ما هي طرق تنظيم تردد الكهرباء؟

تنظيم التردد (Frequency Regulation) هو مهمة أساسية في أنظمة الطاقة، تهدف إلى الحفاظ على استقرار تردد الشبكة. عادةً ما يجب الحفاظ على تردد نظام الطاقة ضمن نطاق محدد، مثل 50 هرتز أو 60 هرتز، للتأكد من التشغيل الصحيح لجميع المعدات الكهربائية. فيما يلي بعض الطرق الشائعة لتنظيم التردد:

1. التحكم الأولي في التردد

المبدأ: يتم تحقيق التحكم الأولي في التردد عن طريق تعديل القوة الإنتاجية للوحدات الكهربائية تلقائيًا عبر أجهزة التحكم لتلبية الانحرافات القصيرة الأجل في التردد.

التطبيق: مناسب للرد السريع على التغيرات القصيرة الأجل في الحمل.

العمل: تقوم أجهزة التحكم بتعديل تدفق البخار أو الماء إلى التوربينات بناءً على انحرافات التردد، مما يؤدي إلى تغيير قوة إنتاج المولد.

2. التحكم الثانوي في التردد

المبدأ: يقوم التحكم الثانوي في التردد بتقديم تعديلات إضافية على قوة إنتاج الوحدات الكهربائية، مبنيًا على التحكم الأولي، باستخدام أنظمة التحكم الآلي في الجيل (AGC) لإعادة التردد إلى نقطة الضبط.

التطبيق: مناسب للتحكم المتوسط الأجل في التردد.

العمل: تقوم أنظمة AGC بتعديل قوة إنتاج الوحدات الكهربائية تلقائيًا بناءً على انحرافات التردد وخطأ التحكم في المنطقة (ACE).

3. التحكم الثالثي في التردد

المبدأ: يقوم التحكم الثالثي في التردد بأتمتة قوة إنتاج الوحدات الكهربائية للتوزيع الاقتصادي، مبنيًا على التحكم الثانوي، لتقليل تكاليف الإنتاج.

التطبيق: مناسب للتحكم طويل الأجل في التردد والتوزيع الاقتصادي.

العمل: تحدد خوارزميات الأمثلة القوة الإنتاجية المثلى لكل وحدة كهربائية لتحقيق استقرار التردد وتقليل التكاليف.

4. تنظيم التردد باستخدام أنظمة تخزين الطاقة (ESS)

المبدأ: يمكن لأنظمة تخزين الطاقة شحن أو تفريغ الطاقة بسرعة لتوفير أو امتصاص الطاقة، مما يساعد في الحفاظ على استقرار التردد.

التطبيق: مناسب للرد السريع والتحكم القصير الأجل في التردد.

العمل: تستخدم أنظمة تخزين الطاقة محولات إلكترونية للطاقة (مثل المعكوفات) للرد السريع على تغيرات التردد وتوفير الدعم اللازم للطاقة.

5. إدارة الجانب الاستهلاكي (DSM)

المبدأ: تتضمن إدارة الجانب الاستهلاكي تحفيز المستخدمين على ضبط استهلاكهم للطاقة لمساعدتهم في الحفاظ على استقرار تردد الشبكة.

التطبيق: مناسب للتحكم المتوسط الأجل في التردد.

العمل: توجه الإشارات السعرية والآليات التحفيزية أو تقنيات الشبكات الذكية المستخدمين لتقليل الاستهلاك خلال ساعات الذروة وزيادته خلال ساعات الخمول.

6. تنظيم التردد باستخدام مصادر الطاقة المتجددة (RES)

المبدأ: استخدام قدرات الاستجابة السريعة لمصادر الطاقة المتجددة (مثل الرياح والطاقة الشمسية) لتوفير خدمات تنظيم التردد عبر محولات إلكترونية للطاقة (مثل المعكوفات).

التطبيق: مناسب للرد السريع والتحكم القصير الأجل في التردد.

العمل: تقوم المعكوفات بتعديل القوة الإنتاجية لمصادر الطاقة المتجددة بسرعة للرد على تغيرات التردد.

7. المولد المتزامن الافتراضي (VSG)

المبدأ: محاكاة الخصائص الديناميكية للمولدات المتزامنة لتمكين مصادر الطاقة الموزعة (مثل المعكوفات) من توفير قدرات تنظيم التردد.

التطبيق: مناسب لتنظيم التردد في مصادر الطاقة الموزعة والشبكات الصغيرة.

العمل: تجعل خوارزميات التحكم المعكوفات تشبه سلوك المولدات المتزامنة، مما يوفر القصور الذاتي ودعم تنظيم التردد.

8. بدء التشغيل الأسود (Black Start)

المبدأ: استعادة تشغيل الشبكة بعد انقطاع كامل باستخدام الوحدات الكهربائية المحددة مسبقًا لضمان استقرار التردد.

التطبيق: مناسب لاستعادة الشبكة والحالات الطارئة.

العمل: يتم تحديد بعض الوحدات الكهربائية كمصادر بدء التشغيل الأسود، والتي تبدأ العمل أولاً أثناء استعادة الشبكة، ثم تعيد تدريجيًا الوحدات الأخرى والأحمال.

ملخص

تنظيم التردد هو وسيلة حاسمة لضمان استقرار تردد الشبكة ويمكن تحقيقه من خلال طرق مختلفة. يعتبر التحكم الأولي والثانوي في التردد أساليب أساسية مناسبة لأوقات مختلفة من التحكم في التردد. توفر أنظمة تخزين الطاقة وإدارة الجانب الاستهلاكي وتنظيم التردد باستخدام الطاقة المتجددة وسائل مرنة للرد السريع والتحكم القصير الأجل في التردد. تلعب المولدات المتزامنة الافتراضية وبدء التشغيل الأسود أدوارًا مهمة في سيناريوهات معينة.