيضًا استخدام محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم كبيرة الحجم كمحطات طاقة تتبع الأحمال/تعتمد على الأحمال المتغيرة بدرجات متفاوتة، حيث تكون محطات الطاقة التي تعمل بالفحم الصلب أكثر مرونة بشكل ملحوظ من محطات الفحم التي تعمل بالليغنيت . تتضمن بعض الميزات التي قد توجد في محطات الفحم التي تم تحسينها لمتابعة الأحمال ما يلي:

  • عملية الضغط المنزلق: تسمح عملية الضغط المنزلق لمولد البخار لمحطة الطاقة بتوليد الكهرباء دون تدهور كبير في كفاءة الوقود عند تشغيل الحمل الجزئي حتى 75٪ من سعة اللوحة الاسمية .
  • قدرة التحميل الزائد: يتم تصميم محطات الطاقة بشكل عام لتعمل بنسبة تتراوح بين 5 إلى 7% فوق تصنيف لوحة الاسم لمدة 5% في العام
  • التحكم في محافظ متابعة التردد : يمكن تغيير توليد الحمل تلقائيًا لتناسب احتياجات تردد الشبكة.
  • تشغيل بنظام الورديتين يوميًا لمدة خمسة أيام في الأسبوع: تم تصميم التشغيل الساخن والدافئ اللازم لهذه المحطات بحيث يستغرق وقتًا أقل لتحقيق التشغيل الكامل للحمل. وبالتالي فإن محطات الطاقة هذه ليست وحدات توليد طاقة أساسية تمامًا.
  • أنظمة تجاوز البخار HP/LP: تسمح هذه الميزة لمولد البخار التوربيني بتقليل الحمل بسرعة وتسمح لمولد البخار بالتكيف مع متطلبات الحمل مع وجود تأخير.

محطات الطاقة النووية

تاريخيًا، تم بناء محطات الطاقة النووية كمصانع ذات أحمال أساسية، دون القدرة على متابعة الحمل للحفاظ على بساطة التصميم. كان بدء تشغيلها أو إيقاف تشغيلها يستغرق ساعات عديدة لأنها مصممة للعمل بأقصى طاقة، وكان تسخين مولدات البخار إلى درجة الحرارة المطلوبة يستغرق وقتًا. [2] كما تم تصوير توليد الطاقة النووية على أنه غير مرن من قبل النشطاء المناهضين للطاقة النووية ووزارة البيئة الفيدرالية الألمانية، بينما زعم آخرون "أن المحطات قد تسد شبكة الكهرباء". [7]

تم تصميم محطات الطاقة النووية الحديثة ذات مفاعلات الماء الخفيف بحيث تتمتع بقدرات مناورة تتراوح بين 30% و100% مع ميل بنسبة 5%/دقيقة، حتى 140 ميغاواط/دقيقة. [7] تعمل محطات الطاقة النووية في فرنسا في وضع متابعة الحمل وبالتالي تشارك في التحكم في التردد الأولي والثانوي. تتبع بعض الوحدات برنامج حمل متغير مع تغيير واحد أو اثنين من التغييرات الكبيرة في الطاقة يوميًا. تسمح بعض التصميمات بتغييرات سريعة في مستوى الطاقة حول الطاقة المقدرة، وهي القدرة التي يمكن استخدامها لتنظيم التردد. [8] الحل الأكثر كفاءة هو الحفاظ على الدائرة الأولية بكامل طاقتها واستخدام الطاقة الزائدة للتوليد المشترك. [9]

في حين أن معظم محطات الطاقة النووية العاملة اعتبارًا من أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين كانت مصممة بالفعل بقدرات قوية على متابعة الحمل، إلا أنها ربما لم تُستخدم على هذا النحو لأسباب اقتصادية بحتة: يتكون توليد الطاقة النووية بالكامل تقريبًا من تكاليف ثابتة وغارقة، لذا فإن خفض إنتاج الطاقة لا يقلل بشكل كبير من تكاليف التوليد، لذلك من الأكثر فعالية تشغيلها بكامل طاقتها معظم الوقت. [10] [11] في البلدان حيث كان الحمل الأساسي نوويًا في الغالب (مثل فرنسا)، أصبح وضع متابعة الحمل اقتصاديًا بسبب الطلب الإجمالي على الكهرباء المتقلب طوال اليوم.

مفاعلات الماء المغلي

يمكن لمفاعلات الماء المغلي (BWRs) تغيير سرعة تدفق مياه إعادة التدوير لتقليل مستوى طاقتها بسرعة إلى 60٪ من الطاقة المقدرة (حتى 10٪ / دقيقة)، مما يجعلها مفيدة لمتابعة الحمل بين عشية وضحاها. يمكنهم أيضًا استخدام التلاعب بقضيب التحكم لتحقيق تخفيضات أعمق في الطاقة. لا تحتوي بعض تصميمات مفاعلات الماء المغلي على مضخات إعادة تدوير، ويجب أن تعتمد هذه التصميمات فقط على التلاعب بقضيب التحكم من أجل متابعة الحمل، وهو أمر أقل مثالية على الأرجح. [12] في أسواق مثل شيكاغو، إلينوي حيث نصف أسطول المرافق المحلية هو مفاعلات الماء المغلي، من الشائع متابعة الحمل (على الرغم من أنه قد يكون أقل اقتصادا للقيام بذلك).

مفاعلات الماء المضغوط

تستخدم مفاعلات الماء المضغوط (PWRs) مزيجًا من الحشوة الكيميائية ، عادةً البورون ، في المهدئ/المبرد، والتلاعب بقضيب التحكم، والتحكم في سرعة التوربين (انظر تكنولوجيا المفاعل النووي ) لتعديل مستويات الطاقة. بالنسبة لمفاعلات الماء المضغوط التي لم يتم تصميمها صراحةً مع مراعاة متابعة الحمل، فإن عملية متابعة الحمل ليست شائعة تمامًا كما هي الحال مع مفاعلات الماء المغلي. تم تصميم مفاعلات الماء المضغوط الحديثة بشكل عام للتعامل مع متابعة الحمل المنتظمة المكثفة، وقد تم تصميم مفاعلات الماء المضغوط الفرنسية والألمانية على وجه الخصوص تاريخيًا بدرجات متفاوتة من قدرات متابعة الحمل المحسنة. [12]

تتمتع فرنسا على وجه الخصوص بتاريخ طويل في استخدام متابعة الحمل العدوانية مع مفاعلات الماء المضغوط الخاصة بها، والتي يمكنها التحكم في التردد الأولي والثانوي، بالإضافة إلى متابعة الحمل. تستخدم مفاعلات الماء المضغوط الفرنسية ما يسمى بقضبان التحكم "الرمادية" التي تتمتع بقدرة امتصاص نيوترونية أقل وتستخدم لضبط طاقة المفاعل بدقة، على عكس قضبان التحكم "السوداء" من أجل مناورة الطاقة بشكل أسرع مما تسمح به التحكم الكيميائي أو قضبان التحكم التقليدية. [2]

تتمتع هذه المفاعلات بالقدرة على تغيير ناتجها بانتظام بين 30-100% من القدرة المقدرة، ومناورة القدرة لأعلى أو لأسفل بنسبة 2-5%/الدقيقة أثناء الأنشطة التي تتبع الحمل، والمشاركة في التحكم بالتردد الأولي والثانوي عند ±2-3% (التحكم بالتردد الأولي) و±3-5% (التحكم بالتردد الثانوي، ≥5% لمفاعلات N4 في الوضع X). اعتمادًا على التصميم الدقيق ووضع التشغيل، قد تكون قدرتها على التعامل مع التشغيل منخفض الطاقة أو التسارع السريع محدودة جزئيًا خلال المراحل المتأخرة جدًا من دورة الوقود. [12]

مفاعلات الماء الثقيل المضغوط

تتميز تصميمات CANDU الحديثة بقدرات واسعة النطاق لتجاوز البخار مما يسمح بطريقة مختلفة لمتابعة الحمل والتي لا تنطوي بالضرورة على تغييرات في ناتج طاقة المفاعل. محطة توليد الطاقة النووية بروس هي مفاعل CANDU بالماء الثقيل المضغوط والذي يستخدم بانتظام قدرته على تجاوز البخار جزئيًا إلى المكثف لفترات زمنية ممتدة أثناء تشغيل التوربين لتوفير 300 ميغاواط لكل وحدة (2400 ميغاواط إجمالاً للمحطة المكونة من ثماني وحدات) من قدرات التشغيل المرنة (متابعة الحمل). يتم الحفاظ على طاقة المفاعل عند نفس المستوى أثناء عمليات تجاوز البخار، مما يتجنب تمامًا التسمم بالزينون والمخاوف الأخرى المرتبطة بمناورة ناتج طاقة المفاعل. [13] [14] [15]

محطات الطاقة الحرارية الشمسية

تظهر محطات الطاقة الشمسية المركزة مع التخزين الحراري كخيار لمحطات الطاقة التي تتبع الأحمال. [16] [17] يمكنها تلبية الطلب على الحمل والعمل كمحطات طاقة ذات حمولة أساسية عندما يتم العثور على الطاقة الشمسية المستخرجة زائدة في اليوم. [18] يمكن للمزيج المناسب من التخزين الحراري الشمسي والطاقة الشمسية الكهروضوئية أن يطابق تقلبات الحمل تمامًا دون الحاجة إلى تخزين البطاريات المكلف. [19] [20]

محطات توليد الطاقة من خلايا الوقود

محطات الطاقة التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية هي محطات طاقة مثالية تتبع الأحمال مثل مجموعات المولدات الديزل الطارئة أو أنظمة تخزين البطاريات. يمكن تشغيلها من الصفر إلى الحمل الكامل في غضون دقائق قليلة. نظرًا لأن نقل الهيدروجين إلى المستهلكين الصناعيين البعيدين مكلف، فإن الهيدروجين الزائد المنتج كمنتج ثانوي من مصانع كيميائية مختلفة يستخدم لتوليد الطاقة بواسطة محطات الطاقة التي تعمل بخلايا الوقود. [21] كما أنها لا تسبب تلوث الهواء والماء. في الواقع، فهي تنظف الهواء المحيط عن طريق استخراج جزيئات PM2.5 وتولد أيضًا مياه نقية للشرب والتطبيقات الصناعية.

محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح

يمكن استخدام الطاقة المتغيرة من الطاقة المتجددة مثل محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لمتابعة الحمل أو تثبيت تردد الشبكة بمساعدة وسائل تخزين مختلفة. بالنسبة للدول التي تتجه بعيدًا عن محطات الحمل الأساسي التي تعمل بالفحم نحو مصادر الطاقة المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والتي لم تنفذ بعد تدابير الشبكة الذكية بالكامل مثل إدارة جانب الطلب للاستجابة السريعة للتغيرات في هذا العرض، فقد تكون هناك حاجة إلى محطات طاقة مخصصة لتتبع الذروة أو الحمل واستخدام ربط الشبكة، على الأقل حتى يتم تنفيذ آليات تخفيف الذروة وتحويل الحمل على نطاق واسع بما يكفي لمواكبة العرض. انظر بدائل الشبكة الذكية أدناه.

تخزين البطاريات القابلة لإعادة الشحن اعتبارًا من عام 2018، عندما يتم تصنيعها خصيصًا لهذا الغرض دون إعادة استخدام بطاريات المركبات الكهربائية ، تكلف 209 دولارًا لكل كيلووات ساعة في المتوسط ​​في الولايات المتحدة. [22] عندما يكون تردد الشبكة أقل من القيمة المطلوبة أو المقدرة، يتم تغذية الطاقة المولدة، إن وجدت، وطاقة البطارية المخزنة إلى الشبكة لرفع تردد الشبكة. عندما يكون تردد الشبكة أعلى من القيمة المطلوبة أو المقدرة، يتم تغذية الطاقة المولدة أو يتم سحب طاقة الشبكة الزائدة، في حالة توفرها بثمن بخس، إلى وحدات البطاريات لتخزين الطاقة. يستمر تردد الشبكة في التقلب من 50 إلى 100 مرة في اليوم فوق وتحت القيمة المقدرة اعتمادًا على نوع الحمل الذي يواجهه ونوع محطات التوليد في الشبكة الكهربائية. [23] في الآونة الأخيرة، انخفضت تكلفة وحدات البطاريات ومحطات الطاقة الشمسية وما إلى ذلك بشكل كبير لاستخدام الطاقة الثانوية لتثبيت شبكة الطاقة كاحتياطي دوار على الخط . [24] [25]

كما قامت دراسات جديدة بتقييم محطات الرياح والطاقة الشمسية لمتابعة التغيرات السريعة في الأحمال. وقد أظهرت دراسة أجراها جيفورجيان وآخرون قدرة محطات الطاقة الشمسية على توفير متابعة الأحمال والاحتياطيات السريعة في كل من أنظمة الطاقة في الجزر مثل بورتوريكو [26] وأنظمة الطاقة الكبيرة في كاليفورنيا. [27]

الشبكات الذكية المعتمدة على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح

إن الطبيعة اللامركزية والمتقطعة لتوليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تستلزم بناء شبكات إشارات عبر مناطق شاسعة. وتشمل هذه الشبكات مستهلكين كبارًا لديهم استخدامات تقديرية، وتشمل بشكل متزايد مستخدمين أصغر حجمًا بكثير. وبشكل جماعي، تسمى تقنيات الإشارات والاتصالات هذه " الشبكة الذكية ". وعندما تصل هذه التقنيات إلى معظم الأجهزة المتصلة بالشبكة، يُستخدم مصطلح إنترنت الطاقة أحيانًا، على الرغم من أن هذا يُعتبر بشكل أكثر شيوعًا جانبًا من جوانب إنترنت الأشياء .

في عام 2010، أوضح رئيس لجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية الأميركية جون ويلينجهوف وجهة نظر إدارة أوباما التي فضلت بشدة إشارات الشبكة الذكية على محطات الطاقة المخصصة لتتبع الأحمال، ووصف التتبع بأنه غير فعال بطبيعته. وفي مجلة ساينتفك أميركان، ذكر بعض هذه التدابير:

  • "إيقاف دورة إزالة الجليد من الثلاجة في وقت معين... يمكن للشبكة أن ترسل إشارة... طالما تم إزالة الجليد من تلك الثلاجة في نهاية اليوم، فلن تهتم أنت كمستهلك، ولكن في النهاية يمكن للشبكة أن تعمل بكفاءة أكبر."
  • "...إذا لم تفعل ذلك مع الثلاجة، فسوف تضطر إلى القيام بذلك مع محطة توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أو توربينات الاحتراق التي تعمل لأعلى ولأسفل، والقيام بذلك يجعل هذه الوحدة تعمل بكفاءة أقل بكثير."

في ذلك الوقت، كانت عملية دمج بطاريات المركبات الكهربائية في الشبكة قد بدأت. وأشار ويلينجهوف (المصدر نفسه) إلى أن "هذه السيارات تحصل الآن على أجر في ديلاوير يتراوح بين 7 إلى 10 دولارات في اليوم لكل سيارة. وتحصل هذه السيارات على أكثر من 3000 دولار سنويا لاستخدامها ببساطة في التحكم في خدمة التنظيم على الشبكة عندما يتم شحنها".

بطاريات المركبات الكهربائية كوسيلة لتوزيع الأحمال أو التخزين

نظرًا للتكلفة العالية جدًا لتخزين البطاريات المخصصة، فإن استخدام بطاريات المركبات الكهربائية أثناء الشحن في المركبات (انظر الشبكة الذكية )، وفي مجموعات تخزين الطاقة في الشبكة الثابتة لإعادة الاستخدام في نهاية العمر بمجرد عدم قدرتها على الاحتفاظ بشحنة كافية للاستخدام على الطرق، أصبح الطريقة المفضلة لمتابعة الحمل مقارنة بمحطات الطاقة المخصصة. تعمل مثل هذه المجموعات الثابتة كمحطة طاقة حقيقية لمتابعة الحمل، ويمكن أن يؤدي نشرها إلى "تحسين القدرة على تحمل تكاليف شراء مثل هذه المركبات... لا يزال من الممكن اعتبار البطاريات التي تصل إلى نهاية عمرها الافتراضي في صناعة السيارات لتطبيقات أخرى حيث لا يزال ما بين 70-80٪ من سعتها الأصلية." [28]

غالبًا ما يتم إعادة استخدام مثل هذه البطاريات في مجموعات منزلية تعمل في المقام الأول كنسخة احتياطية، وبالتالي يمكنها المشاركة بشكل أسرع في استقرار الشبكة. يتزايد عدد هذه البطاريات التي لا تفعل شيئًا بسرعة، على سبيل المثال في أستراليا حيث ارتفع الطلب على Tesla Powerwall بمقدار 30 مرة بعد انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي. [29]

يتم شحن بطاريات المنازل والمركبات دائمًا وبشكل ضروري عندما يتوفر العرض، مما يعني أنها جميعًا تشارك في شبكة ذكية ، لأن الحمل العالي (كان أحد التقديرات اليابانية أكثر من 7 جيجاوات لنصف السيارات في كانتو) [ بحاجة لمصدر ] ببساطة لا يمكن إدارته على شبكة تناظرية، وإلا فإن "الشحن غير المنسق يمكن أن يؤدي إلى إنشاء حمل ذروة جديد" (نفس المصدر).

نظرًا لضرورة إدارة الشحن، فلا توجد تكلفة إضافية لتأخير شحن أو تفريغ هذه البطاريات حسب الحاجة للحمل التالي ، فقط تغيير في البرنامج وفي بعض الحالات دفع مقابل الإزعاج الناتج عن الشحن غير الكامل أو تآكل البطارية (على سبيل المثال "7 إلى 10 دولارات في اليوم لكل سيارة" تُدفع في ولاية ديلاوير).

في عام 2015، قام معهد روكي ماونتن بإدراج تطبيقات شبكات البطاريات الموزعة [30] على النحو التالي (بالنسبة لـ "منظمات تخزين الطاقة المستقلة / منظمات تخزين الطاقة المتجددة") بما في ذلك "إمكانية طرح تخزين الطاقة في أسواق الكهرباء بالجملة" أو لخدمات المرافق بما في ذلك:

وزعمت شركة روكي ماونتن أن "البطاريات قادرة على توفير هذه الخدمات بشكل أكثر موثوقية وبتكلفة أقل من التكنولوجيا التي توفرها حالياً غالبية محطات الطاقة الحرارية (انظر أعلاه فيما يتعلق بالفحم والغاز)"، كما زعمت أن "أنظمة التخزين المثبتة خلف عداد العميل يمكن إرسالها لتوفير خدمات التأجيل أو الكفاية للمرافق"، مثل:

  • "تأجيل ترقية النقل والتوزيع. عندما تشير توقعات الأحمال إلى أن عقد النقل أو التوزيع سوف تتجاوز قدرتها الاستيعابية المقدرة، يمكن استخدام الاستثمارات الإضافية في تخزين الطاقة لزيادة سعة العقدة بشكل فعال وتجنب الترقيات الضخمة والمكلفة للعقد نفسها."
  • " تخفيف ازدحام خطوط النقل . في أوقات معينة من اليوم، تفرض شركات تخزين الطاقة رسومًا على شركات المرافق لاستخدام خطوط النقل المزدحمة. يمكن تجنب هذه الرسوم عن طريق تفريغ أنظمة تخزين الطاقة الموجودة أسفل خطوط النقل المزدحمة."
  • " ملاءمة الموارد . بدلاً من استخدام توربينات الاحتراق أو الاستثمار فيها لتلبية متطلبات ذروة الإنتاج، يمكن لشركات المرافق الاستعانة بأصول أخرى مثل تخزين الطاقة بدلاً من ذلك."

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ماسترز، جيلبرت م. (3 يناير 2005). أنظمة الطاقة الكهربائية المتجددة والفعّالة . ص 140. ISBN 9780471668831.
  2. ^ abc "محطة توليد الطاقة التي تتبع الأحمال". الطاقة النووية . تم الاسترجاع في 2020-05-22 .
  3. ^ "صفحة 13، تقرير الأداء التشغيلي لشهر مارس 2015، NLDC" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 مايو 2015. تم الاسترجاع 25 أبريل 2015 .
  4. ^ "معايير قبول الأحمال لمحطات الطاقة الكهرومائية، CEA، الهند" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 23 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع 25 أغسطس 2014 .
  5. ^ "حمل سلطة موازنة BPA وإجمالي VER".
  6. ^ "إدارة الطاقة في بونيفيل، هيئة موازنة الحمل وإجمالي توليد طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والطاقة الأحفورية/الكتلة الحيوية والطاقة النووية، في الوقت الفعلي تقريبًا". transmission.bpa.gov . 6-13 يناير 2017 . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
  7. ^ من تأليف كاي كوسوفسكي، فرانك ديركس. "Quo Vadis، استقرار الشبكة؟ التحديات تتزايد مع تغير محفظة التوليد" (PDF) . atw المجلد 66 (2021) .
  8. ^ التنمية النووية، يونيو 2011، الصفحة 10 من http://www.oecd-nea.org/
  9. ^ Locatelli, Giorgio; Boarin, Sara; Pellegrino, Francesco; Ricotti, Marco E. (2015-02-01). "Load following with Small Modular Reactors (SMR): A real options analysis" (PDF) . الطاقة . 80 : 41–54. doi :10.1016/j.energy.2014.11.040. hdl : 11311/881391 .
  10. ^ Locatelli, Giorgio; Boarin, Sara; Pellegrino, Francesco; Ricotti, Marco E. (2015-02-01). "Load following with Small Modular Reactors (SMR): A real options analysis" (PDF) . الطاقة . 80 : 41–54. doi :10.1016/j.energy.2014.11.040. hdl : 11311/881391 .
  11. ^ انقطاع التيار الكهربائي في أونتاريو والولايات المتحدة - التأثيرات على البنية التحتية الحرجة (PDF) (تقرير). وزارة السلامة العامة والاستعداد للطوارئ في كندا. أغسطس 2006. ص. 16. IA06-002 . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
  12. ^ abc "الجوانب الفنية والاقتصادية لمتابعة الأحمال في محطات الطاقة النووية" (PDF) . وكالة الطاقة النووية التابعة لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية. يونيو 2011. تم الاسترجاع في 21 أكتوبر 2017 .
  13. ^ "#12 - المرونة النووية - مجموعة استشارات الاقتصاد النووي". مجموعة استشارات الاقتصاد النووي . 24 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع في 21 أكتوبر 2017 .
  14. ^ "الرياح والشبكة الكهربائية: التخفيف من ارتفاع أسعار الكهرباء وانبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي" (PDF) . جمعية المهندسين المحترفين في أونتاريو (OSPE). 14 مارس 2012. تم الاسترجاع في 21 أكتوبر 2017 .
  15. ^ "خلفية BPRIA". Bruce Power . 3 ديسمبر 2015. تم الاسترجاع في 21 أكتوبر 2017 .
  16. ^ "الطاقة الشمسية المركزة القابلة للإرسال تحطم الأرقام القياسية في عام 2017" . تم الاسترجاع في 22 سبتمبر 2017 .
  17. ^ "جهود الإمارات العربية المتحدة في مجال الطاقة الشمسية المركزة يجب أن تفتح أعين العالم على هذه القضية" . تم استرجاعه في 26 سبتمبر 2017 .
  18. ^ "Aurora: What you should know about Port Augusta's solar power-tower". 2017-08-21 . تم الاسترجاع في 22 أغسطس 2017 .
  19. ^ لويس، دياني (2017-04-05). "الملح أو السيليكون أو الجرافيت: تخزين الطاقة يتجاوز بطاريات الليثيوم أيون". الجارديان . تم الاسترجاع في 1 سبتمبر 2017 .
  20. ^ "تسويق تخزين الطاقة الحرارية المستقلة". 8 يناير 2016. تم الاسترجاع في 1 سبتمبر 2017 .
  21. ^ "شركة دوسان ستوفر محطة طاقة تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني بقدرة 50 ميجاوات" . تم الاسترجاع في 6 أبريل 2019 .
  22. ^ فو، ران (10 فبراير 2016). "معيار تكاليف نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق في الولايات المتحدة لعام 2018" (ملف PDF) . مختبر الطاقة المتجددة الوطني . تم الاسترجاع في 5 سبتمبر 2019 .
  23. ^ "ملف التردد، NLDC، حكومة الهند" . تم الاسترجاع في 6 أغسطس 2015 .[ رابط ميت دائم ‍ ]
  24. ^ راسل، جون (30 أبريل 2015). "ستسمح لوحة الطاقة الشمسية التي تبلغ تكلفتها 3000 دولار من تسلا للمنازل بالعمل بالكامل بالطاقة الشمسية".
  25. ^ "تخزين طاقة الشمس أصبح أرخص بكثير". ThinkProgress . تم الاسترجاع في 23 مايو 2016 .
  26. ^ جيفورجيان، فاهان؛ أونيل، باربرا. "مشروع توضيحي للتحكمات المتقدمة الصديقة للشبكة لمحطات الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق" (PDF) . المختبر الوطني للطاقة المتجددة . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
  27. ^ لوتان، كلايد؛ كلاور، بيتر؛ تشودري، سيراجول؛ هال، ستيفن. "إثبات خدمات الموثوقية الأساسية بواسطة محطة طاقة شمسية كهروضوئية بقدرة 300 ميجاوات" (PDF) . المختبر الوطني للطاقة المتجددة . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
  28. ^ McLoughlin, Fintan; Conlon, Michael. "إعادة الاستخدام الثانوي للبطاريات من المركبات الكهربائية لبناء تطبيقات الطاقة الكهروضوئية المتكاملة (BIP V)". معهد دبلن للتكنولوجيا . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
  29. ^ "ارتفاع الطلب على Tesla Powerwall بمقدار 30 ضعفًا بعد انقطاع التيار الكهربائي في أستراليا". teslarati.com. 13 أكتوبر 2016. تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
  30. ^ موريس، جيسي (30 أبريل 2015). "الأشياء العشرة التي من المحتمل أن تكون مفقودة من أخبار التخزين الثابت لشركة تسلا". Rmi . rmi.org . تم الاسترجاع في 26 ديسمبر 2018 .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=محطة_طاقة_تتبع_الحمل&oldid=1223766563"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate