أخبار

شكل مؤتمر تطوير ابتكارات تكنولوجيا ومعدات تشكيل الشبكة لعام 2026 الذي عُقد في تشانغجياكو لحظة محورية لصناعة طاقة الرياح، حيث انتقلت التكنولوجيا من مشاريع العروض التوضيحية إلى النشر على نطاق تجاري. وقد اجتمع قادة الصناعة والباحثون ومصنعو المعدات لمناقشة كيف أصبحت استراتيجيات التحكم في تشكيل الشبكة ضرورية للحفاظ على استقرار نظام الطاقة مع وصول انتشار الطاقة المتجددة إلى مستويات غير مسبوقة.

ينبع التحدي الأساسي الذي يدفع نحو تبني تكنولوجيا تشكيل الشبكة من إزاحة المولدات التزامنية بواسطة موارد الطاقة المتجددة القائمة على العاكسات. تعتمد توربينات الرياح التقليدية التي تعمل في وضع متابعة الشبكة على مرجع الجهد والتردد الذي توفره شبكة الطاقة الرئيسية. ومع إخراج الآلات التزامنية من الخدمة واستبدالها بمولدات مرتبطة بـ إلكترونيات القوى، تنخفض قصور النظام الذاتي وتتراجع نسب القصر الكهربائي، مما يخلق ظروفاً تصبح فيها وحدات التحكم في متابعة الشبكة غير مستقرة.

تعالج التحكم في تشكيل الشبكة هذا التحدي من خلال تمكين توربينات الرياح وأنظمة تخزين الطاقة من إنشاء مراجع الجهد والتردد الخاصة بها، مما يوفر بفعالية وظائف الاستقرار التي كانت توفرها سابقاً الآلات الدوارة. تصبح هذه القدرة بالغة الأهمية في ظروف الشبكة الضعيفة، والأنظمة المعزولة، والشبكات ذات الانتشار العالي للطاقة المتجددة حيث لا تكفي آليات الاستقرار التقليدية.

وقد تعزز الدعم السياسي لتكنولوجيا تشكيل الشبكة بشكل كبير. تدعو الخطة الخمسية الخامسة عشرة للصين صراحةً إلى زيادة تطبيق تقنيات تشكيل الشبكة، بناءً على توجيهات سابقة من إدارة الطاقة الوطنية التي حددت هذه القدرات كضرورة لدمج الطاقة المتجددة في مناطق الشبكة الضعيفة وقواعد الطاقة المتجددة الصحراوية. ويخلق هذا الإطار السياسي إشارة سوق واضحة لمصنعي المعدات ومطوري المشاريع.

لقد توسعت الخبرة الهندسية في أنظمة تشكيل الشبكة بشكل كبير. وأفادت مجموعة شانغهاي إلكتريك لطاقة الرياح عن تطبيق عميق لتكنولوجيا التحكم في تشكيل الشبكة، مما أظهر قدرة جيدة على حلاقة ذروة الأحمال وتعزيز توافق الشبكة. وقد طورت الشركة تقنيات مراقبة وتنبؤ بالعمر الافتراضي تعتمد على نماذج فيزيائية، مما يمكن المشغلين من تعظيم إنتاج الطاقة مع الحفاظ على سلامة المعدات في ظل ظروف الشبكة المتغيرة.

حققت شركة يونان الدولية التابعة لشركة استثمار الطاقة الحكومية إنجازاً هاماً من خلال تشغيل أول توربين رياح بنظام تشكيل الشبكة على ارتفاعات عالية في مزرعة رياح فويوان الغربية (المرحلة الرابعة). ومن خلال التشغيل على ارتفاعات حيث تكون كثافة الهواء أقل وأنماط الاضطراب تختلف عن المواقع الساحلية، يثبت التوربين أن قدرات تشكيل الشبكة يمكن تكييفها مع الظروف البيئية الصعبة. تم تطوير النظام من خلال التعاون مع معهد الأبحاث المركزي التابع للشركة، وجامعة هونان، وشركة غولدويند للتكنولوجيا.

إن التحديات التقنية لتنفيذ التحكم في تشكيل الشبكة في توربينات الرياح كبيرة. يجب على وحدات التحكم إدارة التفاعل بين التقاط الطاقة الديناميكية الهوائية، وديناميكيات مجموعة نقل الحركة الميكانيكية، وتحويل الطاقة الكهربائية مع الحفاظ على مخرجات جهد وتردد مستقرة. يجب أن تستجيب خوارزميات التحكم بسرعة لاضطرابات الشبكة مع احترام القيود المادية على تحميل التوربينات وحالة شحن تخزين الطاقة.

تمثل مزارع الرياح الهجينة التي تجمع بين توربينات تشكيل الشبكة ومتابعة الشبكة تعقيداً إضافياً. يتطلب تنسيق سلوك أنواع التوربينات المختلفة أنظمة اتصالات متطورة وهياكل تحكم هرمية. ويعمل الباحثون على تطوير بروتوكولات تمكن وحدات تشكيل الشبكة من توفير دعم الاستقرار بينما تقوم وحدات متابعة الشبكة بتعظيم إنتاج الطاقة، مما يحسن أداء المزرعة ككل.

كما تناول المؤتمر الأبعاد الاقتصادية لتكنولوجيا تشكيل الشبكة. ففي حين تتطلب قدرات التحكم الإضافية إلكترونيات قوى وأنظمة برمجية أكثر تطوراً، فإن القيمة المقترحة تمتد إلى ما هو أبعد من أداء التوربين الفردي. يمكن لمزارع الرياح التي تشكل الشبكة توفير خدمات مساعدة تشمل تنظيم الجهد، والاستجابة للتردد، وقدرة البدء الذاتي، مما يخلق تدفقات إيرادات إضافية تحسن اقتصاديات المشروع.

لا تزال التقييسات تشكل تحدياً مستمراً. فعلى عكس أنظمة متابعة الشبكة حيث أرست عقود من الخبرة التشغيلية توقعات واضحة للأداء، لا تزال تكنولوجيا تشكيل الشبكة في طور التطور. وقد أكد المشاركون في الصناعة في المؤتمر على الحاجة إلى بروتوكولات اختبار موحدة، ومقاييس أداء، وإجراءات اعتماد تمكن من إجراء مقارنة عادلة بين النهج المختلفة وبناء الثقة بين مشغلي الأنظمة والمستثمرين.

وبالنظر إلى المستقبل، يوفر دمج أنظمة تخزين الطاقة مع توربينات الرياح التي تشكل الشبكة مرونة إضافية. يمكن للبطاريات توفير ضخ أو امتصاص سريع للطاقة اللازمة للحفاظ على استقرار الجهد والتردد أثناء الأحداث العابرة، مما يكمل الاستجابة الأبطأ لضوابط الديناميكا الهوائية للتوربينات. هذا المزيج يجعل مشاريع الرياح وتخزين الطاقة أصولاً تثبت الشبكة بدلاً من كونها مصادر توليد متغيرة.

إن المتطلبات التقنية لقدرة تشكيل الشبكة كبيرة. يجب تجهيز توربينات الرياح بإلكترونيات قوى متقدمة، وخوارزميات تحكم متطورة، وأنظمة تخزين طاقة يمكنها الاستجابة بسرعة لاضطرابات الشبكة. تضيف هذه المتطلبات تعقيداً وتكلفة لتصاميم توربينات الرياح، لكن الفوائد من حيث استقرار الشبكة ودمج الطاقة المتجددة تعتبر ضرورية لتحول الطاقة.

يدرك مشغلو الشبكات بشكل متزايد قيمة قدرات تشكيل الشبكة في الحفاظ على موثوقية النظام. ومع إخراج المولدات التزامنية واستبدالها بموارد قائمة على العاكس، تتضاءل المصادر التقليدية لاستقرار الشبكة. يمكن لتوربينات الرياح وأنظمة تخزين الطاقة التي تشكل الشبكة المساعدة في سد هذه الفجوة، من خلال توفير القصور الذاتي والاستجابة للتردد اللازمين للحفاظ على تشغيل مستقر للشبكة.

كما أن تطوير تكنولوجيا تشكيل الشبكة له آثار على تصميم توربينات الرياح واستراتيجيات التحكم. يجب على الشركات المصنعة تحسين التفاعل بين التحكم الديناميكي الهوائي، وإلكترونيات القوى، وتخزين الطاقة لتحقيق وظائف دعم الشبكة المطلوبة مع الحفاظ على إنتاج طاقة فعال.

إن المتطلبات التقنية لقدرة تشكيل الشبكة كبيرة. يجب تجهيز توربينات الرياح بإلكترونيات قوى متقدمة، وخوارزميات تحكم متطورة، وأنظمة تخزين طاقة يمكنها الاستجابة بسرعة لاضطرابات الشبكة. تضيف هذه المتطلبات تعقيداً وتكلفة لتصاميم توربينات الرياح، لكن الفوائد من حيث استقرار الشبكة ودمج الطاقة المتجددة تعتبر ضرورية لتحول الطاقة.

يدرك مشغلو الشبكات بشكل متزايد قيمة قدرات تشكيل الشبكة في الحفاظ على موثوقية النظام. ومع إخراج المولدات التزامنية واستبدالها بموارد قائمة على العاكس، تتضاءل المصادر التقليدية لاستقرار الشبكة. يمكن لتوربينات الرياح وأنظمة تخزين الطاقة التي تشكل الشبكة المساعدة في سد هذه الفجوة، من خلال توفير القصور الذاتي والاستجابة للتردد اللازمين للحفاظ على تشغيل مستقر للشبكة في ظل ظروف متغيرة.

كما أن تطوير تكنولوجيا تشكيل الشبكة له آثار على تصميم توربينات الرياح واستراتيجيات التحكم. يجب على الشركات المصنعة تحسين التفاعل بين التحكم الديناميكي الهوائي، وإلكترونيات القوى، وتخزين الطاقة لتحقيق وظائف دعم الشبكة المطلوبة مع الحفاظ على إنتاج طاقة فعال. يتطلب هذا التحسين متعدد الأهداف أدوات نمذجة ومحاكاة متطورة يمكنها التقاط التفاعلات المعقدة بين مكونات النظام المختلفة.

كتبه: ماكسويل، مهندس أنظمة طاقة متخصص في دمج الطاقة المتجددة وتحليل استقرار الشبكة. عمل ماكسويل في العديد من المشاريع التي تتعلق بدراسات توصيل مزارع الرياح بالشبكة، وتقييم جودة الطاقة، وتصميم أنظمة التحكم المتقدمة لمنشآت الطاقة المتجددة.