مدخل:
كما هو معلوم لدى أغلبنا أن أنظمة الطاقة الكهربائية يتم تطويرها وفي نفس الوقت صيانتها وفي الوجه المقابل أعداد وكميات الاستهلاك تزداد، وأيضاً التطورات التي نشاهدها لها تأثيرها المباشر وغير المباشر الإيجابي والسلبي على شبكات الكهرباء الموجودة والمستقبلية، و في هذا المقال مفهوم شبكة توزيع الكهرباء النشطة (Active Distribution Systems)، وشبكة توزيع الكهرباء الغير فعالة (Passive Distribution Systems)، أو يمكن القول بأنها الشبكة التي تعتمد على أنظمة النقل (Transmission Systems)، أيضاً كيف يتم تحويلها من نشطة (Active) إلى غير نشطة (Passive) وماهي الأعراض الجانبية (Impacts).
١- شبكة توزيع الكهرباء النشطة (Active Distribution Systems):
الأنظمة كما هو حال أي نظام في العالم تبدأ بالظهور ثم تتطور وعند تطورها يتم تغيير مسماها من تقليدي (Conventional) إلى ذكي (Smart)، وفي حين آخر عند دخول الحاسب في النظام يصبح النظام ذكي (Smart)، على كل حال شبكة توزيع الكهرباء النشطة (Active Distribution Systems) هي: الشبكة التي تستطيع توليد الكهرباء للمستخدم بدون الحاجه الكاملة إلى نظام النقل الكهربائي (Transmission Systems)، للإطلاع على تفاصيل النظام التقليدي أرجو زيارة مقالي السابق: إضغط هنا.
الصورتين التي في الأسفل هي بالحقيقة “وجهين” لنظام واحد وهو نظام التوزيع الكهربائي (Distribution Systems)، ولكن في الصورة الثانية يتم الاعتماد على نظام النقل (Transmission Systems) في عملية إنتاج الطاقة بشكل كامل تقريباً، وحيث أن النظام هنا يُعتبر خطوط (Lines) و مفاتيح (Switches)، وفي الصورة الأولى يتم عملية الاستعانة بمصادر طاقة أخرى لإنتاج الكهرباء وتسمى بمولدات موزَّعة (Distributed Generators)، وسوف يتم التفصيل عنها في المقال القادم بحول الله تعالى.
٢- الأعراض الجانبية (Impacts):
بشكل عام كل تطور وله تحدياته حيث لا يوجد ماهو مجاني على الإطلاق، ولكن قبل التحديات فوائد هذا التطور كثيرة جداً، منها: زيادة قوة النظام أمام الأعطال والكوارث لا سمح الله من ناحية المرونة (Resiliency)، و الاعتمادية (Reliability)، و الاستدامة (Sustainability)، و الأمان (Safety)، والسهولة (Flexibility)، واستقرار النظام (Stability) خلال الوضع الطبيعي (Normal Operating Conditions )، والأوضاع الخطرة (Extreme Operating Conditions)، و زيادة إنتاج الكهرباء، و تخفيف الحمل على أنظمة النقل (Transmission Systems) وغيرها الكثير.
وفي الوجه المقابل لهذا التطور تحديات كثيرة يمكن تقسيمها عدة تقسيمات على حسب وجه الاهتمام مثلاً في هذا المقال تم تقسيمها بشكل سهل على حسب مصادر الطاقة، فهنالك مصادر طاقة متجددة (Renewable Energy Sources)، و مصادر طاقة قابلة للنقل (Mobile Power Sources)، ومخازن الطاقة الكهربائية (Energy Storage Systems).
أولاً: مصادر طاقة متجددة (Renewable Energy Sources): استخدام هذا النوع من الطاقة يصاحبه عدة تحديات، مثل: عدم معرفة الطاقة المنتجة بالتحديد (Uncertainty)، وتعدد اتجاهات الطاقة في النظام (Bidirectional Power Flow).
ثانياً: مصادر طاقة قابلة للنقل (Mobile Power Sources): حيث أنه يجب مراعات نظام الطرق (Transportation Network) من ناحية التوفر (Availability) والازدحام (System Congestions)، وأيضاً فريق الصيانة (Maintenance Crew) وفريق تغيير أجزاء معينة في النظام (Repair Crew).
وأخيراً: مخازن الطاقة الكهربائية (Energy Storage Systems): من ناحية محدودية الطاقة المتوفرة وحيث أنه يصعب استخدامها كمصدر أساسي (Primary Power Source)، على سبيل المثال: أحد الدراسات طرحت فكرة وتم اختبارها بالحاسب (Simulation) وهي استخدام الباصات الكهربائية (Electric Buses) كنظام تخزين طاقة متحرك أثناء الحاجة لها في الأوضاع الخطرة (Extreme Operating Conditions)، كما هو موضح بالصورة.
٣-خاتمة:
في الحقيقة هذا المقال ليس إلا لمحة سريعة جداً عن موضوع كبير واسع ولكن لعلنا وفقنا في تسليط الضوء على أحد المواضيع المهمة في عالم أبحاث هندسة الكهرباء والطاقة حالياً، حيث أن الدراسات تكثر تركيزها حول كيف يتم تحويل نظام التوزيع الكهربائي التقليدي (Conventional Distribution System) إلى نظام توزيع كهربائي ذكي ونشط (Smart and Active Distribution System) بنسبة ١٠٠٪، على كل حال هذا يتطلب تدخل أنواع أخرى من الهندسة مثل الهندسة المدنية (Civil Engineering) بما يخص مواضيع أنظمة الطرق (Transportation Networks) مثلاً، وهندسة الاتصالات (Communication Engineering) بما يخص مواضيع نقل المعلومات التي تتم عبر “طبقة” السايبر (Cyber Layer) التي تعمل على توازي مع الطبقتين الكهربائية وتسمى بالفيزيائية (Physical Layer) والطبقة البشرية (Human Layer) التي تضم فرق الصيانة والتشغيل (Power System Operators and Repair Crews).
٤- مراجع:
| Transportable Energy Storage for More Resilient Distribution Systems with Multiple Microgrids |
| Distributed Generation for Service Restoration Considering Uncertainties of Intermittent Energy Resources |
| A supply restoration method of distribution system based on Soft Open Point |
| Distributed Risk-Limiting Load Restoration in Unbalanced Distribution Systems With Networked Microgrids |
| Scheduling of Separable Mobile Energy Storage Systems with Mobile Generators and Fuel Tankers to Boost Distribution System Resilience |
| A coordinated restoration method of electric buses and network reconfiguration in distribution systems under extreme events |
