تحليل مخاطر الرنين دون التزامن القائم على SVG لشبكات الطاقة الإقليمية: المحاكاة والنمذجة والتخفيف

في شبكات الطاقة الحديثة ذات التكامل العالي للطاقة الجديدة، أثارت مولدات التباين الساكنة (SVG)، وهي جهاز أساسي لتعزيز سعة نقل الطاقة واستقرار جودة الجهد، مخاوف بشأن استقرار النظام بعد التشغيل. تركز هذه المقالة، التي تُركز على المحتوى البحثي للملف المذكور، على مخاطر الرنين دون التزامن (SSR) المُستحث بواسطة مولدات التباين الساكنة في شبكات الطاقة الإقليمية، باستخدام محاكاة كهرومغناطيسية عابرة لإجراء تحليل مُعمّق لنمذجة مولدات التباين الساكنة، واختبار السيناريوهات، وتخفيف المخاطر. تُقدم المقالة رؤى عملية للتطبيق الآمن لمولدات التباين الساكنة، مع التركيز على عوامل رئيسية مثل أوضاع التحكم في مولدات التباين الساكنة وظروف تشغيل الشبكة، بما يتماشى تمامًا مع الإطار الفني وأهداف البحث الموضحة في الملف.

نمذجة SVG الأساسية لمحاكاة

تُعدّ النمذجة الكهرومغناطيسية العابرة الدقيقة أساسيةً لتحليل مخاطر SSR المرتبطة بـ SVG، كما هو مُوضّح في الملف. تُعطي هذه العملية الأولوية لثلاثة جوانب رئيسية: دقة نماذج SVG، وكفاءة نمذجة وحدات الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، ودقة معايير شبكة الطاقة الأساسية - وجميعها عوامل بالغة الأهمية لتقييم موثوق لمخاطر SSR كما هو مُحدد في منهجية البحث في الملف.

1. التحقق من معلمات شبكة الطاقة وتشغيل

قام فريق البحث أولاً بالتحقق من معلمات الخطوط والمحولات الرئيسية لشبكة الكهرباء الإقليمية لتجنب أي انحرافات في البيانات، مما أرسى أساسًا متينًا للنمذجة، بما يتوافق مع متطلبات الملف المتعلقة بـ "التحقق الشامل من المعلمات لضمان عدم وجود أي انحرافات في البيانات الأصلية". وتم توضيح سياق نشر مولدات الطاقة الشمسية: لمعالجة نمو حمل التدفئة الكهربائية في الشتاء وتعزيز سعة سحب الطاقة لأقسام رئيسية بجهد 750 كيلو فولت/220 كيلو فولت، من المقرر أن تُقام ثلاث مجموعات من مولدات الطاقة الشمسية ذات الجهد ±52 ميجا فار على جانب 35 كيلو فولت من محطات فرعية متعددة بجهد 220 كيلو فولت، مما يعكس بشكل مباشر خلفية تشغيل مولدات الطاقة الشمسية والمعايير الفنية المفصلة في الملف. تؤثر أوضاع التحكم وإعدادات معلمات مولدات الطاقة الشمسية هذه بشكل مباشر على مخاطر تذبذب الشبكة، مما يجعلها محور التركيز الرئيسي للنمذجة، كما هو موضح في الملف.

2. النمذجة المستهدفة لوحدات

• تطوير نموذج SVG : بالنسبة لوحدات SVG ذات الجهد ±52 ميجا فار، تمت محاكاة وضعي تحكم أساسيين - التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة والتحكم في الجهد الثابت - باستخدام معايير متنوعة (سرعة الاستجابة، معاملات التناسب والتكامل) لاختبار تأثيرهما على استقرار الشبكة. في حالة التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة، تُثبّت وحدة SVG خرج الطاقة التفاعلية المحدد لموازنة تقلبات الطاقة الكهروضوئية؛ وفي حالة التحكم في الجهد الثابت، تُعدّل الطاقة التفاعلية للحفاظ على جهد النقطة المتصلة بالشبكة. وقد انعكست هذه السلوكيات الخاصة بكل وضع بدقة في النموذج لضمان ملاءمة مخاطر SSR، مع الالتزام التام بمتطلبات نمذجة SVG وتحليل وضع التحكم المحدد في الملف.
• تحسين نمذجة وحدات الطاقة الكهروضوئية : نظرًا للعدد الكبير من محطات الطاقة الكهروضوئية في المنطقة، اعتُبرت نمذجة محولات أجهزة التبديل غير فعالة. وبدلاً من ذلك، تم اعتماد "طريقة نمذجة متوسط ​​مصدر الجهد/التيار المتحكم به المكافئ" - وهو بالضبط نهج النمذجة المبتكر المقترح في الملف. أكدت عملية التحقق من الصحة وجود درجات توافق عالية بين هذه الطريقة ونماذج أجهزة التبديل في مختلف السيناريوهات (مثل قفزات أوامر الطاقة النشطة، وأعطال أرضية أحادية الطور على جانب التيار المتردد بمقدار 0.1 ثانية)، مما يثبت أنها تحافظ على دقتها مع تحسين كفاءة المحاكاة بشكل كبير للشبكات المتكاملة مع SVG، وهو ما يتماشى مع نتائج التحقق الواردة في الملف وأهداف تحسين الكفاءة.

II. تصميم محاكاة التذبذب شبه المتزامن المتمركز حول SVG

لتقييم مخاطر SSR بشكل شامل بعد تشغيل SVG، تم تصميم عمليات المحاكاة حول المتغيرات المتعلقة بـ SVG (أوضاع التحكم، وسرعة الاستجابة) وظروف الشبكة (مخرجات الطاقة الكهروضوئية، ومستوى الحمل)، والتي تغطي سيناريوهات التشغيل القصوى والعادية - وهي ضرورية لتحديد الظروف عالية الخطورة كما هو مطلوب في الملف.

1. إعداد سيناريوهات عالية المخاطر لـ SSR

بناءً على تجربة تكامل شبكات الطاقة الجديدة، تُعدّ الشبكات أكثر عُرضةً لتأثير SSR المُستحثّ بواسطة SVG في ظلّ "عدد أقلّ من المولدات المتزامنة، وضعف بنية الشبكة، وانخفاض إنتاج الطاقة الكهروضوئية، وانخفاض الأحمال" - وهي ظروف تُقلّل من قدرة الشبكة على مقاومة الاضطرابات، كما هو مُبيّن صراحةً في الملف. حُدّدت مُعاملات المحاكاة الأساسية كما يلي (بما يتسق مع تصميم السيناريو في الملف):

• تشغيل الطاقة الكهرومائية: وحدتان (الوضع الأدنى)؛
• مستويات التحميل: 300,000 كيلو واط (صغير) و 530,000 كيلو واط (كبير)؛
• إنتاج الطاقة الكهروضوئية: 20% (منخفض، تقلب عالي) و70% (عالي، مستقر)؛​
• إعدادات SVG: أوضاع التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة/الجهد الثابت (مع سرعة استجابة قابلة للتعديل)؛
• الاضطراب: خطأ أرضي أحادي الطور لمدة 0.1 ثانية عبر المعاوقة على ناقل 220 كيلو فولت (لتحفيز SSR المحتمل).​

2. عملية المحاكاة ومراقبة

تم استقرار النظام أولًا، مع وصول مخرجات SVG وPV إلى حالة الاستقرار. بعد تشغيل عطل ناقل 220 كيلو فولت (الذي تم إصلاحه عند 0.1 ثانية)، سجل برنامج مؤقت كهرومغناطيسي بيانات SVG في الوقت الفعلي (الخرج التفاعلي، الجهد المتصل بالشبكة، سرعة الوحدة) - باتباع عملية المحاكاة الموضحة في الملف. تضمنت النتائج الرئيسية (المتوافقة مع نتائج محاكاة الملف):

• تحت الحمل الصغير (300000 كيلو وات)، ومخرجات الطاقة الكهروضوئية المنخفضة (20٪)، والتحكم في الجهد الثابت SVG: حدثت تذبذبات منخفضة التردد غير مخففة بعد العطل، مما يشير إلى ارتفاع مخاطر SSR؛
• في ظل نفس ظروف الشبكة، عند تحويل SVG إلى التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة: هدأت التذبذبات في غضون ثانيتين، مما يوضح الدور الحاسم لأوضاع التحكم في SVG في التخفيف من SSR، كما تم التأكيد عليه في تحليل المخاطر في الملف.

ثالثًا. النتائج الرئيسية حول مخاطر

أوضح تحليل نتائج المحاكاة توزيع مخاطر SSR وحدد قوانين التأثير الخاصة بـ SVG، مما يوفر أساسًا قائمًا على البيانات للتخفيف من المخاطر - بما يتفق مع منطق استخلاص النتائج في الملف.

1. ظروف التشغيل عالية الخطورة لـ SSR

تُظهر نتائج المحاكاة أن ظروف التشغيل ذات مخاطر التذبذب دون التزامن في شبكة الكهرباء الإقليمية تتركز في "وضع الصيانة ثنائي الخط لقناة 750 كيلو فولت وقناة 220 كيلو فولت" - وهو سيناريو يُضعف بنية الشبكة ويُعزز تفاعل SVG-PV، كما يُشير استنتاج المخاطر الأساسية في الملف. على سبيل المثال (بما يتوافق مع تحليل الحالة في الملف):

• مع وحدتين للطاقة الكهرومائية، وحمل 300000 كيلو وات، و20% من إنتاج الطاقة الكهروضوئية، والتحكم في الجهد الثابت SVG: ارتفعت مخاطر SSR أثناء صيانة القناة الرئيسية؛
• لقد أدى التحول إلى التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة SVG إلى تقليل المخاطر على المستويات المتوافقة، مما يسلط الضوء على اختيار الوضع كأداة تخفيف حاسمة، كما هو مذكور في الملف.​

2. العوامل المؤثرة على SSR

• أوضاع ومعلمات تحكم SVG : يُشكل التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة خطرًا أقل لـ SSR مقارنةً بالتحكم في الجهد الثابت. كما أن سرعة استجابة SVG البطيئة (ثابت زمني متكامل أكبر) قللت من الخطر، لأنها تتجنب الرنين بين تعديل SVG والتردد الطبيعي للشبكة، مما يعكس مباشرةً تحليل الملف لتأثير معلمات SVG على المخاطر.
• تكامل الطاقة الكهروضوئية : أدى اتساع نطاق اتصال شبكة الطاقة الكهروضوئية وانخفاض إنتاج الطاقة الكهروضوئية (على سبيل المثال، بنسبة 20%) إلى زيادة مخاطر SSR، بسبب الصراعات المتزايدة بين التحكم في عاكس الطاقة الكهروضوئية وضبط SVG - بما يتفق مع أبحاث الملف حول تأثيرات تفاعل PV-SVG.
• مستوى الحمل : أدى الحمل الإقليمي الأعلى (على سبيل المثال، 530,000 كيلو وات) إلى تقليل مخاطر SSR من خلال زيادة التخميد المكافئ للشبكة، والذي يمتص طاقة التذبذب من تفاعل SVG-PV - وهو ما يطابق استنتاج الملف بشأن دور المخزن المؤقت لمستوى الحمل.

رابعًا: توصيات

ولضمان تشغيل SVG بشكل آمن، تم تصميم تدابير التخفيف لتتناسب مع تشغيل SVG وإدارة الشبكة، ومعالجة عوامل الخطر التي تم تحديدها بشكل مباشر - بما يتماشى تمامًا مع اقتراحات التحكم في المخاطر في الملف.

1. تحسين استراتيجيات

• فرض التحكم في القدرة التفاعلية الثابتة SVG أثناء صيانة القناة الرئيسية 750 كيلو فولت / 220 كيلو فولت - عندما يكون خطر SSR أعلى، كما يوصي الملف بشدة؛
• قم بضبط SVG على "استجابة بطيئة" (على سبيل المثال، ثابت الوقت المتكامل Ti=0.1، معامل التناسب Kp=0.5) لتجنب اقتران التردد، مع تعديلات المعلمات الديناميكية استنادًا إلى الحمل في الوقت الفعلي/إخراج PV - بما يتوافق مع إرشادات تحسين معلمات SVG الخاصة بالملف.​

2. تعزيز التشغيل والصيانة لشبكات

• زيادة وتيرة مراقبة مخرجات SVG، والجهد/التيار المتصل بالشبكة خلال فترات عالية الخطورة: ذروة الحمل في الشتاء (تشغيل SVG بالكامل)، وانخفاض مخرجات الطاقة الكهروضوئية، وصيانة القناة الرئيسية - وفقًا لمتطلبات مراقبة التشغيل والصيانة في الملف؛
• إلزام محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بتحسين معلمات الحلقة الداخلية/الخارجية للعاكس لتقليل تعارضات التحكم بين SVG وPV، كما هو مقترح في الملف؛
• تحديد سعة محطة الطاقة الشمسية الفردية أثناء التشغيل الأولي لـ SVG، وزيادتها تدريجيًا لمراقبة استجابة النظام - مع الالتزام بنصيحة التشغيل التدريجي في الملف.

V. الخاتمة: SVG كممكّن للشبكة - مع التحكم في مخاطر SSR من خلال المحاكاة

في حين أن مولدات الطاقة الشمسية (SVGs) المخطط لها، ذات ±52 ميجا فار، ستعزز سعة نقل الطاقة في الشبكة الإقليمية وتعالج فجوات الأحمال، إلا أن المحاكاة تؤكد أن عدم تطابق أوضاع/معلمات التحكم في مولدات الطاقة الشمسية وظروف الشبكة يمكن أن يُسبب انعكاسًا مؤقتًا للجهد (SSR)، وهو ما يتوافق مع تحذير الملف الأساسي. يوضح هذا البحث، استنادًا إلى محتوى الملف، كيف يُمكن للمحاكاة الكهرومغناطيسية العابرة أن:

• تحديد مخاطر SSR المرتبطة بـ SVG مسبقًا؛
• قياس تأثير استراتيجيات مكافحة SVG؛
• تطوير تدابير التخفيف المستهدفة.

لا تدعم هذه الرؤى التشغيل الآمن لـ SVG في المنطقة المدروسة فحسب، بل توفر أيضًا إطارًا قابلًا للتكرار لشبكات أخرى ذات معدل اختراق عالٍ للطاقة الجديدة وتكامل SVG - وهو بالضبط قيمة التطبيق الموضحة في الملف. من خلال إعطاء الأولوية لدقة نمذجة SVG وإدارة المخاطر القائمة على المحاكاة، يمكن لـ SVG أن تكون بمثابة "داعم" حقيقي لاستقرار وكفاءة تشغيل الشبكة - مما يساهم في بناء نظام طاقة من نوع جديد، كما يخلص الملف.

هل تواجه مشاكل في تفاعل الخلايا الكهروضوئية مع الخلايا الشمسية أو مخاطر SSR في شبكتك؟ شركة هينجرونج للكهرباء المحدودة تتفوق في الإدارة التعاونية للخلايا الكهروضوئية مع الخلايا الشمسية - اترك نطاق شبكتك ونسبة تكامل الخلايا الكهروضوئية، وسنصمم لك حلولاً مخصصة!