كيف تعزز البطاريات الكبيرة مع المحولات القادرة على تشكيل الشبكة استيعاب الطاقة المتجددة؟

أوصى الباحثون بأن يقوم مشغلو أنظمة النقل بتبني أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات القادرة على تشكيل الشبكة (GFM BESS)  على مستوى النظام لتحسين استقرار الشبكة وتعظيم القدرة الاستيعابية للنظام لتوليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. في دراسة حديثة نشرتها مجموعة تكامل أنظمة الطاقة  (ESIG)، تم التوصل إلى فوائد استخدام أنظمة GFM BESS في الشبكات الكهربائية، بناءً على الأبحاث التي أجرتها فريق المشروع الخاص بـ GFM BESS الذي قام بتقييم الفوائد على شبكة نقل فعلية.

فوائد أنظمة GFM BESS في تحسين استقرار الشبكة

توضح ESIG  أن تحكمات GFM يمكن أن توفر خصائص استقرار الشبكة التي تدعم التشغيل الموثوق لأنظمة الطاقة التي تعتمد بشكل متزايد على الموارد المعتمدة على المحولات  (IBR)، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. على الرغم من أن ESIG  تقول إنه يمكن تطبيق تحكمات GFM في محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الجديدة، فإن تخزين الطاقة بالبطاريات يعتبر من الحلول السهلة لتنفيذ هذه التحكمات. تستخدم محطات الطاقة الشمسية والرياح والتخزين بدون تحكمات GFM المحولات المتبعة للشبكة  (GFL)

تأثير استخدام GFM BESS على القدرة الاستيعابية للطاقة المتجددة

توصل فريق المشروع إلى أن استخدام GFM BESS  بدلاً من GFL BESS  في نظام النقل يعمل على تحسين القدرة الاستيعابية للمولدات الشمسية وطاقة الرياح. تم الوصول إلى هذه النتيجة من خلال دراسة جزء من شبكة نقل فعلية — وهي منطقة محلية ضعيفة مع قدرة نقل محدودة و”مشبعة” بـ 780  ميغاواط من قدرة توليد الطاقة الشمسية باستخدام محولات GFL، مع 225 ميغاواط من GFL BESS  ، بينما في الواقع، كانت تلك المنطقة الضعيفة متصلة بشبكة نقل قوية محيطة، إلا أن الباحثين قاموا بمحاكاة هذه المنطقة بشكل معزول لدراسة “أسوأ ظروف للشبكة ممكنة”.

زيادة القدرة الاستيعابية للطاقة المتجددة

وجد الفريق أنه في المنطقة الضعيفة التي كانت “مستقرة إلى حد ما” بمفردها، يمكن أن يؤدي استبدال GFL BESS  بـــ 225  ميغاواط من GFM BESS  إلى تمكين إضافي 125  ميغاواط من الطاقة الشمسية باستخدام محولات  GFLوهذا يُظهر أن قدرة استيعاب المزيد من موارد الطاقة المتجددة قد تم الحصول عليها قبل الوصول إلى حد الاستقرار.

التكاليف والاعتبارات التقنية

ذكر الفريق أن GFM BESS  يحتوي على “تكلفة إضافية صغيرة” مقارنةً بـ GFL BESS، لكنه “أقل بكثير تكلفة من الحلول الأخرى” مثل المكثفات التزامنية. وأوصت الدراسة بأنه يجب على مشغلي أنظمة النقل النظر في تبني أنظمة GFM BESS  على مستوى النظام لتحسين الاستقرار وتعظيم قدرة استيعاب IBR

من بين التوصيات الأخرى التي قدمتها الدراسة، كانت الحاجة إلى تطوير متطلبات تقنية لـ GFM BESS ودمجها في متطلبات ربط المنشآت.

توصية بضرورة اتخاذ خطوات فورية

وتوصي الدراسة قائلة: “لا تنتظروا”، مشيرة إلى أن “التحسينات التحديثية مكلفة”. كما أضافت أن GFM BESS  هي “حل لا يضر” لأنها توفر فوائد استقرار محددة في الشبكات الضعيفة وتعمل بثبات وموثوقية في الشبكات القوية.

الفوائد والتطبيقات المستقبلية

بالإضافة إلى ذلك، اكتشفت الدراسة أن أنظمة GFM BESS  قابلة للتشغيل المتبادل عبر الشركات المصنعة للمعدات الأصلية (OEMs) ومع محولات GFL؛ ويمكن أن تساعد في تأجيل الحلول الأخرى الأكثر تكلفة؛ وتعمل كحلقة وصل للحلول ذات الوقت الطويل في التنفيذ.

يخطط فريق المشروع لنشر تقرير موجز عن فوائد GFM BESS  للمسؤولين وصانعي السياسات والمنظمين، بالإضافة إلى القيام بحملات توعية مع الأطراف المعنية الرئيسيين.

الشراكة مع شركة النقل الأمريكية

أُجريت جهود النموذج الأساسي ودراسة المشروع من قبل Elevate Energy Consulting، وElectranix Corporation، وESIG، بالتعاون مع شركة النقل الأمريكية American Transmission Company