حلول مفاتيح الدائرة SF6 من شركة VZIMAN لدمج الشبكات الطاقوية المتجددة
1. التحديات الحالية في دمج الطاقة المتجددة في الشبكة
1.1 تقلبات تردد الشبكة وقضايا الاستقرار
تؤدي متغيرية ومداومة مصادر الطاقة المتجددة (مثل الرياح والطاقة الشمسية) إلى تغييرات متكررة في تردد الشبكة. تعاني المقاطع الكهربائية التقليدية من صعوبة في الاستجابة بسرعة لهذه الأحمال الديناميكية، مما قد يؤدي إلى تلف المعدات أو انقطاع التيار الكهربائي في المناطق. على سبيل المثال، خلال الانخفاضات المفاجئة في طاقة الرياح أو التقلبات المفاجئة في الإنتاج الشمسي، يجب على الشبكة عزل العيوب في غضون مللي ثانية، مما يتطلب تشغيل المقاطع الكهربائية بسرعة فائقة ودقة عالية.
1.2 زيادة الطلب على موثوقية المعدات
غالباً ما تكون محطات الطاقة المتجددة موجودة في مناطق نائية (مثل الصحاري والمياه البحرية)، حيث تسرع الظروف القاسية (الرطوبة العالية، رذاذ الملح، تقلبات درجة الحرارة) من تقادم المعدات. لا تلبي المقاطع الكهربائية التقليدية متطلبات الموثوقية طويلة الأمد بسبب العمر الميكانيكي المحدود وأداء العزل. بالإضافة إلى ذلك، تزيد عمليات التبديل المتكررة (مثل بدء وإيقاف المحول الشمسي) في نقاط الاتصال بالشبكة من ارتداء اللمسات، مما يزيد من مخاطر الفشل.
1.3 ضغوط الامتثال البيئي
على الرغم من أن غاز SF6 يتمتع بخصائص ممتازة لإخماد القوس الكهربائي، فإن قدرته على تسخين الكرة الأرضية (GWP) البالغة 23,500 قد أدت إلى قيود تنظيمية في مناطق مثل الاتحاد الأوروبي. تتطلب المشاريع المتجددة بشكل متزايد شهادة ESG (البيئة والاجتماع والحوكمة)، مما يضغط على المقاطع الكهربائية التقليدية التي تستخدم غاز SF6 للتنافس مع بدائل صديقة للبيئة.
1.4 الثغرات في دمج الشبكات الذكية والتحكم فيها
يتطلب دمج الطاقة المتجددة التنسيق مع أنظمة تخزين الطاقة والأجهزة المرنة لنقل الطاقة. ومع ذلك، تعاني المقاطع الكهربائية التقليدية من نقص في قدرات الرصد الفوري والتحكم عن بعد، مما يعيق توافقها مع أنظمة إدارة الشبكات الرقمية الذكية.
2. حلول VZIMAN للمقاطع الكهربائية SF6
لحل هذه التحديات، تقدم VZIMAN سلسلتها "HV" من المقاطع الكهربائية SF6 الذكية، والتي تدمج أربع تقنيات رئيسية:
2.1 تقنية إخماد القوس الكهربائي المتكيفة مع التردد الديناميكي
بواسطة استخدام غرف إخماد القوس الكهربائي ذات الدفع المغناطيسي الهيدروديناميكي (MHD)، تقوم هذه التقنية بتعديل الضغط الغازي لـ SF6 وممرات القوس الكهربائي بشكل ديناميكي عبر مراقبة تغيرات تردد الشبكة (بدقة ±0.1Hz). تقلل هذه التقنية من وقت إخماد القوس الكهربائي إلى أقل من 5 مللي ثانية - وهي أسرع بنسبة 40٪ من الحلول التقليدية - مما يمنع بشكل فعال حدوث فشل متسلسل بسبب تقلبات الطاقة المتجددة.
2.2 صيغة غاز هجين صديقة للبيئة
خليط خاص من غاز SF6/Novec 1230 (GWP < 100) يحتفظ بـ 90٪ من أداء إخماد القوس الكهربائي الأصلي بينما يقلل معدلات التسرب إلى 0.3٪/سنة. عند الجمع مع نظام استعادة الغاز المغلق تمامًا، يضمن عدم وجود انبعاثات أثناء الصيانة، مما يتوافق مع لوائح F-Gas في الاتحاد الأوروبي.
2.3 تصميم الزائد الوحداتي
مع وحدات اللمس القابلة للتوصيل والاستبدال والآليات التشغيلية ذات الربيع المزدوج، يتيح هذا التصميم استبدال المكونات التالفة عبر الإنترنت، مما يقلل وقت الصيانة بنسبة 70٪. يغطي المنتج فئات الجهد من 72.5 كيلوفولت إلى 550 كيلوفولت، ويتكيف بشكل مرن مع سيناريوهات مثل مزارع الرياح البرية ومزارع الطاقة الشمسية البحرية بإضافة/إزالة وحدات إخماد القوس الكهربائي.
2.4 منصة التشغيل والصيانة الرقمية المتكاملة
مزودة بمستشعرات متعددة المعلمات (درجة الحرارة، الضغط، التفريغ الجزئي)، يتم تحميل البيانات عبر بوابات حوسبة الحواف إلى منصة الطاقة الذكية VZIMAN. هذا يتيح التنبؤ بالصحة والتشخيص الذاتي، مع توفير خوارزميات الذكاء الاصطناعي تحذيرات مسبقة عن الأعطال لمدة 14 يومًا، مما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة بنسبة 35٪.
3. النتائج القابلة للتحقيق
3.1 تعزيز سلامة الشبكة
في الاختبارات الميدانية في مزرعة رياح بقدرة 2 جيجاواط في منطقة منغوليا الداخلية، نجحت سلسلة "HV" في منع أربعة أحداث تجاوز تردد الشبكة الناتجة عن انفصال التوربينات، مما حقق معدل توافر مكافئ للشبكة بنسبة 99.998٪.
3.2 تقليل تكاليف دورة الحياة
خفض حل الغاز الهجين تكاليف ضريبة الكربون بنسبة 85٪، بينما يمتد تصميم الوحدات من عمر المعدات إلى 30 عامًا، مما يقلل من تكلفة الملكية الكلية (TCO) بنسبة 22٪.
3.3 تسريع الحصول على الشهادات الخضراء
حصل المنتج على شهادة DNV GL للمعدات الصفرية الكربون.
3.4 توافق الشبكات الذكية
في تجربة مزرعة الطاقة الافتراضية، حققت 200 وحدة تنسيق بمستوى المللي ثانية مع أنظمة تخزين الطاقة، مع الحفاظ على أخطاء استجابة القطع الذروية دون 1٪.
