ربط مصادر الطاقة الموزعة (Distributed Energy Resources) ومنها مصادر الطاقة المتجددة الموزعة انتشرت بشكل كبير حول العالم وذلك بسبب انخفاض سعرها والأنظمة والتشريعات الحكومية التي تحفز على استخدامها (1)(2)، حيث تعرف على أنها عملية ربط مصادر الطاقة المتجددة بشبكة التوزيع الكهربائية سواء قبل أو بعد العداد الكهربائي للمستهلك كما في الشكل 1 (1)(2).
رسمة (1)شبكة كهربائية بمصادر طاقة متجددة موزعة (مرجع: مجلة القافلة، الشبكات الكهربائية الذكية وتحديات المستقبل القريب)
ومثال لأحد مصادر الطاقة الموزعة وهي مصادر الطاقة الشمسية فوق المباني والمنشئات (2)، فإن عملية ربط هذه المصادر لها أثر مباشر على جودة الكهرباء (power quality) واعتمادية (Reliability) إمداد الكهرباء (3)، من ذلك أثرها عند الربط على الجهد الكهربائي والذي قد يتجاوز الحد المسموح به حسب متطلبات الجهد (+/- 5%) في معيار ANSI C84.1 بالإضافة إلى أن التذبذب العالي لمستوى توليد الكهرباء لمثلاً مصادر الطاقة الشمسية يؤدي إلى اضطراب في الجهد voltage flicker خارج النطاق المسموح في معايير IEC 61000-3-7/ IEEE 1453-2015، أيضاً هناك أثر على أنظمة الحماية الكهربائية والمحولات الكهربائية وزيادة التوافقيات الكهربائية وأثرها على كيابل إمداد الكهرباء وأجهزة تنظيم الجهد (2)، نتيجة لذلك تم العمل على تطوير معيار IEEE 1547 لأنظمة ربط مصادر الطاقة المتجددة بشبكة التوزيع وذلك بوضع متطلبات فنية للربط والتي يجب توفرها في أجهزة محولات القدرة الكهربائية لهذه المصادر لحل بعض مشاكل الربط التي ذكرناها (6)، لنأخذ مثلاً أثر ربط محطة طاقة شمسية كهروضوئية بقدرة 5 ميقاواط على خط الجهد المتوسط كما في الرسمة (2) نلاحظ مع وجود عطل كهربائي (دائرة قصر) عند الأحمال الكهربائية أن المحطة الشمسية تساهم بتغذية العطل، و نلاحظ أن هذا يؤدي إلى تجاوز التيار استطاعة المصهر لفصل العطل والذي تم تصميمه مثلا لتحمل 8000 أمبير في هذا المثال، مما يعني أنه بعد دراسة أثر الربط يتعين علينا ترقية المصهر بنوع أعلى استطاعة للفصل.
رسمة (2) شبكة توزيع بمصدر طاقة شمسية على الجهد المتوسط (7)
أيضا لنفس الدائرة، إن حدث دائرة قصر في كيبل التغذية الآخر كما في الرسمة (3) فنجد أن المحطة الشمسية تساهم بتغذية دائرة القصر أيضاً _بإعتبار أن المحطة الشمسية قريبة من موقع العطل وأن مقاومة الكيبل صغيرة والتي من الممكن إهمالها_ و هذا يعني أن القاطع سيمر من خلاله تيار أعلى من ماهو مصمم له بدون وجود النظام الشمسي (7)، من هذا المثال يتضح لنا أثر الربط على نظم الحماية لشبكة التوزيع حيث مساهمة أنظمة مصادر الطاقة الشمسية بشبكة التوزيع تؤثر بشكل ملحوظ على نظام أداء أجهزة الحماية والتنسيق فيما بينهم لإزالة الأعطال من الشبكة.
الرسمة (3) شبكة توزيع بمصدر طاقة شمسية على الجهد المتوسط (7)
دراسة أثر الربط لمصادر الطاقة الشمسية الموزعة في نطاق محدد لشبكة التوزيع لاتخاذ الحل المناسب لتخفيف هذا الأثر مطلوب فنيا من شركات وهيئات تنظيم الكهرباء (8) (9)، سنستعرض في سلسلة المقالات القادمة كيفية عمل دراسة أثر الربط وكيفية ايجاد الحلول للتخفيف من آثار الربط لمصادر الطاقة الشمسية الموزعة.
المراجع:
- مصادر الطاقة الكهربائية الموزعة وأثرها البيئي، وكالة حماية البيئة، الولايات المتحدة الامريكية 2021:
https://www.epa.gov/energy/distributed-generation-electricity-and-its-environmental-impacts
- Horowitz, Kelsey, Zac Peterson, Michael Coddington, Fei Ding, Ben Sigrin, Danish Saleem, Sara E. Baldwin, et al. 2019. An Overview of Distributed Energy Resource (DER) Interconnection: Current Practices and Emerging Solutions. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory. NREL/TP-6A20-72102. https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72102.pdf
- ucian Ioan Dulău, Mihail Abrudean, Dorin Bică,
Effects of Distributed Generation on Electric Power Systems, Procedia Technology, Volume 12, 2014, Pages 681-686,
- EC 61000-4-15 Electromagnetic Compatibility-Part 4-15: Testing and measurement techniques-Flickermeter-Functional and design specifications,” IEC, 2010
- IEEE 1453-2015: IEEE Recommended Practice for the Analysis of Fluctuating Installatios on Power System,” IEEE Power and Energy Society, 2015.
- EPRI (Electric Power Research Institute). 2017b. IEEE 1547: New Interconnection Requirements for Distributed Energy Resources. Factsheet 3002011346. Palo Alto, CA: EPRI.
https://www.epri.com/#/pages/product/3002011346/?lang=en
- Rich Seguin, Jeremy Woyak, David Costyk, and Josh Hambrick, High-Penetration PV Integration Handbook for Distribution Engineers, National Renewable Energy Laboratory.
- DEC & DEP: October 2017 Distributed Energy Resource (DER) Method of Service guidelines for DER no larger than 20 MW, Nov. 2017
- تنظيمات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصغيرة، هيئة تنظيم الكهرباء والمياه، المملكة العربية السعودية:
