تطبيق المحطات الكهربائية المتكاملة مسبقًا في قطاع الطاقة المتجددة

ضد خلفية التغيرات العميقة في منظومة الطاقة العالمية ونمو صناعة الطاقة الجديدة بشكل متسارع، يواجه نمط بناء المحطات الكهربائية التقليدية تحديات في تلبية احتياجات النشر السريع للمشاريع الجديدة للطاقة. أصبحت محطة الكهرباء المسبقة الصنع الذكية ذات الوحدات المتعددة، بفضل مزاياها الابتكارية، اتجاهاً رئيسياً لتحسين نظام الطاقة الجديد. هناك حاجة ماسة لاستكشاف عميق لمبادئها الفنية وتكيّفها الصناعي وقيمتها التطبيقية.

1. المبادئ الفنية

تعتمد محطة الكهرباء المسبقة الصنع الذكية ذات الوحدات المتعددة على المقصورة المسبقة الصنع عالية القوة والمقاومة للتآكل كمركز أساسي، مما يوفر بيئة مستقرة للمعدات. يتم تحسين المعدات الأساسية مثل المحولات وخزانات التحويل وأجهزة تعويض الطاقة غير الفعالة وفقاً لخصائص الطاقة الجديدة لتحقيق تحويل وكفاءة التحكم في الطاقة الكهربائية. تتكامل المعدات الثانوية مع أنظمة الرصد الذكي وحماية الربط والاتصالات. تقوم المستشعرات بتجميع البيانات وتمكين النقل عن بعد ودعم الاستجابات الذكية، مما يضمن تشغيل النظام بأمان وموثوقية. تساهم التنسيق الموحد لكل المكونات في تحسين كفاءة البناء والصيانة التشغيلية.

2. المتطلبات الخاصة لصناعة الطاقة الجديدة
2.1 التكيف مع خصائص توليد الكهرباء

تظهر توليد الطاقة الشمسية تقلبات متقطعة بسبب ظروف الإضاءة ودورة الليل والنهار. تحتاج المحطات الكهربائية إلى قدرات تنظيم الطاقة الكهربائية، مجهزة بمراوحة تعويض الطاقة غير الفعالة ومداخل تخزين الطاقة الدقيقة. يتطلب توليد الطاقة الرياح استجابة ديناميكية من المحطات الكهربائية لتغييرات سرعة الرياح وتحسين تدفق الطاقة في الشبكة الكهربائية. بالنسبة لتوليد الطاقة الحيوية، تتطلب عدم استقرار إمداد المواد الخام رصدًا وتنظيمًا مُعززًا، موازنة بين حماية البيئة ونقل الطاقة الكهربائية بأمان.

2.2 تسهيل الربط المرتب بالشبكة

يتطلب توليد الطاقة الجديدة المتقطع تجهيز المحطات الكهربائية بأنظمة تعويض الطاقة غير الفعالة الديناميكية وأنظمة تخزين الطاقة للاستقرار في جودة الطاقة. يجب أن تمتلك المحطات الكهربائية في المحطات البعيدة قدرات نقل طاقة طويلة المسافة وبسعة كبيرة، مع تصميم معدات وخطوط مُحسّنة. فيما يتعلق بالاتصالات، يجب إنشاء رابط ثنائي الاتجاه عالي السرعة لتحقيق التفاعل الفوري للبيانات بين الشبكة الكهربائية والمحطات الكهربائية.

3. حالات التطبيق
3.1 مشروع توليد الطاقة الشمسية

يستعمل مشروع الطاقة الشمسية بقدرة 500GW في غولمود، تشينغهاي، مقصورات من الفولاذ مقاوم للطقس للتكيف مع البيئة الصحراوية. يتم اختيار المعدات الأولية بدقة لضمان تحويل وتوزيع الطاقة الكهربائية. تحقق المعدات الثانوية التشغيل والصيانة عن بعد عبر الرصد الذكي والتكنولوجيا 5G، مما يضمن التشغيل المستقر تحت ظروف مرتفعة المعقدة.

3.2 مشروع توليد الطاقة الريحية

يضبط مشروع مزرعة الرياح بقدرة 300GW في تشيفينغ، منغوليا الداخلية، المواد المركبة للمقصورة المسبقة الصنع للتكيف مع البيئة العشبية. تلبي المعدات الأولية احتياجات زيادة الطاقة الريحية والربط بالشبكة. تستخدم المعدات الثانوية المستشعرات والخوارزميات الذكية لتنبؤ الأعطال، مما يضمن التشغيل الموثوق به في المناطق المفتوحة والمعقدة.

4. التقنيات الرئيسية والحلول
4.1 تقنية الإلكترونيات الكهربائية

لمعالجة التبريد، يتم تبني حل تبريد سائل + تحسين الهيكل. لتوافق التوافق الكهرومغناطيسي، يتم استخدام مادة التغليف الواقي وتحسين توصيل الدوائر لضمان أداء مستقر للمعدات.

4.2 الرصد الذكي والتشغيل - الصيانة

للتعامل مع معالجة البيانات، يتم تقديم قواعد بيانات موزعة والتكنولوجيا 5G والحوسبة الحافة لتخفيف الضغط على النقل. يستخدم التشخيص الفعّال للعطل نمذجة البيانات الكبيرة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين الدقة. يتم استخدام تكنولوجيات الواقع الافتراضي/المدمج للتصور في التشغيل والصيانة عن بعد لتعزيز الكفاءة.

4.3 التصميم المُحسّن والتكامل

يستخدم تخطيط المعدات المحاكاة ثلاثية الأبعاد لاختيار الحل الأمثل. يحل التكامل النظامي مشاكل توافق الواجهات والبروتوكولات من خلال معايير موحدة وتطوير أجهزة التحويل. يستخدم هيكل المقصورة مواد عالية القوة وتصميم مُحسّن لتعزيز التكيف البيئي.

5. تقييم الأداء وتحليل المنافع
5.1 مؤشرات الأداء الفنية

يتم بناء نظام المؤشرات الذي يغطي استقرار المعدات (الفترة بين الأعطال، معدل الفشل، وما إلى ذلك)، كفاءة تحويل الطاقة الكهربائية (كفاءة المحول، دقة تعويض الطاقة غير الفعالة، وما إلى ذلك)، مستوى التشغيل والصيانة الذكي (جمع البيانات، الإنذار المبكر للأعطال، وما إلى ذلك)، والتكيف البيئي (أداء حماية المقصورة) لتقييم شامل للأداء.

5.2 طرق التقييم

تقوم المستشعرات عالية الدقة بجمع بيانات المعدات والبيئة. بعد تصنيفها وتحليلها، تقوم نماذج البرمجيات بتوقع الاتجاهات. يتم مقارنة النتائج مع المعايير الصناعية لتحديد الفجوات وتوجيه تحسين الأداء.

5.3 المنافع الاقتصادية

في مرحلة البناء، يقصر الإعداد المسبق الفترة الزمنية، مما يقلل من تكاليف رأس المال ومخاطر إعادة العمل. في التشغيل، يخفض التشغيل والصيانة الذكي تكاليف العمالة، ويحسن إصلاح الأعطال السريع الإيرادات من توليد الكهرباء. تقلل مساحة الأرض الأصغر من تكاليف الأرض، مع فوائد كلية تتجاوز المحطات الكهربائية التقليدية.

5.4 المنافع البيئية والاجتماعية

بيئياً، يقلل التصميم المضغوط من مساحة الأرض ويحمي النظام البيئي. اجتماعياً، يسرع التنفيذ المشاريع الجديدة للطاقة لتلبية الطلب على الكهرباء. يساهم التشغيل والصيانة الذكي في توفير فرص العمل وتحديث الصناعة، مما يدعم التنمية المستدامة.

6. الخلاصة

بعد التغلب على التحديات الفنية، تستجيب محطة الكهرباء المسبقة الصنع الذكية ذات الوحدات المتعددة لاحتياجات توليد الطاقة الجديدة، مما يوفر منافع اقتصادية وبيئية واجتماعية. مع الابتكار التكنولوجي وتحسين المعايير، ستلعب دوراً رئيسياً في بناء نظام طاقة جديد، مما يستحق الاستكشاف والترويج المستمر.