من المعروف أنه من أهم الخصائص التي تسعى لتحقيقها جميع الشبكات الكهربائية هي موثوقية واستقرار الشبكة الكهربائية بحيث تتحقق الموازنة بين العرض والطلب لكيلا ينقطع التيار عن المستفيد وفي نفس الوقت لا يُجهد الشبكة ومعداتها من التوليد حتى التوزيع النهائي، يعتبر وقت الذروة أو الحمل الذروي دائماً هو المجهد للشبكة من ناحية: اقتصادية، وبيئية، وتقنية، هل تعلم أنه يتم إنفاق 10٪ من تكاليف البنية التحتية لمواجهة ذروة الطلب الذي يحدث في أقل من 1٪ من الوقت [1].
من أنجح الطرق التي تحقق الاستقرار للشبكة هو استجابة الطلب أو ما يعرف بإدارة جانب الحمل وهو حل واعد: لمعالجة مشكلة عدم تطابق العرض والطلب في أنظمة الطاقة الكهربائية، كما يؤدي إلى خفض أسعار الكهرباء، وحل مشكلة ازدحام خطوط النقل والأمن، وتحسين سيولة السوق، و يمكن تعريفه: تعديل استهلاك الكهرباء من جهة المستهلك النهائي وذلك بتعديل منحنى الاستهلاك، وتخفيف الضغط على الشبكة وخاصةً وقت الحمل الذروي أو أوقات الطوارئ وذلك بعدة برامج وتقنيات[2].
في نتائج أولية لدراسة أجريت على الشبكة في المملكة العربية السعودية على الحمل في عام 2018م، وقد تم تطبيق أحد برامج استجابة الطلب وهو التحكم المباشر في الطلب وذلك بتخفيض 5% فقط من الحمل الذروي فقط في كل شهر من العام، وكانت النتائج توفير (28.56MW) من الطاقة المستهلكة وبالتالي توفير (4257140.544SR) و (9036Metric tons), وذلك يبين بشكل واضح أثر إدارة الطلب في الجانبين البيئي والاقتصادي[3].
أهداف إدارة جانب الحمل:
يتم تطبيق إدارة جانب الحمل في الشبكات الكهربائية لتحقيق أهداف تقنية، واقتصادية، وبيئية، أبرزها:
- شبكة ذات موثوقية عالية:
يحقق استجابة الطلب الهدف الرئيسي للشبكات وهي موثوقية الشبكة ورفعها وذلك بضمان عدم انقطاع التيار نتيجة إجهاد الشبكة ومعداتها في أوقات الذروة.
- توفير التكلفة الاقتصادية:
يوفر استجابة الطلب التكلفة الاقتصادية على مشغلي الشبكة الكهربائية، وزيادة عمر المعدات الكهربائية، كما أنه يوفر على المستهلك النهائي الذي يستفيد منها.
- تسهيل تحقيق مبادرات الطاقة المتجددة:
يحل استجابة الطلب مشكلة تواجه مبادرات الطاقة المتجددة وهي الاعتماد بشكل كبير على الطاقات المتجددة؛ لعدم ضمان استمرار مصادرها بشكل دائم.
- تحقيق المبادرات البيئية:
استجابة الطلب تؤدي إلى تقليل الحمل الكهربائي أو توزيعه؛ مما يؤدي إلى تخفيض التوليد أو توزيعه وبالتالي يؤدي إلى خفض الانبعاثات البيئية المترتبة عن توليد الكهرباء.
فوائد إدارة جانب الحمل:
يساعد استجابة الطلب كلاً من: مشغل الشبكة، الشبكة الكهربائية، ومستهلك الطاقة الكهربائية للوصول لكثير من الفوائد التقنية والاقتصادية، أبرزها:
- زيادة موثوقية الشبكة الكهربائية بتخفيض ساعات الحمل الذروي خلال اليوم.
- توفير التكلفة الاقتصادية والبيئية لتوليد ونقل الكهرباء.
- يساهم في تخفيض الانبعاثات من ثاني أكسيد الكربون.
- رفع كفاءة الطاقة وترشيد الاستهلاك لدى المستهلكين.
- تسهيل تنويع مصادر الطاقة وتقنيات تخزين الطاقة.
- يساهم في توفير تكلفة الكهرباء للمستهلك.
تقنيات إدارة جانب الحمل:
تعمل تقنيات إدارة الحمل لإعادة تشكيل منحنى الاستهلاك اليومي أو الموسمي في وقت الذروة أو غيره حسب احتياج الشبكة، ومعرفة احتياج الشبكة تتم بإجراء دراسات لتحديد شكل الحمل المتوقع لكل وقت وموسم.
أبرز تقنيات إدارة جانب الحمل:
- قص وقت الذروة: هي تقنية تعمل على قص الحمل الذروي فقط بتحكم مباشر.
- نقل حمل الذروة: هي تقنية تعمل على نقل الحمل الذروي لأوقات خارج وقت الذروة.
- مرونة شكل الحمل: هي تقنية مبنية على مستهلكين محددين لديهم أحمال مرنة على استعداد للتحكم بها مقابل حوافز مختلفة.
- توحيد الحمل: هي تقنية تعمل على بناء الطلب على الحمل في غير أوقات الذروة.
برامج إدارة جانب الحمل:
يمكن إدارة جانب الحمل بعدة برامج مختلفة ويمكن اختيار البرنامج المناسب بناءً على قطاع الاستهلاك وطبيعة المستهلكين في الشبكة، وتنقسم البرامج لقسمين رئيسيين:
1.برامج تعتمد على المكافئات والمحفزات:
البرامج المعتمدة على الحوافز توفر تحكم مباشر في الحمل بتقليل الطلب بحوافز متفق عليها ومحددة وتؤدي إلى ربح الجميع: المشغل، والمستهلك.
- التحكم المباشر في الحمل: هو تحكم مباشر من الشبكة في بعض الأحمال.
- استجابة الطلب في الطوارئ: استجابة المستهلك للشبكة بخفض الاستهلاك في حالات الطوارئ في الشبكة.
- سعة السوق: التزام المستهلك بخفض الاستهلاك بنسبة محددة مسبقاً في حالات الطوارئ.
2.برامج تعتمد على تعرفة الاستهلاك:
البرامج المعتمدة على تعرفة الاستهلاك هي برامج تقلل الاستهلاك وتتحكم بالحمل عن طريق تغيير تعرفة الاستهلاك مع عدة عوامل:
- وقت الاستخدام: يضع مزود الطاقة الكهربائية جدولاً لسعر الكهرباء متغير مع الوقت من اليوم أو اليوم من الأسبوع أو موسم من السنة، ولا يختلف الجدول مع ظروف التشغيل في الوقت الفعلي في الشبكة.
- الوقت الفعلي للاستخدام: هو نفس وقت الاستخدام عدا أن الأسعار تتغير في الوقت الفعلي حسب ظروف التشغيل في الشبكة.
- تعرفة وقت الذروة: تكون التعرفة للاستهلاك ثابتة طوال الوقت عدا أيام محدودة في السنة أو ساعات محددة من اليوم وهو الوقت المتوقع أن يكون الحمل في الشبكة هو الأعلى.
الفرق بين البرامج والتقنيات:
البرامج: هي التشريعات التي يمكن تطبيقها للتحكم في سلوك المستهلكين، بينما التقنيات هي: أشكال الحمل حيث أنه يمكن استخدام برنامج واحد لتحقيق أكثر من شكل للحمل بأكثر من تقنية، يبين الشكل(1) برامج استجابة الطلب وتقنياتها.
شكل(1): برامج وتقنيات الاستجابة للطلب.
المراجع:
[1] Demand Response Deconstructed from enel X
[2] REDUCING CARBON DIOXIDE EMISSIONS IN THE ELECTRICITY SECTOR USING DEMAND SIDE MANAGEMENT by Dr. Sulaiman Almohaimeed
[3] Senior Design Project
