شبكة التوزيع هي الحلقة الأخيرة في نظام الطاقة، وهي المسؤولة تقليديا عن توزيع الطاقة الكهربائية. ومع ذلك، مع التكامل الواسع النطاق لمصادر الطاقة المتجددة الموزعة، وظهور أحمال متنوعة مثل المركبات الكهربائية، وتقدم سوق الكهرباء، فإن نموذج تشغيل شبكة التوزيع يخضع لتغييرات عميقة. إنها تتطور من شبكة توزيع تقليدية لنقطة النهاية إلى شبكة توزيع حديثة قادرة على التفاعل بين المصدر والشبكة والتحميل والتخزين. ولا ينعكس هذا التحول فقط في التغيرات في أنماط تدفق الطاقة ولكن أيضًا في تكامل تدفق الطاقة وتدفق المعلومات وتدفق الأعمال.

التغييرات في تشغيل شبكة التوزيع

تأثير الطاقة المتجددة الموزعة

لقد أدى التطور السريع للخلايا الكهروضوئية الموزعة (PV) إلى تغيير كبير في أنماط التشغيل التقليدية لنظام الطاقة. أولاً، مع زيادة تغلغل الطاقة الكهروضوئية الموزعة، يتم تغذية كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية مرة أخرى إلى الشبكة، مما يتسبب في زيادة الأحمال العكسية في المناطق المحلية، وخطوط الجهد المنخفض، وحتى المحولات الرئيسية في محطات النظام الفرعية. ثانياً، أدى تطوير الطاقة الكهروضوئية الموزعة والأحمال التي يمكن التحكم فيها مثل محطات الشحن إلى تغيير خصائص الأحمال لنظام الطاقة، مما أدى إلى زيادة التقلب والتقطع والعشوائية في توليد الطاقة المتجددة. هذه التغييرات تزيد بشكل كبير من صعوبة تنظيم الشبكة. وأخيرًا، فإن الاستخدام المكثف للطاقة الكهروضوئية الموزعة ومحطات الشحن ومعدات تحويل التردد يمثل متطلبات أعلى على جودة الطاقة والتشغيل الآمن والمستقر لشبكة التوزيع.

دور تخزين الطاقة في التنظيم والدعم

يلعب تخزين الطاقة، باعتباره موردًا تنظيميًا بالغ الأهمية، دورًا رئيسيًا في تعديل ودعم شبكة التوزيع. وهو عنصر رئيسي للتكيف مع الأشكال الجديدة لشبكات التوزيع. على وجه التحديد، يلعب تخزين الطاقة دورًا مهمًا في المجالات التالية:

معالجة تحديات تكامل الطاقة المتجددة الموزعة

1. تخزين الطاقة من جانب المستخدم الصناعي والتجاري: الاستفادة من قدرات الحلاقة الذروة وملء الوادي.

2. تخزين الطاقة الموزعة في عقد شبكة التوزيع: دمج تخزين الطاقة في المحطات الفرعية المحلية ومحطات التحويل.

3. تخزين الطاقة على جانب الشبكة: تركيب تخزين الطاقة في المحطات الفرعية في مراكز التحميل.

4. نماذج الأعمال الجديدة: استكشاف الشبكات الصغيرة وأنظمة التخزين الكهروضوئية المتكاملة لتسهيل الامتصاص المحلي الفعال للطاقة المتجددة الموزعة، وبالتالي تقليل التأثير على شبكة التوزيع.

تعزيز قابلية التعديل والمرونة لشبكة التوزيع

ومع تكامل الطاقة المتجددة الموزعة والأحمال التي يمكن التحكم فيها مثل محطات الشحن، ارتفع الطلب على التنظيم داخل شبكة التوزيع، وزاد تقلب الأحمال على فترات قصيرة وطويلة. يمكن لتخزين الطاقة، بفضل قدرات التنظيم المرنة، تحقيق تفاعل ودي وتشغيل فعال بين المصادر والشبكات والأحمال والتخزين. في المناطق ذات القدرات المحدودة لإمدادات الطاقة، يمكن لبناء مشاريع متكاملة للشحن وتخزين الطاقة الشمسية أن يضمن قيام محطات الشحن بشحن نظام التخزين عندما يكون في وضع الخمول وتفريغ الطاقة المخزنة لسد الفجوات عند شحن السيارات الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، مع تزايد انتشار السيارات الكهربائية، يمكنها أن تلعب دورًا تنظيميًا في شبكة التوزيع من خلال تقنية "المركبة إلى الشبكة" (V2G).

توفير الموثوقية التشغيلية لشبكة التوزيع

تتمتع أنظمة تخزين الطاقة بقدرات استجابة سريعة على مستوى المللي ثانية، مما يوفر دعمًا سريعًا أثناء انخفاض الجهد والتردد في شبكة التوزيع، وبالتالي تعزيز موثوقية مصدر الطاقة. علاوة على ذلك، يمكن أن يعمل تخزين الطاقة في وضع مصدر الجهد ويدعم الاستقرار العابر، مما يعزز متانة شبكة التوزيع.

المشاركة في سوق الكهرباء وتقديم الخدمات المساندة

مع تطور سوق الكهرباء والتأسيس التدريجي لآليات السوق والربح، يمكن لأنظمة تخزين الطاقة المستقبلية من جانب المستخدم، في ظل ظروف القياس والإرسال المناسبة، أن تشارك بشكل مستقل في سوق الكهرباء. يمكنهم أيضًا تقديم خدمات إضافية مثل حلاقة الذروة، وتنظيم التردد، وتنظيم الجهد من خلال محطات الطاقة الافتراضية، وبالتالي دعم شبكة التوزيع.

التطوير المستقبلي لشبكات التوزيع

يعد تخزين الطاقة تقنية أساسية لتحقيق التحول المرن والذكي والرقمي لشبكات التوزيع. ومن خلال التكامل مع مصادر الطاقة المتجددة الموزعة على نطاق واسع والأحمال التي يمكن التحكم فيها مثل محطات الشحن، يمكن بناء شبكة توزيع قادرة على التفاعل بين المصدر والشبكة والحمل والتخزين. وهذا من شأنه أن يعزز بشكل فعال استيعاب الطاقة المتجددة والتخصيص الفعال للموارد. لا يؤدي هذا التكامل إلى تحسين الكفاءة والموثوقية الشاملة لنظام الطاقة فحسب، بل يضع أيضًا أساسًا متينًا لتحسين هياكل الطاقة المستقبلية وضمان التنمية الصحية لسوق الكهرباء.

في الختام، تنتقل شبكة التوزيع من دور توزيع الطاقة التقليدي إلى مركز نظام طاقة حديث متعدد الوظائف. وسيلعب تطبيق تكنولوجيا تخزين الطاقة دورًا لا غنى عنه في هذا التحول، مما يدفع شبكة التوزيع نحو مستقبل أكثر ذكاءً وكفاءة واستدامة.