كيف تساعد دراسات تدفق الموجات في خفض الخسائر في الانبعاثات تحسين الكفاءة

(أ) إذا كان V_i هو الفول المعقد، Y_]K عناصر من مصفوفة القبول، و₍)/Q_{([الشكل الناشط]}

النواتج الرئيسية من دراسة لتدفقات كبيرة

• Voltage profile] at each bus — indicates if voltages stay within acceptable limits (typically 5 -10% of nominal).
• Branch power flows] - active and reactive power on each line or transformer.
• System losses] - Total real and reactive losses, broken down by branch.
• ] ناتج الطاقة التفاعلية للمولدات - يحدد احتياطيات MVAr والمسائل المحتملة لدعم الفولط.
• ظروف حمولة مختلفة - خطوط أو محولات تعمل خارج قدرتها المقيّمة.

How Load Flow Studies Identify and Reduce Transmission Losses

وتعاني الخسائر في نقل الانبعاثات في معظمها من التدفئة المقاومة في الخطوط والمحولات، وتتيح دراسات تدفق القروض للمهندسين تحديد مواقع هذه الخسائر وحجمها بدقة، مما يتيح اتخاذ إجراءات تصحيحية محددة الهدف، وتندرج الاستراتيجيات في ثلاث فئات عامة هي: التعديلات التشغيلية، وإعادة تشكيل الشبكات، والاستثمار في الهياكل الأساسية.

التعديلات التشغيلية

ومن خلال تحليل الحساسيات المتعلقة بالخسائر - التي كثيرا ما تكون مستمدة من مصفوفة جيكوبيان لأجهزة تشغيل تدفق الحمولة، يمكن أن تحدد كيف يؤثر تغير نمط إرسال أو تحميل الجيل على الخسائر الإجمالية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي التحول من محطة بعيدة إلى وحدة محلية إلى الحد بدرجة كبيرة من تيارات خطية وما يترتب على ذلك من خسائر في إطار الترددات الحرارية، وهذا هو المبدأ الذي يُدرج فيه الحد الأقصى من تدفقات الطاقة إلى الحد الأدنى من الخسائر في التدفقات.

إعادة تشكيل الشبكة

وكثيراً ما تكون لشبكة الطاقة مسارات متعددة لنقل الطاقة إلى حمولة، وتساعد دراسات تدفق النفايات على مقارنة خصائص الخسائر في مختلف أطقم الشبكات، فعلى سبيل المثال، لا يمكن أن يؤدي فتح خط ربط مغلق عادة خلال فترات منخفضة الحمولة إلى الحد من التيارات والخسائر، وبالمثل، يمكن أن يؤدي إغلاق تشكيلة مُحدَّدة إلى توزيع التدفقات على نحو أكثر إنصافاً، مع تجنب تحميلها على ممر واحد، مع الحد من الخسائر.

تحسين الهياكل الأساسية

وعندما تكون التغييرات التشغيلية غير كافية، تسترشد دراسات تدفق الحمولة بالاستثمارات الرأسمالية، وقد تتطلب الفروع المرتفعة التي يتم تحديدها عن طريق التحميل المفرط المتسق أو وضعف صور التطاير التحويلية إعادة الاتصال مع موصلات أكبر، إضافة تعويضات عن السلسلة (مثلاً، المكثفات التي تعمل على خفض رد الفعل الخطي)، بل وحتى بناء خطوط نقل جديدة، وقد يستند تحليل التكاليف والفوائد بالنسبة لهذه التحسينات إلى تخفيض الخسارة الذي يتوقعه نموذج تدفق الشحنات.

وتأتي صورة عالمية حقيقية من إدماج المزارع الشمسية على نطاق المرافق العامة، وقد كشفت دراسة عن تدفق الحمولة لمحطة شمسية تبلغ ٢٠٠ ميغاواط في جنوب غرب الولايات المتحدة أنه بدون دعم طاقة تفاعلي من المتحولين، فإن الفولط عند نقطة الترابط سيهبط إلى ما دون حدود الوكالة الوطنية للطاقة الذرية، وسيزيد من الخسائر في خط الأنابيب بنسبة ٣ في المائة، وبتعديل نقاط الطاقة الرجعية التي يقوم عليها هذا التقرير، انخفضت الخسائر إلى الخلف.

تحسين كفاءة النظام العام فيما بعد تخفيض الخسائر

وفي حين أن تقليل الخسائر في النقل إلى أدنى حد يؤدي إلى تحسين الكفاءة بصورة مباشرة، فإن دراسات تدفق الحمولات تسهم في مجموعة أوسع من المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة التي تؤثر على سلسلة الجيل إلى المستهلك بأكملها.

الدقة في توزيع الجيل

وتغذي دراسات تدفق القروض المتجهة إلى الإرسال الاقتصادي وحسابات برمجيات برمجيات برمجيات برمجيات برمجيات برمجيات كهرباء تحدد أكثر مزيج من المولدات فعالية من حيث التكلفة لتلبية الطلب، وبدون نماذج دقيقة لتدفق الطاقة، يمكن إرسال المولدات الكهربائية على أساس منحنىات حرارية فقط، وتجاهل الازدحام أو قيود الفول، ويمكن أن تكون النتيجة جداول دون المستوى الأمثل التي تُجبر على وحدات مكلفة وغير فعالة على الإنترنت، مع الحد من الخسائر في نظام التوليد الرخيص.

القدرة على التطاير والتخطيط للقوى التفاعلية

فالعملية الفعالة ليست مجرد عملية عن الخنازير؛ بل تتعلق أيضا بالزهراء؛ ويزيد من الخسائر في حجم الفولطية ويمكن أن يؤدي إلى انهيار الفولط، وقد تمكن المهندسون من تحديد الاستخدام الأمثل لمصادر الطاقة الاستباقية وترتيبها )بنوك الكاب، واللجنة الإحصائية، وسلاسل القيمة الذاتية(، وتحافظ هذه الأجهزة على ارتفاعها قرب الوحدة، مما يقلل من السحب الحالي لنفس الخسائر في تدفق الطاقة الحقيقي.

منع تحميل كميات كبيرة من الأسلحة وإخفاقات الاختباء

ويولد خط زائد خسائر مفرطة ويحتمل الفشل الحراري أو التفاخر الحراري، مما قد يؤدي إلى حدوث سلسلة من الدراسات المتعلقة بتدفقات الرؤوس مع تحليل الطوارئ من المستوى الوطني، ويحدّد حالات الفشل من نقطة واحدة التي تزيد من حجم المعدات المتبقية، ويخفف من تلك القيود عن طريق إعادة توجيه الجيل أو رف الحمل أو رفع مستوى خطوط التشغيل، ويتجنب أوجه القصور في عمليات الطوارئ، مثل عمليات التربينات الباهظة.

التطبيقات المتقدمة: التكامل المتجددة وجريمة الذكاء

وتواجه نظم الطاقة الحديثة تحديات غير مسبوقة من مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة (الريحية والشمسية) وموارد الطاقة الموزعة (الوحدات) ولا غنى عن دراسات تدفق القروض لإدارة هذه التعقيدات.

تقييم القدرة على استضافة الاجتماعات

وقبل ربط مزرعة كبيرة للريح أو حديقة شمسية، تحدد دراسة لتدفق الحمولة القدرة الاستضافية للشبكة القائمة - أي مدى إمكانية إضافة جيل متجدد دون انتهاك الفولط أو الحدود الحرارية، وكثيرا ما توصي الدراسات باستراتيجيات الحد من الطاقة أو تخزينها من أجل تحقيق نواتج سلسة، وعلى سبيل المثال، أظهر تحليل لتدفق الحمولة ل ٥٠ ميغاواطا من مزرعة الرياح في تكساس أن المولدات الكهربائية ذات التدفق المنخفض قد تجاوزت ١,٥.

تحقيق الاستخدام الأمثل لمحطات تخزين الطاقة

ويمكن لنظم تخزين الطاقة في البطاريات أن تستوعب أو تحقن بسرعة، وتساعد دراسات تدفق القروض المشغلين على تحديد مواعيد الشحن والتدبير لتعظيم خفض الخسائر، ويمكن أن يؤدي القيام، أثناء الذروة المطلوبة، بمحطة لتوليد الطاقة الكهربائية بالقرب من محطة فرعية محملة بحمولة ثقيلة، إلى انخفاض تدفق خطوط النقل الطويلة، وإلى انخفاض الخسائر في الشبكة، وفي أثناء انخفاض الطلب، يمكن للشحن من الطاقة الشمسية المحلية أن يحول دون تدفق الطاقة الكهربائية مما يؤدي إلى زيادة في الحجم وإلى زيادة الخسائر في عدد ساعات التشغيل.

التخطيط للمشاريع البالغة الصغر

وبالنسبة للزجاجات الصغيرة المنعزلة أو المترابطة بالشبكات، تكفل دراسات تدفق الحمولة أن يعمل النظام بكفاءة في كل من المواسط المترابطة بالشبكات والجزرية، وكثيرا ما ينطوي التدني في الميكروفد على تنسيق مولدات الديزل، والطاقة الشمسية، والتخزين، والجدول الزمني للحمولة، وقد تبين من دراسة أجريت في المجمع الجامعي أن تنفيذ جدول زمني ذكي لتحديد النقاط المستمدة من تدفق الحمولة قد قلل الخسائر اليومية بنسبة 12 في المائة.

التنفيذ العملي: أدوات برامج الحاسوب وتدفقات العمل

(ب) يتطلب إجراء دراسة لتدفق الحمولة برامجيات متخصصة يمكنها التعامل مع الشبكات الكبيرة مع آلاف الحافلات، والحزم التجارية مثل [(FLT:0]] TAP، ]PSS/E]، والبدائل المفتوحة المصدر مثل