أثر تراث موزع على نظام الطاقة أسواق الخدمات الإضافية

ويشير الجيل الموزع إلى وحدات إنتاج الكهرباء الصغيرة الحجم التي تقع بالقرب من نقطة الاستهلاك، مثل الألواح الشمسية السطحية، والرياح الصغيرة، ونظم الحرارة والطاقة المشتركة في الممتلكات السكنية أو التجارية، ونظراً لأن الدي جي تصبح أكثر انتشاراً، فإنها تعيد تشكيل عمليات شبكات الطاقة هذه، وتؤثر بوجه خاص على أسواق الخدمات الإضافية، التي تهدف إلى ضمان موثوقية الشبكة واستقرارها، فإنها تتطور لتدمج هذه الموارد الجديدة.

فهم أسواق الخدمات الإضافية

والخدمات الإضافية ذات أهمية حاسمة للحفاظ على استقرار وموثوقية وجودة نظم الطاقة الكهربائية، وتشمل مجموعة من المهام التي تدعم النقل الأساسي للطاقة من المولدات إلى الحمولات، وتشمل الخدمات الفرعية الرئيسية تنظيم الترددات، الذي يبقي التردد داخل الحدود الآمنة؛ والاحتياطيات العمودية، التي توفر الطاقة الفورية إذا فشل المولد؛ والاحتياطيات غير الأساسية للمساندة في غضون فترة محددة؛ ودعم الإنتاج التقليدي الذي يحافظ على مستويات فولت.

أنواع الخدمات الإضافية

وتصنف الخدمات الإضافية عادة حسب وقت الاستجابة وغرضها، إذ تتطلب أنظمة التردد تعديلات سريعة ومستمرة في كثير من الأحيان في غضون ثوان، وتقسم الاحتياطيات إلى فئات أولية وثانوية وثالثة، وكلها أوقات استجابة متميزة، ويشمل الدعم في مجال الطاقة الاستيعابية، وكثيرا ما يكون ذلك من المولدات المتزامنة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن القدرة على البدء في تشغيل الشبكة بعد أن تكون الأسعار الإجمالية للتخلل خدمة تنافسية حاسمة.

الهيكل التقليدي للسوق

وفي نظم الطاقة التقليدية، توفر المولدات الكبيرة التي هي أيضاً منتجة الطاقة الأولية خدمات المساعدة، وهذه المولدات توفر القدرة والمرونة من خلال العقود الطويلة الأجل أو الأسواق اليومية، وترسل مشغلي النظم هذه الموارد لموازنة العرض والطلب في الوقت الحقيقي، غير أن هذا النموذج يعتمد على سمات قابلة للتنبؤ ومتحكمة، تتسم بها الإدارة العامة، ولا سيما من مصادر الطاقة المتجددة، وكثيراً ما تكون تفتقر إليها، مع تزايد حجم التحدي الذي تواجهه الأسواق.

How Distributed Generation Impacts Ancillary Services Markets

ويدخل التوليد الموزع تغييرات هامة في أسواق الخدمات الإضافية عن طريق تغيير جانب العرض، وإدخال مشاركين جدد، وتغيير نماذج العمليات، وتؤثر على كل شيء من المرونة في الشبكة إلى تكاليف السوق، ونستكشف، فيما يلي، مجالات التحول الرئيسية.

تعزيز المرونة والدعم المحلي

ويمكن أن يوفر مدير الشؤون الجنسانية تنظيماً محلياً ودعماً للفولاذ، مما يقلل الحاجة إلى موارد مركزية بعيدة، فعلى سبيل المثال، يمكن للمتحولين الذكيين الذين يُستخدمون في الألواح الشمسية أن يُعدّلوا إنتاج الطاقة التفاعلية لإدارة التطاير في شبكات التوزيع، وهذا الدعم المحلي يحسن قدرة الشبكة على تحمل الخسائر في نقلها، وفي كثير من الحالات، يمكن أن تستجيب نظم الإدارة العامة للنظم بصورة أسرع من النباتات التقليدية، مما يتيح القدرة على تحقيق التوازن في الخدمات، وهذه المرونة قيمة خاصة لإدماج المتغيرات المتجددة في نطاقات الأكبر.

غير أن الطابع المتقطع للعوامل المتجددة ذات الصبغة الديموغرافية - مثل الطاقة الشمسية والريحية - يؤدي إلى التقلب، ومن أجل الحفاظ على الموثوقية، يجب على متعهدي النظم أن يحسبوا هذا عدم اليقين، وكثيرا ما يكون ذلك عن طريق شراء احتياطيات إضافية، كما أن نظم التنبؤ المتطورة والمراقبة ضرورية لتسخير مرونة الـ دي جي بفعالية.

آليات المشاركة في الأسواق

ويمكن للمولدات الصغيرة أن تشارك الآن في أسواق الخدمات الإضافية، مما يخلق فرصا جديدة، ولكن أيضا تعقيدات تشغيلية، إذ أن المجمّعين، الذين يجمعون بين وحدات متعددة من فئة الخدمات العامة في محطة واحدة لتوليد الطاقة الافتراضية، يمكنهم المشاركة من خلال تلبية الاحتياجات الدنيا من القدرات، وعلى سبيل المثال، يمكن لأسطول البطاريات السكنية أن يتجه إلى أسواق لتنظيم الترددات، مما يؤدي إلى زيادة المنافسة ويقلل من التكاليف.

يجب على متعهدي السوق وضع قواعد تسمح لـ دي جي بالتأهل والإرسال على النحو المناسب، ويشمل ذلك وضع معايير الأداء، وبروتوكولات الاتصال، وهياكل الدفع، وقد نفذت بعض المناطق أسواق الاستجابة السريعة خصيصا للموارد التي تستخدم في اللافقارات، وعلى سبيل المثال، سمح أمر اللجنة الاتحادية لتنظيم الطاقة رقم 841 بتخزين الطاقة بالمشاركة في أسواق البيع بالجملة، مما يشكل سابقة لإدراج الـ دي جي.

الآثار المترتبة على التكلفة وفوائد الكفاءة

ويمكن أن يقلل الدعم المحلي في مجال الفولط من الحاجة إلى مصارف كبسات أو متغيرات في الصنابير التحويلية، وذلك بتوفير بعض الخدمات الفرعية محلياً، ويمكن أن تكون أنظمة التردد من البطاريات أو استجابة الطلب أرخص من تشغيل محطات الوقود الأحفوري في شكل جزء من الأشكال، وتشير الدراسات التي أجراها مختبر الطاقة المتجددة الوطني إلى أن ارتفاع معدل الاختراق في استخدام الغازات الديموغرافية يمكن أن يقلل من تكاليف الخدمات الإضافية بنسبة تصل إلى 20 في المائة.

بيد أن وفورات التكاليف تتوقف على تصميم الأسواق وظروف الشبكات، إذ أن عدم كفاءة التسعير يمكن أن يؤدي إلى نقص في تقييم خدمات وكيل الأمين العام، مما يثبط الاستثمار، وعلى العكس من ذلك، فإن الأسواق التي تُصمم جيدا وتكافؤ المرونة يمكن أن تحفز الابتكار.

التحديات والحلول التشغيلية

ويتطلب تقلب مصادر الغازات المتناقلة المتجددة وعدم إمكانية التنبؤ بها وجود نظم رقابة وآليات سوقية متقدمة لضمان الاستقرار، وتشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

وتشمل الحلول نشر منافذ متقدمة ذات مهام دعم الشبكة، وتنفيذ تخزين البطاريات لسلاسة الإنتاج، واستخدام التنبؤات القائمة على أساس المعلوماتية، كما يعتمد مشغلي الحبوب تقديراً دينامياً للخط ورصداً للوقت الحقيقي لإدارة الآثار.() وقد نشرت IEE] معايير للقابلية للتشغيل المتبادل دون قصد ولدعم الشبكات، مما يساعد على الاندماج.

دراسات الحالة والأمثلة الحقيقية على الصعيد العالمي

في ألمانيا، ارتفاع معدل تغلغل الشمس السطحية أدى إلى آليات سوقية جديدة لاحتياطيات احتواء الترددات، حيث يزاول المتجمعون ببطارية برنامج "هيمسبيكر" في البلاد عجل بنشر البطاريات من أجل الاستهلاك الذاتي وخدمات الشبكات، مما قلل من الاعتماد على الاحتياطيات التقليدية.

وفي أستراليا، يوفر احتياطي الطاقة في القرن الجزرية الصغيرة، وهو بطارية واسعة النطاق، ضوابط للتواتر واحتياطيات للطوارئ، مما يقلل تكاليف الخدمات الإضافية بنسبة تزيد على 50 في المائة، وبالمثل، في الولايات المتحدة، قام عامل تشغيل نظام كاليفورنيا المستقل بإدماج موارد الطاقة في سوقه من خلال سوق توازن الطاقة، مما مكّن من المشاركة من وحدات صغيرة.

الاتجاهات والاهتمامات المستقبلية

ومع تزايد تغلغل الدي جي، يجب أن تتكيف نظم الطاقة من خلال تطور السوق، والتقدم التكنولوجي، والتغيرات في السياسات، وستشكل الاتجاهات التالية أسواق الخدمات الإضافية.

تطور تصميم الأسواق

(ب) من المحتمل أن تحفز هياكل السوق المقبلة مشاركة الـ دي جي من خلال توفير قيمة للمرونة والموقع، وتشمل المقترحات ما يلي: ] التسعير الهامشي المهني للخدمات الإضافية: ] إعادة الموارد استناداً إلى تأثيرها على قيود الشبكة. المدفوعات المستندة إلى الأداء: [التنبؤ الدقيق: 3]

The Federal Energy Regulatory Commission has been proactive in reforming wholesale markets to accommodate distributed resources through orders like 2222, which addresses aggregator participation.

التقدم التكنولوجي

ومن شأن تكنولوجيات حرق الأحجار، مثل المحافير الذكية، والبنى التحتية المتطورة للم القياس، والاتجار بالطاقة القائمة على سلسلة من السلاسل، أن تتيح التكامل بين الـ دي جي، وتُعتبر تخزين البطاريات أمراً حاسماً في تثبيت جيل متغير وتوفير خدمات الاستجابة السريعة.

وعلاوة على ذلك، يمكن أن يعمل المهاجرون بصورة مستقلة، حيث يقدمون خدمات مساعدة للشبكة الرئيسية عند ربطهم، ويزيد هذا النموذج المزدوج الاستخدام من القدرة على التكيف والمشاركة في السوق، ويواصل الابتكار في أجهزة توليد الطاقة الكهربائية تحسين القدرات اللافائية في مجال تنظيم الفولطام والتصفية المتجانسة.

التغييرات في السياسات والتنظيم

ويجب على واضعي السياسات أن يكفلوا بقاء أسواق الخدمات الإضافية فعالة ومنصفة، ويشمل ذلك ما يلي: وضع قواعد واضحة لتأهيل ورصد الأهداف الإنمائية للألفية - معالجة تخصيص التكاليف لمنع تقديم إعانات شاملة بين الأهداف الإنمائية والموارد التقليدية.

وتلاحظ الوكالة الدولية للطاقة أن دعم السياسات العامة لإدماج الأهداف الإنمائية للألفية يتسارع على الصعيد العالمي، حيث ينفذ أكثر من 50 بلدا تعريفات قياسية صافية أو تعريفات مغذية، غير أنه نظراً لأن الأسواق ناضجة، فإن الانتقال من حوافز ثابتة إلى مشتريات تنافسية أمر أساسي لتحقيق الكفاءة الطويلة الأجل.

خاتمة

ويحول التوليد الموزع أسواق الخدمات الإضافية عن طريق توفير مصادر جديدة للمرونة والقدرة على التكيف والمنافسة، كما أن تعزيز المرونة المحلية في الدعم والمشاركة من إجمالي تكاليف وكيل الأمين العام وتحسين موثوقية النظام، غير أن التحديات التشغيلية مثل التقلبات وقلة العتيقة تتطلب نظما متقدمة للمراقبة والابتكارات السوقية، ومن خلال التقدم التكنولوجي في مجال تطور الأسواق والسياسات الداعمة، يمكن أن تدمج نظم الطاقة بفعالية بين الجيل المتجدد في المستقبل.

ومع استمرار تطور مشهد الطاقة، يجب على أصحاب المصلحة أن يتعاونوا على تصميم أسواق الخدمات الإضافية التي تسخر الإمكانات الكاملة للموارد الموزعة، وهذا الانتقال ليس تقنيا فحسب، بل اقتصاديا وتنظيميا أيضا، مما يتطلب نهجا متوازنا لضمان استقرار الشبكات وكفاءة الأسواق في عالم يزداد فيه اللامركزية.