چگونه روش‌های تنظیم فرکانس برق است؟

تعد تنظيم التردد (Frequency Regulation) مهمة أساسية في أنظمة الطاقة، تهدف إلى الحفاظ على استقرار تردد الشبكة. عادةً ما يحتاج تردد نظام الطاقة للحفاظ عليه ضمن نطاق محدد، مثل 50 هرتز أو 60 هرتز، لضمان التشغيل السليم لكافة الأجهزة الكهربائية. فيما يلي عدة طرق شائعة لتنظيم التردد:

1. التنظيم الأساسي للتردد

المبدأ: يتم تحقيق التنظيم الأساسي للتردد عن طريق ضبط قوة الإخراج التلقائي للمولدات من خلال المحافظ لتستجيب للتغيرات القصيرة الأجل في التردد.

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

العمل: تقوم المحافظ بضبط تدفق البخار أو الماء إلى التوربينات بناءً على انحرافات التردد، مما يؤدي إلى تغيير قوة إخراج المولد.

2. التنظيم الثانوي للتردد

المبدأ: يقوم التنظيم الثانوي للتردد بضبط قوة إخراج المولدات بشكل أكبر بناءً على التنظيم الأساسي، باستخدام أنظمة التحكم الآلي في التوليد (AGC) لإعادة التردد إلى نقطة الضبط.

التطبيق: مناسب للتحكم في التردد على المدى المتوسط.

العمل: تقوم أنظمة AGC بضبط قوة إخراج المولدات تلقائيًا بناءً على انحرافات التردد وخطأ التحكم في المنطقة (ACE).

3. التنظيم الثالثي للتردد

المبدأ: يقوم التنظيم الثالثي للتردد بتحسين قوة إخراج المولدات للإرسال الاقتصادي، بناءً على التنظيم الثانوي، لتصغير تكاليف التوليد.

التطبيق: مناسب للتحكم في التردد على المدى الطويل والإرسال الاقتصادي.

العمل: تقوم خوارزميات الأمثلة بتحديد قوة الإخراج الأمثل لكل مولد لتحقيق الاستقرار الترددي وتقليل التكاليف.

4. تنظيم التردد باستخدام أنظمة تخزين الطاقة (ESS)

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

التطبيق: مناسب للرد السريع والتنظيم القصير الأجل للتردد.

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

5. إدارة الطلب الجانبي (DSM)

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

التطبيق: مناسب للتحكم في التردد على المدى المتوسط.

العمل: توجه الإشارات السعرية والآليات التحفيزية أو تكنولوجيا الشبكات الذكية المستخدمين لتقليل الاستهلاك خلال ساعات الذروة وزيادته خلال الساعات غير الذروية.

6. تنظيم التردد باستخدام مصادر الطاقة المتجددة (RES)

المبدأ: استخدام قدرات الاستجابة السريعة لمصادر الطاقة المتجددة (مثل الرياح والطاقة الشمسية) لتوفير خدمات تنظيم التردد من خلال محولات الإلكترونية للطاقة (مثل المعكوسات).

التطبيق: مناسب للرد السريع والتنظيم القصير الأجل للتردد.

العمل: تقوم المعكوسات بضبط قوة الإخراج السريعة لمصادر الطاقة المتجددة لتستجيب لتغيرات التردد.

7. المولد المتزامن الافتراضي (VSG)

المبدأ: تقليد الخصائص الديناميكية للمولدات المتزامنة لتمكين مصادر الطاقة الموزعة (مثل المعكوسات) من تقديم قدرات تنظيم التردد.

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

العمل: تقوم خوارزميات التحكم بجعل المعكوسات تشبه سلوك المولدات المتزامنة، مما يوفر القصور الذاتي ودعم تنظيم التردد.

8. بدء التشغيل الأسود (Black Start)

المبدأ: استعادة تشغيل الشبكة بعد الانقطاع الكامل باستخدام الوحدات المنتجة المحددة مسبقًا لضمان استقرار التردد.

التطبيق: مناسب لاستعادة الشبكة والحالات الطارئة.

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

ملخص

تعتبر تنظيم التردد وسيلة أساسية لضمان استقرار تردد الشبكة ويمكن تحقيقها من خلال العديد من الطرق. التنظيم الأساسي والثانوي للتردد هما الطرق الأساسية المناسبة لأوقات مختلفة من تنظيم التردد. أنظمة تخزين الطاقة وإدارة الطلب الجانبي وتنظيم التردد باستخدام الطاقة المتجددة توفر وسائل مرنة للرد السريع والتنظيم القصير الأجل للتردد. تلعب المولدات المتزامنة الافتراضية وبدء التشغيل الأسود أدوارًا مهمة في سيناريوهات معينة.