نكمل في هذا المقال ما تحدثنا عن سابقا حول المتطلبات الإلزامية لربط مصادر الطاقة المتجددة حسب معايير IEEE1547-2018 وومتطلبات الاعتماد للعواكس الذكية حسب معيار UL1741 SB من تاريخ سبتمبر 2021 إضافة لمتطلبات مقدم خدمة التوزيع الكهربائي بالمملكة العربية السعودية. ما سيتم ذكره من متطلبات قد يكون غير مطلوب من بعض شركات التوزيع الكهربائية حول العالم، بينما تكون الزامية من البعض الاخر عند وصول القدرات الكهربائية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لنسب عالية بشبكة التوزيع.
أ. معدل عبور الجهد Voltage Ride-Through ومعدل عبور التردد Frequency Ride-Through:
المعنى الفني لمعدل العبور هو أن يقوم العاكس بتحمل أي اضطراب مؤقت بالجهد والتردد نتيجة مسبب خارجي بالشبكة لمدة محددة من الزمن. حيث أن انفصال الربط المفاجيء لأنظمة الطاقة الموزعة قد تحدث اضطراب في الشبكة يؤدي الى خلل في جودة واستقرار الشبكة الكهربائية لاسيما عند وصول مصادر الطاقة الموزعة الى نسبة مؤثرة من اجمالي الطلب على الطاقة الكهربائية. في الاصدار القديم لمعايير الربط IEEE 1547-2003 كان إلزامي أن يفصل العاكس الكهربائي من الربط مع الشبكة عند مضي وقت محدد بعد انحياز الجهد او التردد عن النسب الطبيعية حسب ANSI. فمثلا اذا انخفض الجهد عند نقطة ارتباط العاكس بين 50% الى 88% من القيمة المعيارية، فعلى العاكس الفصل بعد 2 ثانية لمصادر الطاقة الموزعة ذات القدرة الكهربائية الأقل من 30 كيلواط. والجدول (1) التالي يوضح المتطلبات الأخرى حسب معدل انحياز الجهد والتردد في الاصدار القديم.
جدول (1)
أما في الاصدار IEEE1547-2018 فإنه بالاضافة لزمن الفصل فتم اضافة سماحية زمن معدل العبور الادنى للجهد والتردد. تم تقسيم المتطلبات حسب مشغل الشبكة ومستوى انتشار مصادر الطاقة الموزعة الى فئتين category (A) and Category (B) لدعم جهد الشبكة في حالة أن الشبكة تعمل بشكل طبيعي وإلى ثلاث فئات لمعدل عبور الجهد والتردد Category (I,II,III) إذا كانت الشبكة في حالة اضطراب (الجداول (2) و(3) يوضح التصنيفات التي تم ذكرها) كما يلي:
- الفئة الأولى(Category (A)(I: أقل متطلبات فنية للعاكس الذكي للمساهمة في تنظيم الجهد ومعدل عبور الجهد والتردد. بالإضافة لتحقيق متطلبات تشغيل الشبكة الكهربائية.
- الفئة الثانية(Category (B)(II: تحقيق متطلبات الفئة الأولى بالإضافة للتحكم بقدرة المصادر الموزعة الكهربائية للحفاظ على استقرار الشبكة. تطبق هذه المتطلبات في ظل انتشار واسع للمصادر الموزعة في شبكة التوزيع.
- الفئة الثالثة(Category (III: متطلبات صارمة للحفاظ على استقرار وجودة امداد الكهرباء في قطاع التوزيع والنقل والتحكم بالمصادر الموزعة. (تطبق في حال وصول القدرة الكهربائية للمصادر الموزعة الحمل الكهربائي في منطقة التوزيع).
الدافع الرئيسي للتغيير تم بناء على طلب مشغل الشبكة الكهربائية (مثل معيار NERC TPL-001-4 بالولايات المتحدة الأمريكية، حيث أن الأعطال الكهربائية نتيجة حصول دائرة قصر في خطوط النقل الكهربائي تتطلب ما بين 0.1 ثانية في الخطوط فائقة الجهد (345 ك.فولت) ومن 0.5 الى مايزيد عن ثانية لخطوط الجهد (115 ك.فولت). لذا جاءت المتطلبات الجديدة لعمل توازن مابين الاعتمادية والسلامة لمعايير الفصل ومعايير عبور الجهد والتردد.
جدول (2) :متطلبات دعم جهد الشبكة في حالة التشغيل الطبيعي للشبكة
جدول (3) :متطلبات دعم جهد الشبكة في حالة الاضطراب
في الرسومات الموضحه في (1) و (2)، يتبين متطلبات مدة السماحية بالوقت للفصل في فترة اضطراب جهد الشبكة للنوع الثاني للجهد والانواع الثلاثة للتردد.
رسمه (1) متطلبات معدل العبور للجهد في حالة اضطراب الشبكة
يجدر توضيح رسمه (1) حول كيفية عمل اعدادات وقت معدل عبور الجهد للعاكس الذكي ليكون متوافق معها كما هو موضح بالجدول (4). حيث مصطلح cessation يعني أن العاكس متزامن مع الشبكة ولكن لا يضخ أي تيار كهربائي.
جدول (4)
رسمه (2) معدل العبور للتردد في حالة اضطراب الشبكة
متطلبات مقدمي خدمة التوزيع الكهربائي بالمملكة العربية السعودية:
الجدول التالي يوضح متطلبات معدل عبور التردد في المملكة العربية السعودية. حيث يجب أن تبقى انظمة الطاقة الشمسية الموزعة متصلة بالشبكة لأي تردد منحاز بين 57 هرتز الى 57.4 لمدة 30 ثانية، بينما يرتفع هذا الرقم ل 30 دقيقة لتردد بين 57.5 الى 58.7 هرتز.
أما لمعدل عبور الجهد الأدنى للأنظمة التي تزيد قدرتها عن 11 كيلواط فيجب أن يبقى مصدر الطاقة الشمسي متصل بالشبكة حسب منحنى الرسمة التالية:
رسمه (3) معدل عبور الجهد المطلوب من مقدم خدمة التوزيع للأنظمة التي تزيد قدرتها عن 11 كيلواط
ب. معدل زيادة الانتاج من مصدر الطاقة الموزعة Srtart-up Ramp Rate
مع انتشار مصادر الطاقة الموزعة يجدر العمل على التحكم بمعدل زيادة الانتاج عند دخولها للشبكة بعد الفصل نتيجة انقطاع الخدمة. المثال بالرسمة التالية يوضح معدل زيادة انتاج المحطة الشمسية من صفر الى القيمة القصوى بواقع 10% لكل ثانية.
متطلبات مقدمي خدمة التوزيع الكهربائي بالمملكة العربية السعودية يشترط أن لا يعود مصدر الطاقة الشمسية للربط مع الشبكة بعد الفصل حتى يتم تحقيق المتطلبات التالية:
التردد: أن يكون بين 59.5 الى 60.05 هرتز
الجهد: بين 95% الى 105% من القيمة المعيارية
مدة متابعة هذه المتطلبات 300 ثانية ومن ثم يتم الربط عند تحققها.
أيضا يجب على العاكس الذكي أن يحافظ على معدل زيادة الانتاج بعد الربط عند 10% من القدرة الاسمية للمحطة الشمسية لكل دقيقة. (10%/min of nominal power)
