ومع التطور السريع للطاقة النظيفة مثل طاقة الرياح والخلايا الكهروضوئية، تتزايد القدرة المركبة أيضًا. ومع ذلك، فإن طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية كلها توليد طاقة غير مستقر وتتأثر بشكل كبير بالعوامل البيئية الخارجية. إن القدرة الإنتاجية الأولية للصناعة الكهروضوئية تعاني من فائض شديد في الطاقة وزيادة العرض، والسبب الأساسي لذلك هو أن شبكة الطاقة لا يمكنها استيعاب الكثير من الطاقة غير المستقرة. إن تجاوز الحد الأعلى سيؤثر بشكل خطير على استقرار شبكة الكهرباء. فهل لن تتطور الطاقة النظيفة مثل الخلايا الكهروضوئية؟ هذا مستحيل. وباعتبارها دولة رئيسية في مجال الطاقة، فإن تطوير الطاقة النظيفة يعد استراتيجية وطنية، ولم يصل تطوير الخلايا الكهروضوئية إلا إلى فترة عنق الزجاجة. ويجري بالفعل تحديث وتحويل شبكة الكهرباء بطريقة منظمة، ويجري بالفعل إنشاء نوع جديد من نظام الطاقة الذي يتكيف مع تطوير الكهرباء الموزعة. بالإضافة إلى ذلك، فإن كيفية التحكم الدقيق في تأثير الطاقة النشطة والمتفاعلة على جودة الطاقة تعد أيضًا جزءًا من تطوير التكنولوجيا الكهروضوئية.
1 التحكم في الطاقة النشطة
1. ما هي القوة النشطة
تشير الطاقة النشطة إلى كمية الكهرباء التي يمكنها أداء شغل فعليًا، وتُقاس بالواط (W). في محطات الطاقة الكهروضوئية، يتم تحديد الطاقة النشطة بشكل أساسي من خلال قدرة توليد الطاقة للوحدات الكهروضوئية وتتأثر بعوامل مثل شدة الضوء ودرجة الحرارة.
2. طرق التحكم
2.1. الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة (MPPT)
يعد تتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة (MPPT) تقنية تحكم شائعة الاستخدام تعمل على ضبط نقطة تشغيل العاكس ديناميكيًا من خلال مراقبة جهد الخرج والتيار للوحدات الكهروضوئية في الوقت الفعلي لضمان أن النظام الكهروضوئي يعمل دائمًا بأقصى نقطة طاقة له. يمكن لخوارزمية التحكم MPPT تحسين كفاءة توليد الطاقة لمحطات الطاقة الكهروضوئية بشكل فعال.
2.2. التحكم في العاكس متصل بالشبكة
يعد العاكس أحد المعدات الرئيسية لتوصيل محطات الطاقة الكهروضوئية بشبكة الطاقة. من خلال التحكم في العاكس، من الممكن تنظيم الطاقة النشطة. يمكن للعاكسات التحكم في خرج الطاقة النشطة عن طريق ضبط تيار الخرج والجهد وفقًا لاحتياجات شبكة الطاقة.
2.3. استراتيجية الحد من الطاقة
في بعض الحالات، قد تتعرض شبكة الطاقة لأحمال زائدة، وتحتاج محطات الطاقة الكهروضوئية إلى تقليل طاقة الخرج من خلال استراتيجيات الحد من الطاقة لضمان التشغيل الآمن لشبكة الطاقة. يمكن تحقيق ذلك عن طريق ضبط وظيفة حد خرج الطاقة للعاكس.
2 التحكم في الطاقة التفاعلية
1. مفهوم القوة التفاعلية
تشير الطاقة التفاعلية إلى الطاقة الكهربائية المستخدمة لإنشاء المجالات الكهربائية والمغناطيسية، والتي يتم قياسها بالطاقة التفاعلية (VAR). تعد الطاقة التفاعلية أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في الجهد وتحسين معامل القدرة في أنظمة الطاقة.
2. طرق التحكم
2.1. معدات تعويض الطاقة التفاعلية
يمكن تجهيز محطات الطاقة الكهروضوئية بمعدات تعويض الطاقة التفاعلية، مثل أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية الثابتة (SVG) والمعوضات المتزامنة الثابتة (STATCOM). يمكن لهذه الأجهزة الاستجابة بسرعة لطلب الشبكة، وتنظيم خرج الطاقة التفاعلية، وتحسين استقرار الجهد الكهربي للشبكة.
2.2. التحكم في الطاقة التفاعلية للعاكس
تتمتع المحولات الحديثة عادةً بقدرات تنظيم الطاقة التفاعلية. من خلال ضبط مرحلة الإخراج الحالية للعاكس، يمكن لمحطات الطاقة الكهروضوئية تحقيق تعديل ديناميكي للطاقة التفاعلية لتلبية احتياجات شبكة الطاقة. يمكن ضبط العاكس على "وضع استجابة الطاقة التفاعلية" لضبط خرج الطاقة التفاعلية تلقائيًا وفقًا للتغيرات في جهد الشبكة.
2.3. التحكم في الجهد الديناميكي
أثناء التشغيل المتصل بالشبكة، يمكن لمحطات الطاقة الكهروضوئية مراقبة جهد الشبكة في الوقت الفعلي وضبط الطاقة التفاعلية من خلال استراتيجيات التحكم الديناميكي في الجهد. زيادة انتاج الطاقة التفاعلية عندما يكون الجهد منخفضا؛ قم بتقليل خرج الطاقة التفاعلية عندما يكون الجهد مرتفعًا جدًا بحيث لا يحافظ على جهد الشبكة ضمن نطاق آمن.
3 صعوبات في تكنولوجيا التحكم لمحطات الطاقة الكهروضوئية
معايير الربط البيني:لدى المناطق والبلدان المختلفة معايير ومتطلبات مختلفة للاتصال بالشبكة لمحطات الطاقة الكهروضوئية. تحتاج محطات الطاقة الكهروضوئية إلى الامتثال لمعايير الربط البيني للشبكة المحلية عند التحكم في الطاقة النشطة والمتفاعلة، الأمر الذي قد يؤدي إلى بعض التحديات التقنية.
تقلبات الشبكة:تؤثر التقلبات في حمل الشبكة والجهد بشكل مباشر على استراتيجية التحكم في الطاقة لمحطات الطاقة الكهروضوئية. خلال ساعات الذروة، قد تواجه محطات الطاقة الكهروضوئية التحدي المتمثل في زيادة الطلب النشط على الطاقة، بينما خلال فترات خارج الذروة، قد تحتاج إلى تقليل الإنتاج.
النضج التكنولوجي:على الرغم من أن العاكسات الكهروضوئية الحديثة تتمتع بقدرات تحكم قوية، إلا أن نضج خوارزميات وتقنيات التحكم الخاصة بها لا يزال بحاجة إلى التحسين المستمر في التطبيقات العملية للتعامل مع بيئة شبكة الطاقة المتزايدة التعقيد.
التحكم الذكي:ومع تطور إنترنت الأشياء وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، ستتجه محطات الطاقة الكهروضوئية تدريجياً نحو التحكم الذكي. من خلال تحليل البيانات والتعلم الآلي، يمكن لمحطات الطاقة الكهروضوئية تحسين استراتيجيات التحكم في الوقت الفعلي للطاقة النشطة والمتفاعلة، مما يحسن كفاءة توليد الطاقة واستقرار الشبكة.
إدارة الطاقة الموزعة:ستكون محطات الطاقة الكهروضوئية عنصرًا مهمًا للطاقة الموزعة وستعمل بالتآزر مع أنظمة الطاقة المتجددة الأخرى. من خلال إنشاء نظام إدارة الطاقة الموزعة، يمكن تحقيق الجدولة التعاونية لمصادر الطاقة المتعددة، مما يزيد من تحسين مرونة وموثوقية شبكة الطاقة.