أثر دوريات شحن المركبات الكهربائية على استقرار نظام الطاقة الكهربائية

التركيز المكاني: الجوار والعقبات على مستوى التغذية

(ب) إن التبني على أساس التلقيم التراكمي للقيمة الاقتصادية، قد يكون من الممكن عادة أن تكون مجموعات الطلب المبكر في الأحياء ذات التدفق، أو مجمعات الشقق، أو بالقرب من مناطق الأعمال التي تحمل رسوماً عمومية، أو محول توزيع واحد يخدم خمسة إلى عشرة منازل، قد يبلغ ذروته القصوى 25 كيلوفولت أمبير، وإذا كانت ثلاث أسر معيشية تُقيم فيها شحنة من المستوى 2 وتشحن في وقت واحد، يمكن تحميلها أكثر من المرتبة الحرارية.

كم تشحنين "باتير" من "العجزة المفجوعة"

وتمتد الإمكانات المعطلة للشحن بالأشعة فوق البنفسجية إلى ما يتجاوز الحمولات الحرارية، ويمكن أن تزعج كل من بارامترات الاستقرار - التطوير، والتواتر، ونوعية الطاقة، والانسجام - بطرق محددة.

موجزات وانحرافات

وتتوقف تدفقات الكهرباء من محطات فرعية من خلال أجهزة التغذية، وتتسبب زيادة الحمولة في انخفاض الفولط بسبب تعطل الخط، وتستخدم نظم التوزيع أجهزة تنظيم الفولط ومصارف المكثفات لإبقاء الفولط في حدود 5 في المائة من الأجهزة الإسمية، وقد يؤدي التكسير غير المتحكم فيه إلى حدوث تناثرات في الفول العميق في نهاية المغذيات الريفية الطويلة أو في الكابلات الحضرية المحملة بشكل كبير.

Frequency Stability and Inertia Challenges

(أ) أن وجود احتياطيات عالية من الطاقة في المناطق التي توجد فيها كميات كبيرة من الطاقة، وإن كانت هذه المركبات لا يمكن إلا أن يسبب انحرافات كبيرة إلا إذا كان تغير الحمولة كبيراً مقارنة بحجم النظام الإجمالي؛ غير أنه في المناطق التي توجد فيها كميات كبيرة من الطاقة المتجددة ومتوسطة التواتر، فإن الزيادة السريعة في الطلب على المركبات الناشئة عن انخفاض في إنتاج الرياح أو الطاقة الشمسية يمكن أن تشكل تحدياً في الاستجابة الأولية للتواتر.

Distortion from Power Electronics

EV chargers are power electronic converters that shift at high frequencies. This natural process injects harmonic currents into the grid. Low-quality charge or large clusters of rectifiers can produce significant distortion, especially in distribution networks. High harmonic levels cause overheating of neutral conductors, nuisifiing tripping of protective devices, and interference with communication systems. IEE1]

التفريغ الحراري لموجودات التوزيع

كما أن المحولات والكابلات والمفاتيح مصممة بمواصفات محددة للشحن، كما أن إدخال مجموعات كبيرة من أماكن العمل تشحن أو تسكن بين عشية وضحاها يدفع هذه الأصول إلى ظروف محملة أكثر مما ينبغي، ويفقد المحولات المجهزة بالنفط الحياة التي تنمو بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة، وحتى بدون الفشل الفوري، يمكن الحد من فترة العمر المتبقية بشكل حاد، مما يؤدي إلى التبديل المبكر.

نوعية الطاقة وفلوريد

ومن شأن التقلبات الشائعة في الحجم التصاعدي، والتغيرات المتكررة في حجم الفولط الناجمة عن تقلب الحمولات - أن تشكل شاغلا آخر للاستقرار، وعندما تؤدي دورة الشحنات السريعة المتعددة إلى الحد من سرعة تشغيلها وانتهاء انعقادها، ولا سيما في بداية الدورة ونهايةها، فإن التقلبات الناتجة يمكن أن تسبب ازدهار الإضاءة وسوء تشغيل المعدات، وتُحدد معايير مثل IEC 61000-4-15 أساليب القياس الخاصة بقطع أجهزة الدفع المرنة، ويجب أن تكفل المحركات التحويل السائل السائلة السائلة الخفيفة السائلة الخفيفة الخفيفة الخفيفة الخفيفة السائلة الخفيفة من الغلاف الجوي.

استراتيجيات التخفيف من آثار الظلم المقاوم

ويمكن أن تؤدي نفس الأجهزة الإلكترونية التي تشكل تحديات إلى تعزيز الاستقرار إذا ما أديرت إدارة ذكية، كما أن حافظة الحلول - من مراقبة الوقت الحقيقي إلى تخطيط الهياكل الأساسية - يمكن أن تحول رسوم التشغيل الإلكترونية من تهديد إلى مورد للشبكة.

Smart Charging and demand Response

(أ) أن تُعدّل معدلات الشحن أو وقت البدء استناداً إلى ظروف الشبكة أو إشارات الأسعار أو أفضليات المستخدمين، ويمكن أن ترسل المرافق والمجمعات إشارات إلى الحد الأدنى من الحمولة عندما تكون أسعار الجملة مرتفعة أو منخفضة، وأن تُقدّم تعريفات الاستخدام على الشبكة التي تُحفز بالفعل على توجيه رسوم ليلية، ولكن التسعير الديناميكي المستند إلى بيانات الزمن الحقيقي يوفر مرونة.

تكنولوجيا المركبات إلى القاحلة (V2G)

ويمكن أن يزود أسطول من حافلات المدارس الكهربائية ذات الصلة عدة ميغاوات خلال ساعات الذروة، ويعمل كمخزن موزع، ويمكن أن يوفر نظاما للترددات في غضون ثانية واحدة، وأن يدعم تنظيم الطاقات عن طريق تعديل الطاقة الاستباقية، غير أن الانتشار يتطلب بروتوكولات اتصال موحدة مثل ISO 15118، وشروطا أمنية واضحة من صانعي السيارات، وقواعد للوصلات المتبادلة التي تعالج الموارد المجمعة)٢(.

تحسين الهياكل الأساسية وتحديث القواعد

إضافة إلى ذلك، فإن الحلول القائمة على البرمجيات ضرورية، ولكن التحسينات المادية لا تزال ضرورية حيث يمكن أن تؤدي القدرة على الرفع من الكثافة، ويشمل ذلك تركيب محولات ذات قدرة عالية، وإعادة توصيل المواد الغذائية بكابلات ذات قدرة أكبر على إحداث تغيير في المناخ، وإضافة أجهزة تنظيم الكثافة، ونشر محولات صلبة تتحكم بصورة مستقلة في الفول والتدفق الكهربائي.

الموارد المائية والمخازن المحلية

ويمكن لشحنات الأشعة الإلكترونية الموجودة في الموقع لتخزين البطاريات الشمسية والثابتة أن تُعيق الشبكة من التغيرات المفاجئة في الحمولة، وقد يُشحن الحرم الجامعي الذكي شاحنات توصيل من سطح الشمس أثناء النهار، باستخدام البطاريات لحلق ذروة تصريف النفايات، ويمكن لمشغلي المصائد الصغرى أن يُطغىوا أثناء الاضطرابات، ويحافظوا على الاستقرار المحلي، ويوفر التخزين المحلي الدعم الاصطناعي اللازم لمواجهة التقلبات التي تُج.

الحوافز التنظيمية والسوقية

وبالإضافة إلى ذلك، يتطلب الإدماج الفعال أطراً للسياسة العامة تكافئ السلوكيات الميسرة للشبكات، ويمكن أن يُعهد إلى الجهات التنظيمية الجديدة بأن تكون جاهزة لتلقي إشارات المراقبة الخارجية، كما أن معدلات الاعتماد المستندة إلى الأداء للمرافق يمكن أن تحفز على فرض رسوم ذكية على بناء المزيد من الوحدات الفرعية، ويمكن لأسواق الطاقة التجزئة أن تتيح للمجمعين تقديم رسوم إجمالية على أساس الحرف الـ " EV " إلى أسواق الترددات وإلى القدرات.

الواقع العالمي ودراسات الحالات الإفرادية

وفي عدة مناطق تقدم دروسا ملموسة، وفي كاليفورنيا، يحفز برنامج " قوة ستيغو " الكهربائية " الخاص بك " ، على العمل، ويحمل على نحو متعدد المستويات رسوما مدارية، ويخفض حجم عمليات الضبط في الأسواق التي تزيد على 40 في المائة مقارنة بالتصورات غير الخاضعة للمراقبة، وفي لندن، نادرا ما تُجرّد شبكات الطاقة الكهربائية في المملكة المتحدة تجربة دينامية تحولت الطلب على المركبات من ذروة في المساء باستخدام إشارات الأسعار، مما يحول دون رفعها.

البحث عن الرأس: التخطيط للأشعة فوق البنفسجية العالية

ومع تعجيل عملية اعتماد نظام تقييم الانبعاثات، يجب أن تدمج المرافق الطلب في التخطيط الطويل الأجل للموارد، فالطرق التقليدية للتنبؤ بالشحن القائمة على النمو التدريجي والأنماط التي يمكن التنبؤ بها غير كافية، كما أن الأدوات الجديدة تستخدم نماذج أو تعلم آلي لتحفيز السلوك في إطار سيناريوهات الاعتماد عن بعد، وتوافر الشحنات العامة، وتحسين نطاق البطاريات، وقد نشرت شركة أمريكا الشمالية للكهرباء القدرة على التنبؤ بالأدوات المحتملة على نقل الطاقة في آن واحد.

دور المعايير المفتوحة وإمكانية التشغيل المتبادل

وبالإضافة إلى ذلك، فإن قابلية التكرار الذكية والتدفقات المتوسطة الأجل تتوقف على قابلية التشغيل المتبادل، فالبروتوكولات المفتوحة مثل بروتوكول النقاط المفتوحة ورقم ISO 15118 تمكن الشاحنات من مختلف الجهات المصنعة من الاستجابة لإشارة الشبكة بصورة موحدة، وتوفر معايير مثل نظام IEEE 2030.5 إطارا لإدماج موارد الطاقة الموزعة في نظم المرافق العامة، وبدون هذه المعايير، المخاطرة بحجز البائعين وتشتيت الحدود.

الاستنتاج: من الضعف إلى القوة الاستراتيجية

إن انتشار المركبات الكهربائية لا يجب أن يعرض استقرار نظام الطاقة للخطر، إذ أن من شأن توخي العلم والجمع بين تكنولوجيا الشحن الذكية، وتحديث الشبكة، والابتكار في الأسواق، والسياسة الاستباقية، أن يصبح الحمل الذي يمكن أن يضغط على الشبكة حجر الزاوية لنظام طاقة أكثر مرونة وأكثر مرونة، ويجب أن تتحول المحادثات بين قطاعي النقل والطاقة من توقع المشاكل إلى أطر متعددة الأطراف يمكن أن تؤدي إلى ضعف محتمل في النظام الاستراتيجي.