محطة توليد الطاقة القصوى

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
محطة توليد كيرني ، وهي محطة طاقة أساسية سابقة تعمل بالفحم ، وهي الآن محطة طاقة تعمل بالغاز، على نهر هاكنساك في نيوجيرسي

محطات الطاقة الذروة ، والمعروفة أيضًا باسم محطات الذروة ، وأحيانًا "محطات الذروة" فقط، هي محطات طاقة تعمل عمومًا فقط عندما يكون هناك طلب مرتفع، يُعرف باسم ذروة الطلب ، على الكهرباء . [1] نظرًا لأنها توفر الطاقة من حين لآخر فقط، فإن الطاقة الموردة تفرض سعرًا أعلى بكثير لكل كيلووات في الساعة من طاقة الحمل الأساسي . يتم تشغيل محطات الطاقة ذات الحمل الأقصى بالاشتراك مع محطات الطاقة ذات الحمل الأساسي ، [ بحاجة لمصدر ] والتي توفر كمية موثوقة وثابتة من الكهرباء، لتلبية الحد الأدنى من الطلب.

على الرغم من أن محطات توليد الطاقة ذات الذروة كانت تُستخدم تاريخيًا بشكل متكرر بالتزامن مع محطات توليد الطاقة العاملة بالفحم، إلا أن محطات توليد الطاقة ذات الذروة تُستخدم الآن بشكل أقل شيوعًا. تحتوي محطات توربينات الغاز ذات الدورة المركبة على دورتين أو أكثر، الأولى تشبه إلى حد كبير محطة توليد الطاقة ذات الذروة، بينما تعمل الثانية على الحرارة المهدرة للأولى. غالبًا ما يكون هذا النوع من المحطات قادرًا على البدء بسرعة، وإن كان بكفاءة منخفضة، ثم الانتقال بعد بضع ساعات إلى وضع توليد طاقة ذو حمولة أساسية أكثر كفاءة. تتمتع محطات الدورة المركبة بتكلفة رأسمالية مماثلة لكل واط لمحطات توليد الطاقة ذات الذروة، ولكنها تعمل لفترات أطول بكثير، وتستخدم وقودًا أقل بشكل عام، وبالتالي توفر كهرباء أرخص.

اعتبارًا من عام 2020، توفر توربينات الغاز ذات الدورة المفتوحة تكلفة كهرباء تبلغ حوالي 151-198 دولارًا أمريكيًا / ميجاوات ساعة. [2]

تم استبدال محطات الذروة بتخزين البطاريات في بعض الأماكن. [3] تسعى هيئة الطاقة في نيويورك (NYPA) إلى استبدال محطات ذروة الغاز بتخزين البطاريات، [ 4 ] [5] استبدلت 142 وحدة من Tesla Megapacks (توفر 100 ميجاوات) محطة ذروة غاز في مقاطعة فينتورا ، كاليفورنيا [6] [7] وفي ليسينس ، بلجيكا، استبدلت 40 وحدة من Tesla Megapacks (50 ميجاوات) مولدًا توربينيًا. [8] وجد مجلس الطاقة النظيفة في أستراليا في أبريل 2021 أن تخزين البطاريات يمكن أن يكون أرخص بنسبة 30٪ من محطات ذروة الغاز. [9]

ساعات الذروة

تحدث ساعات الذروة عادة في الصباح أو في وقت متأخر بعد الظهر/المساء حسب الموقع. في المناخات المعتدلة، تحدث ساعات الذروة غالبًا عندما يتم استخدام الأجهزة المنزلية بكثافة في المساء بعد ساعات العمل. في المناخات الحارة، تكون الذروة عادةً في وقت متأخر بعد الظهر عندما يكون حمل تكييف الهواء مرتفعًا، وخلال هذا الوقت لا تزال العديد من أماكن العمل مفتوحة وتستهلك الطاقة. في المناخات الباردة، تكون الذروة في الصباح عندما تبدأ التدفئة والصناعة في العمل. [10]

قد تعمل محطة الذروة لعدة ساعات في اليوم، أو قد تعمل لبضع ساعات فقط في السنة، اعتمادًا على حالة الشبكة الكهربائية في المنطقة . نظرًا لتكلفة بناء محطة طاقة فعالة، إذا كانت محطة الذروة ستعمل لفترة قصيرة أو متغيرة للغاية، فليس من المنطقي اقتصاديًا جعلها فعالة مثل محطة طاقة الحمل الأساسي. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون المعدات والوقود المستخدم في محطات الحمل الأساسي غير مناسب للاستخدام في محطات الذروة لأن الظروف المتقلبة من شأنها أن تضغط بشدة على المعدات. ولهذه الأسباب، نادرًا ما يتم تشغيل الطاقة النووية وطاقة النفايات والفحم والكتلة الحيوية كمحطات ذروة، إن وجدت.

إنتاج الطاقة في ألمانيا خلال يوم واحد في عام 2005، بدون أي طاقة شمسية أو طاقة رياح

الطاقة المتجددة

مع اتجاه البلدان بعيدًا عن محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري نحو مصادر الطاقة المتجددة ولكن المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، هناك زيادة مقابلة في الحاجة إلى أنظمة تخزين الطاقة الشبكية ، كبدائل متجددة لبناء المزيد من محطات توليد الطاقة التي تعمل عند الذروة أو التي تتبع الأحمال. وهناك خيار آخر يتمثل في توزيع أوسع لقدرة التوليد، من خلال استخدام روابط الشبكة، مثل مسارات ربط WECC .

أنواع

محطات الذروة هي عمومًا توربينات غازية أو محركات غازية تحرق الغاز الطبيعي . يحرق القليل منها الغاز الحيوي أو السوائل المشتقة من البترول ، مثل زيت الديزل ووقود الطائرات ، ولكن هذه السوائل تكون أكثر تكلفة بشكل عام من الغاز الطبيعي، لذلك يقتصر استخدامها على المناطق التي لا يتم تزويدها بالغاز الطبيعي. بالإضافة إلى الغاز الطبيعي، فإن العديد من محطات الذروة قادرة على استخدام البترول كوقود احتياطي، وتخزين النفط في خزانات في الموقع. تتراوح الكفاءة الديناميكية الحرارية لمحطات الطاقة التوربينية الغازية ذات الدورة البسيطة من 20 إلى 42٪، مع كون متوسطها بين 30 و 42٪ لمحطة جديدة.

لتحقيق كفاءة أكبر، يتم إضافة مولد بخار لاستعادة الحرارة (HRSG) عند العادم. يُعرف هذا باسم محطة الدورة المركبة . يستخدم التوليد المشترك حرارة العادم المهدرة للعمليات أو التدفئة المركزية أو استخدامات التدفئة الأخرى. يتم استخدام كلا الخيارين فقط في المحطات المخصصة للتشغيل لفترات أطول من المعتاد. تُستخدم أحيانًا مولدات الغاز الطبيعي والديزل ذات المحركات الترددية لدعم الشبكة باستخدام محطات أصغر.

هناك خيار آخر لزيادة الكفاءة وإنتاج الطاقة في توربينات الغاز وهو تركيب نظام تبريد الهواء الداخل للتوربين ، والذي يعمل على تبريد درجة حرارة الهواء الداخل مما يزيد من نسبة تدفق الكتلة. يمكن لهذا الخيار، بالاشتراك مع خزان تخزين الطاقة الحرارية ، زيادة إنتاج الطاقة للتوربين في فترات الذروة بنسبة تصل إلى 30%. [11]

ذروة الحمل اليومية مع توليد كميات كبيرة من الطاقة الكهرومائية/الطاقة الحرارية الأساسية وطاقة الرياح المتقطعة. تدير الطاقة الكهرومائية ذروة الحمل، مع بعض الاستجابة من الطاقة الحرارية. [12]

إن السدود الكهرومائية متغيرة عمدًا. فهي قادرة على توليد كميات أقل خلال فترات الركود والاستجابة بسرعة للطلبات في أوقات الذروة، وبالتالي فإن الطاقة الكهرومائية قد تعمل كمحطة متابعة للحمل أو محطة ذروة، ومع وجود كمية كافية من المياه، يمكن أن تعمل كمحطة تحميل أساسية. غالبًا ما تُستخدم توربينات الغاز الطبيعي أو التخزين بالضخ حيث لا توجد طاقة كهرومائية كافية للاستجابة للتغيرات اليومية والأسبوعية في التوليد والاستهلاك. [13]

ليس من غير المعتاد أن يتم بناء سد بسعة أكبر مما يمكن أن تتحمله إمدادات المياه، مما يسمح بإنتاج ذروة أعلى. يمكن أن يكون ترقية المعدات في السدود الحالية أحد أقل الطرق تكلفة لزيادة ذروة التوليد. [14] غالبًا ما تكون القدرة على تغيير كمية الكهرباء المولدة محدودة بمتطلب تلبية الحد الأدنى أو الأقصى للتدفقات في اتجاه مجرى النهر. [15]

الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ هي أكبر شكل من أشكال تخزين الطاقة المتاحة على الشبكة، وتستخدم لحساب متوسط ​​الطلب على الكهرباء خارج أوقات الذروة وأثناء أوقات الذروة. يخزن الموقع الطاقة باستخدام الجاذبية المحتملة للمياه المخزنة في خزان. تُستخدم الطاقة الكهربائية منخفضة التكلفة خارج أوقات الذروة من الحمل الأساسي أو المصادر المتقطعة لضخ المياه على ارتفاع منخفض للتخزين في خزان مرتفع الارتفاع. أثناء فترات الطلب العالي على الكهرباء، يتم إطلاق المياه المخزنة من خلال التوربينات لإنتاج الطاقة الكهربائية. لا تستغرق أوقات بدء التشغيل سوى بضع دقائق، ويمكن أن تبدأ بعضها في بضع عشرات من الثواني. [16]

تُستخدم البطاريات في بعض الحالات حيث تكون الظروف مواتية لتدفق سلس، وتجنب ترقية خطوط الطاقة المكلفة، فضلاً عن توفير ذروة الطاقة [17] [18] وخدمات الشبكة الأخرى [19] مثل الاحتياطي التشغيلي ، وأحيانًا في تكوين هجين مع توربينات [20] أو محركات ديزل. تعد طاقة البطارية هي الأسرع استجابة من بين جميع محطات الطاقة، ويمكنها الاستجابة لظروف الشبكة في فترات زمنية بالمللي ثانية، مما يمنح المعدات الأبطأ استجابة فرصة للرد على الانقطاعات.

تعتبر مضخات التخزين والبطاريات مستهلكين صافيين، حيث لا تحتوي على مصدر طاقة داخلي، كما أن التحويل بين الكهرباء والتخزين والعكس يتسبب في بعض الخسائر.

تم اقتراح محطات الطاقة الشمسية الحرارية الذروة في عام 2017، بموجب جائزة وزارة الطاقة الأمريكية للتكنولوجيا 2 السوق [21] لهانك برايس من SolarDynamics، الذي اقترحت ورقته البحثية "محطة الطاقة الشمسية القابلة للإرسال" [22] الاستفادة من تخزين الطاقة الحرارية المتأصل في محطة الطاقة الشمسية الحرارية ، مما يمكن هذا الشكل القائم على الحرارة من الطاقة الشمسية من التوليد مثل محطة ذروة الغاز، لتوفير الطاقة عند الطلب ليلاً أو نهارًا، وفي المقابل يتم التحكم فيها من قبل المرافق ويتم دفعها في مدفوعات السعة لتكون متاحة عند الحاجة، مثل محطة ذروة تقليدية. تنتج محطة الطاقة الشمسية الحرارية الكهرباء في محطة طاقة بدورة بخارية مثل محطة الطاقة التقليدية ولكن يتم توفير الحرارة للبخار من خلال تسخين الطاقة الشمسية لمادة مثل الأملاح المنصهرة وتخزين الحرارة حتى الحاجة إليها لصنع البخار لتوليد الطاقة.

محطات توليد الطاقة ذات الأحمال الأساسية

سيتضمن نظام الإمداد الكهربائي الاقتصادي أيضًا محطات توليد الطاقة ذات الحمل الأساسي . ستؤكد وحدات التوليد هذه على انخفاض تكلفة الوقود التدريجي، ولكنها قد تستخدم استثمارًا رأسماليًا أعلى لتحسين الكفاءة. على سبيل المثال، قد تستخدم محطة الذروة توربينًا غازيًا فقط، بينما قد تضيف محطة الحمل الأساسي أيضًا "دورة سفلية" بخارية لتحسين استهلاك الوقود الإجمالي للمحطة لكل وحدة من الكهرباء المنتجة. تعمل محطات الطاقة النووية وحرق الفحم بشكل مستمر بشكل عام، ولا تتوقف إلا للصيانة أو الانقطاعات غير المتوقعة. [23]

إن انخفاض تكلفة الوقود التزايدي لمحطات الطاقة النووية مقارنة بتكلفة رأس المال المرتفعة، يجعل استخدامها لتوفير الأحمال الأساسية أكثر اقتصادية. يمكن استخدام محطات الطاقة الكهرومائية ذات القيود القليلة على إمدادات المياه لتوفير الأحمال الأساسية حيث أن تكلفة الوقود التزايدي لديها صفر. نظرًا لأن محطة الطاقة التي تعمل بدورة البخار قد تستغرق ساعات للانتقال من وضع الاستعداد البارد إلى التصنيف الكامل، فإنها لا تستخدم عادةً لتوفير خدمة الأحمال القصوى. [24]

تعمل محطات الطاقة التي تعمل على الأحمال المتوسطة مثل محطات الطاقة الكهرومائية بين هذين الحدين، مما يحد من إنتاجها في الليل وعطلات نهاية الأسبوع عندما يكون الطلب منخفضًا. تُستخدم محطات الأحمال الأساسية والمحطات المتوسطة بشكل تفضيلي لتلبية الطلب على الكهرباء لأن الكفاءة المنخفضة لمحطات الذروة تجعل تشغيلها أكثر تكلفة. [25]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ أنظمة الطاقة الكهربائية المتجددة والفعالة بقلم جيلبرت م. ماسترز
  2. ^ "التكلفة المتساوية للطاقة والتخزين". مؤرشف من الأصل في 2021-02-20 . تم الاسترجاع 2021-01-05 .
  3. ^ كولثورب، آندي (2022-04-22). "حملة لإعادة تأهيل مواقع محطات الوقود الأحفوري في مدينة نيويورك باستخدام تخزين البطاريات". أخبار تخزين الطاقة . تم الاسترجاع في 2022-12-12 .
  4. ^ International, Smart Energy (2022-04-28). "NYPA تسعى إلى استبدال محطات الطاقة التي تعمل بالغاز بتخزين البطاريات". Smart Energy International . تم الاسترجاع في 2022-12-12 .
  5. ^ كولثورب، آندي (2022-04-22). "حملة لإعادة تأهيل مواقع محطات الوقود الأحفوري في مدينة نيويورك باستخدام تخزين البطاريات". أخبار تخزين الطاقة . تم الاسترجاع في 2022-12-12 .
  6. ^ لامبرت، فريد (2021-06-30). "تشغيل 142 وحدة طاقة ضخمة من Tesla Megapacks لإنشاء بطارية عملاقة جديدة تحل محل محطة توليد الطاقة بالغاز في كاليفورنيا". Electrek . تم الاسترجاع في 2022-12-12 .
  7. ^ "142 Tesla Megapacks تحل محل محطة توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري في كاليفورنيا، وتُظهر مقطع فيديو للشركة". TESMANIAN . تم الاسترجاع في 2022-12-12 .
  8. ^ لامبرت، فريد (10 ديسمبر 2022). "تسلا تكشف عن أكبر مشروع Megapack جديد في أوروبا". Electrek . تم الاسترجاع في 12 ديسمبر 2022 .
  9. ^ كولثورب، آندي (2021-04-12). "تخزين البطاريات أرخص بنسبة 30% من محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز، دراسة أسترالية تجد ذلك". أخبار تخزين الطاقة . تم الاسترجاع في 2022-12-12 .
  10. ^ دينيس ر. لاندسبيرج، رونالد ستيوارت: تحسين كفاءة الطاقة في المباني، الصفحة 284، books.google.ca ، تم الوصول إليه في 16 نوفمبر 2019
  11. ^ كمال ن.ع، زهير أ.م. (2006). تعزيز إنتاج توربينات الغاز من خلال تبريد الهواء الداخل . مجلة جمعية الهندسة السودانية، 52(4-6): 7-14.
  12. ^ "BPA Balancing Authority Load and Total Wind Generation". transmission.bpa.gov . تم الاسترجاع في 16 نوفمبر 2019 .
  13. ^ "جفاف كاليفورنيا يؤدي إلى انخفاض الطاقة الكهرومائية وزيادة توليد الغاز الطبيعي - Today in Energy - إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)". www.eia.gov . تم الاسترجاع في 16 نوفمبر 2019 .
  14. ^ استصلاح الأراضي: إدارة المياه في الغرب الطاقة الكهرومائية www.usbr.gov ، تم الوصول إليه في 16 نوفمبر 2019
  15. ^ "NC DEQ: Instream Flow Unit". deq.nc.gov . تم الاسترجاع في 16 نوفمبر 2019 .
  16. ^ [ بحاجة لمصدر ]
  17. ^ "ميتسوبيشي إلكتريك تقدم نظام تخزين طاقة عالي السعة لمحطة بوزين الفرعية التابعة لشركة كيوشو للطاقة الكهربائية". مجلة إي كيو الدولية . 4 مارس 2016. تم الاسترجاع في 24 يناير 2017. يوفر المرفق قدرات تخزين طاقة مماثلة لتلك الموجودة في مرافق الطاقة الكهرومائية المضخوخة مع المساعدة في تحسين توازن العرض والطلب
  18. ^ لامبرت، فريد (23 يناير 2017). "تسلا تفتتح بهدوء أكبر محطة طاقة في العالم بقدرة 80 ميجاوات/ساعة بالتعاون مع شركة Southern California Edison". Electrek . تم الاسترجاع في 24 يناير 2017. بسعة 20 ميجاوات/80 ميجاوات/ساعة. سيشحن النظام باستخدام الكهرباء من الشبكة خلال ساعات الذروة، عندما يكون الطلب منخفضًا، ثم يسلم الكهرباء خلال ساعات الذروة
  19. ^ Shallenberger, Krysti (30 November 2015). "5 battery energy storage projects to watch in 2016". Utility Dive . تم الاسترجاع في 24 يناير 2017 . إدارة الطلب خلال فترات الذروة، وتوفير طاقة احتياطية موثوقة، وتقليل رسوم ذروة الطلب خلال النهار. يهدف المشروع أيضًا إلى بيع تنظيم التردد . تستفيد الشركة من تدفقات القيمة المتعددة
  20. ^ "Inside GE and SoCal Edison's First-of-a-Kind Hybrid Peaker Plant With Batteries and Gas Turbines". 2017-04-18 . تم الاسترجاع في 19 أبريل 2017 . وحدتان هجينتان تعملان بالغاز والكهرباء. تبلغ قدرة كل محطة ذروة 50 ميغاواط، وهي مجهزة بمجموعة من البطاريات القادرة على توفير 10 ميغاواط و4 ميغاواط ساعة من الطاقة. تكمن الحيلة هنا في كيفية تنسيق نظام التحكم، لذا من وجهة نظر تشغيل الشبكة، ترى صندوقًا أسودًا يوفر الطاقة بالطريقة التي يحتاجون إليها، عندما يحتاجون إليها
  21. ^ "التكنولوجيا في السوق | وزارة الطاقة". energy.gov . تم الاسترجاع في 2018-01-09 .
  22. ^ هانك برايس؛ ديفيد كيرني؛ فريدريك ريديل؛ روبرت تشارلز؛ فريدريك مورس. محطة الطاقة الشمسية القابلة للإرسال (PDF) . SolarPACES (تقرير) . تم استرجاعه في 8 يناير 2018 .
  23. ^ دونالد جي فينك، هـ. واين بيتي، الدليل القياسي للمهندسين الكهربائيين، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، 1978، ISBN 0-07-020974-X ، "مزيج القدرة المولدة" الصفحة 12-18 
  24. ^ دونالد جي فينك، هـ. واين بيتي، الدليل القياسي للمهندسين الكهربائيين، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، 1978، ISBN 0-07-020974-X ، "مزيج القدرة المولدة" الصفحة 12-18 
  25. ^ "محطات الذروة". شركة أوغلثورب للطاقة. مؤرشف من الأصل في 2009-11-01 . تم الاسترجاع في 2016-08-22 .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=محطة_الطاقة_الذروة&oldid=1230985693"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate