JOINT CAPACITY OPTIMIZATION OF RENEWABLE GENERATION AND HYBRID ENERGY STORAGE FOR MICRO-GRIDS
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
خلال العقود القليلة الماضية، جعلت المخاوف المتزايدة بشأن الاحتباس الحراري و الأسعار المتقلبة للوقود الأحفوري من مصادر الطاقة المتجددة (RE) بديلاً جذاباً. و قد تعزز هذا الاتجاه أكثر بسبب التقدم السريع في مجال إلكترونيات القوى – و التي مكنت من التحكم الكامل بمصادر الطاقة المتجددة – في حدود القيود التي تفرضها الظواهر الطبيعية. و مع ذلك، فإن التكلفة المرتفعة و الطبيعة العشوائية لمصادر الطاقة المتجددة و تقطعها تعقد عمليات التخطيط لتلك المصادر، و التكامل، و التشغيل في نظام الطاقة الكهربائية. تعتمد تقنيات مصادر الطاقة المتجددة، مثل الألواح الشمسية الكهروضوئية (PV) و توربينات الرياح (WTs)، على موارد ذات طبيعةٍ عشوائيةٍ، و تصادفيةٍ، و متقطعةٍ لأنها تعتمد على الطقس و التغيرات المناخية و على التوقيت اليومي و السنوي. فتصميم نظامٍ يوظف كلاً من مصادر الطاقة المتجددة و نظام تخزينٍ للطاقة (ESS) يعتمد على سلوك الحمل، و على الإشعاع الشمسي، و على طاقة الرياح. لذلك، فإن القدرة المُثلى لمصادر طاقةٍ متجددةٍ و نظام تخزينٍ للطاقة المحسوبة لموقعٍ جغرافيّ معينٍ لا تُعتبر مُثلى لأيّ موقعٍ آخر حتى لو تساوت قيم الحمل الأعلى. و بالتالي، فإن من الضروري تحسين مصادر الطاقة المتجددة مع نظام تخزين الطاقة لحصد أكبر قدرٍ من المنافع. يعرض هذا العمل منهجياتٍ لتصميم شبكاتٍ مصغرةٍ (MGs) – التي تستخدم مولداتٍ تقليديةٍ و مولداتٍ موزعةٍ للطاقة المتجددة و نظم تخزينٍ للطاقة – تعمل في كلا الوضعين: وضع الاتصال بالشبكة و الوضع المستقل. تستخدم الألواح الكهروضوئية (PV) و مولدات الرياح (WTs) و مولدات الديزل (DGs) في التوليد الموزّع للطاقة، و يستخدم نظام تخزين الطاقة الهجين (HESS) المكون من بطاريات تخزين الطاقة (BES) و تقنية المكثفات الفائقة (SC) لغرض تخزين الطاقة. تمت صياغة معادلات التحسين الأمثل، و التي اشتملت على مجموعةٍ متنوعةِ من القيود الواقعية المستمدة من توليد الطاقة المتجددة و مولدات الديزل و نظم تخزين الطاقة و الأحمال، و وُضعت دوالّ الهدف من أجل: ١) تقليل التكلفة، ٢) تحسين الموثوقية، ٣) خفض انبعاثات الغازات الدفيئة (GHG)، ٤) الحد من الطاقة المهدرة. جميع الأهداف لها أهميةٌ خاصةٌ في تصميم الشبكة المصغرة، فعلى سبيل المثال: التكلفة مرتبطةٌ بالاقتصاد، و انبعاثات الغازات الدفيئة متعلقةٌ بالاحتباس الحراريّ، و الطاقة المهدرة مرتبطةٌ باستقرار و اقتصاديات النظام. تمت صياغة معادلات التحسين الأمثل المتاهية و حلُّها بصورةٍ مبتكرةٍ لتقليل التعقيد و الوقت الحسابيّ. كدراسة حالة، تم التحقق من المنهجيات المقترحة باستخدام بياناتٍ حقيقيةٍ لسرعة الرياح، و الإشعاع الشمسيّ، و الطلب على الطاقة في مدينة الدمام في المملكة العربية السعودية. أظهرت نتائج المحاكاة فعالية المنهجيات المقترحة. تُشكل هذه الدراسة خارطة طريقٍ قويةً لصناع القرار، و المحللين، و المشرّعين.