لماذا تعتبر الشبكات المصغرة مهمة؟
تعتبر الشبكات المصغرة مهمة لأنها تمنح المؤسسات مصدر طاقة محلي قابل للتحكم يمكنه الاستمرار في العمل عندما تتعطل الشبكة الرئيسية. فهي تحسن كفاءة الطاقة والمرونة وإزالة الكربون والوصول إلى الطاقة من خلال الجمع بين مصادر الطاقة المتجددة في الموقع والبطاريات وأنظمة التحكم الذكية. كما أنها تساعد في خفض التكاليف عن طريق تخزين الطاقة وتقليل رسوم ذروة الطلب وتصدير الكهرباء الزائدة إلى الشبكة.
الشبكة المصغرة هي نظام طاقة محلي يمكنه توليد الكهرباء وتخزينها وإدارتها بشكل مستقل أو جنبًا إلى جنب مع شبكة المرافق التقليدية. تولد الشبكة المصغرة الطاقة وتخزنها وتديرها في المكان الذي يتم استهلاكها فيه. على عكس شبكة المرافق الرئيسية، يمكن للشبكة المصغرة العمل في وضعين: متصلة بالشبكة، حيث تتبادل الطاقة مع شبكة المرافق، ومعزولة، حيث تنفصل وتعمل بشكل مستقل أثناء الانقطاعات أو الاضطرابات.
"وضع الجزيرة" هو الفرق الرئيسي بين الاثنين - أثناء انقطاع المرافق يمكن للشبكة المصغرة الانفصال عن الشبكة الرئيسية والاستمرار في توفير الطاقة محليًا، مما يجعلها ذات قيمة عالية للمرونة واستمرارية الأعمال. يتم تشغيل شبكة المرافق مركزيًا وهي مصممة لتوصيل الطاقة على نطاق واسع، بينما تستخدم الشبكة المصغرة الذكاء المحلي لموازنة العرض والطلب في الوقت الفعلي، مع إعطاء الأولوية للأحمال الحرجة. تدعم الشبكات المصغرة أيضًا أهداف الاستدامة من خلال دمج الطاقة المتجددة وتقليل انبعاثات الكربون وتحسين كفاءة الطاقة وخفض رسوم ذروة الطلب. احصل على إجابات لـ الأسئلة الرئيسية العشرة حول سبب وكيفية كون الشبكات المصغرة ضرورية.
تتطلب الشبكة المصغرة مجموعة من موارد الطاقة وأنظمة التحكم والبنية التحتية الكهربائية التي تعمل معًا كنظام واحد منسق.
الطاقة والتخزين
في الأساس توجد موارد الطاقة الموزعة مثل الطاقة الشمسية والرياح وخلايا الوقود أو المولدات الاحتياطية، والتي توفر توليد الطاقة المحلية. تعتبر أنظمة تخزين الطاقة - بشكل رئيسي بطاريات الليثيوم أيون - ضرورية لامتصاص الطاقة الزائدة والاستجابة بسرعة للاضطرابات.تكون الشبكة المصغرة منطقية من الناحية المالية عندما تفوق القيمة المجمعة للمرونة واضطرابات شبكة الكهرباء وتوفير الطاقة والاستدامة والمرونة تكلفة رأس المال والتشغيل للنظام. تتواجد أقوى فرص الاستثمار عادةً في المناطق التي ترتفع فيها تكاليف انقطاع التيار الكهربائي، أو تتسم أسعار الكهرباء فيها بالتقلب والارتفاع، أو التي توفر حوافز قوية للطاقة الموزعة. وتشمل هذه القطاعات مراكز البيانات، والتصنيع، والمستشفيات، والمصانع، والجامعات، حيث يمكن أن تؤدي حتى الانقطاعات القصيرة إلى خسائر مالية أو أمنية أو تتعلق بالسمعة بشكل كبير. أصبحت الشبكات المصغرة أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية من خلال تقليل رسوم ذروة الطلب وتحسين استخدام الطاقة ودمج الطاقة المتجددة وتحويل استخدام الطاقة بالبطاريات عندما تكون طاقة الشبكة أكثر تكلفة. تتحسن الجدوى المالية أيضًا عندما يمكن للمشاريع الاستفادة من الحوافز الحكومية والإعفاءات الضريبية وحوافز تقليل الكربون أو تجنب ترقيات البنية التحتية. تعرف على المزيد حول الفوائد الاقتصادية لاعتماد الشبكات المصغرة في منشور مدونة Schneider Electric.
نعم، يمكن للشبكة متناهية الصغر أن تعمل بنسبة 100% على الطاقة المتجددة، ولكن ما إذا كان بإمكانها القيام بذلك بشكل موثوق واقتصادي يعتمد على التصميم، والطلب على الطاقة، وملف الحمل، والإدارة الذكية، والظروف المحلية. تجمع معظم الشبكات المصغرة المتجددة بين توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية أو الكتلة الحيوية مع أنظمة تخزين طاقة البطاريات وضوابط الأتمتة المتقدمة لموازنة العرض والطلب في الوقت الفعلي. يُعدّ التقطع التحدي الرئيسي - حيث يتذبذب إنتاج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يوميًا وموسميًا، لذلك يجب تصميم شبكة مصغرة متجددة بنسبة 100٪ مع مدة تخزين كافية وتنوع في التوليد للحفاظ على الطاقة خلال فترات انخفاض التوليد. من الناحية العملية، تهدف المنظمات إلى تشغيل الطاقة المتجددة بنسبة 100%، بدلاً من الاستقلال التام عن الطاقة، وذلك باستخدام أنظمة هجينة تشمل توليد الطاقة الاحتياطية وتخزين الطاقة لفترات طويلة. ومع ذلك، يمكن للشبكات المصغرة المتجددة أن تقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون واستهلاك الوقود وتكاليف التشغيل مع تحسين المرونة. إذا كنت تبحث عن مزيد من المعلومات حول الجمع بين الطاقة المتجددة وشبكات الطاقة المصغرة اقرأ مقالاتنا حول إضافة شبكة مصغرة إلى نظام الطاقة الشمسية أو تأثيرات تخزين البطاريات على الشبكات المصغرة.
العزل هو قدرة الشبكة المصغرة على الانفصال عن شبكة المرافق الرئيسية تلقائياً والعمل بشكل مستقل، أثناء انقطاع التيار الكهربائي، أو عدم استقرار الشبكة، أو حالات الطوارئ. عندما يحدث ذلك، يكتشف متحكم شبكة الطاقة المصغرة الظروف غير الطبيعية ويبدأ فصلاً متحكماً فيه (في غضون أجزاء من الثانية) باستخدام مرحلات وقواطع حماية. بعد الفصل، يقوم متحكم شبكة المصغرة على الفور بإعادة موازنة التوليد المحلي (مثل الطاقة الشمسية أو الرياح) وتخزين الطاقة (البطاريات) لمقابلة لطلب على الكهرباء في الوقت الفعلي للمنشأة. وأخيراً، يتم استعادة الشبكة الرئيسية، وتقوم شبكة المصغرة بمزامنة الجهد والتردد قبل إعادة الاتصال بأمان. يكون العزل آمن عندما يتم تصميمه وفقاً للمعايير الكهربائية الحديثة ويتم إدارته بواسطة نظام شبكة مصغرة مخصص. تتبع الشبكات المصغرة الحديثة معايير الربط البيني الصارمة، ومخططات الحماية لمنع التغذية العكسية غير المقصودة، والتي يمكن أن تعرض عمال المرافق للخطر. تضمن المراقبة المستمرة، والضوابط الآمنة من الفشل، والاختبار المنتظم أن العزل يحدث فقط في ظل الظروف المناسبة.
يحول الذكاء الاصطناعي الشبكات المصغرة من أنظمة قائمة على القواعد إلى منصات طاقة تكيفية ذاتية التحسين. تعتمد الشبكات المصغرة التقليدية على المنطق المحدد مسبقاً والجداول الثابتة، بينما تحلل خوارزميات الذكاء الاصطناعي مجموعات بيانات ضخمة - بما في ذلك تغذيات الطقس شديدة المحلية، وأنماط الاستخدام التاريخية، وتسعير الكهرباء في الوقت الفعلي لاتخاذ قرارات في الوقت الفعلي. يتيح ذلك لمتحكم الشبكة المصغرة إرسال الطاقة الشمسية والبطاريات والمولدات بشكل استباقي، مما يقلل التكاليف ويحسن الموثوقية. تكتشف الخوارزميات الذكية أيضاً أعطال المعدات والتهديدات السيبرانية وأنماط الطاقة غير الطبيعية في الوقت الفعلي، مما يساعد المشغلين على منع الانقطاعات قبل حدوثها وإطالة عمر الأصول. علاوة على ذلك، يقوم الذكاء الاصطناعي، من خلال التنبؤ بارتفاع أسعار المرافق، بتنفيذ عمليات المراجحة بشكل مستقل، حيث يقوم بشحن البطاريات عندما تكون طاقة الشبكة أرخص ويفرغها في المنشأة عندما يرتفع الإنتاج، مما يزيد من عائد الاستثمار. قم بتنزيل تقريرنا حول الشبكات المصغرة المدعومة بالذكاء الاصطناعي لاكتشاف الإمكانات الكاملة للذكاء الاصطناعي وشبكات الطاقة المصغرة.
عادة ما يتم بناء الشبكة المصغرة من قبل مجموعة منسقة من اللاعبين بدلاً من شركة واحدة. يحدد مالك الموقع - مثل شركة أو حرم جامعي أو مستشفى أو بلدية - الأهداف المتعلقة بالتكلفة أو المرونة أو خفض الكربون. ثم يقود مطور أو مدمج شبكة الطاقة الصغيرة المشروع الإجمالي، بدعم من شركات EPC التي تصمم وتبني النظام فعلياً. يوفر موردو التكنولوجيا الأصول الأساسية مثل الطاقة الشمسية والبطاريات والمولدات وبرامج التحكم، بينما توافق المرافق على الربط البيني وتحدد قواعد التشغيل. غالبًا ما يقوم شركاء التمويل وشركات خدمات الطاقة بهيكلة المشروع وتمويله، ويقوم مزودو البرمجيات والتحكم (مثل شنايدر إلكتريك) بتحسين كيفية عمل جميع الأصول معًا في الوقت الفعلي.
يُوصف سوق الشبكات المصغرة عادةً في التحليلات الصناعية مثل تقارير Guidehouse بأنه يقوده شركات الطاقة والأتمتة المتكاملة العالمية مثل شنايدر إلكتريك، وسيمنس، وهيتاشي للطاقة، وGE Vernova، وABB. يتنافس هؤلاء القادة إلى جانب المطورين التابعين للمرافق مثل Engie وEnel X وEDF Renewables، بالإضافة إلى شركات الشبكات المصغرة المتخصصة مثل Wärtsilä، وPowerSecure، وScale Microgrid Solutions، وBloom Energy. في جميع أنحاء السوق، تسلط Guidehouse الضوء باستمرار على التحول نحو مزودين متكاملين بالكامل يجمعون بين الأجهزة والبرمجيات وقدرات EPC والتمويل تحت حل واحد منسق.
يمكن للشبكة المصغرة توفير المال، لكن النتيجة تعتمد بشكل كبير على ظروف الموقع واستخدام الطاقة. عادة ما تتحقق الوفورات من خلال تقليل رسوم ذروة الطلب، وتحويل استخدام الطاقة إلى فترات أقل تكلفة، وتجنب الانقطاعات أو فترات التوقف المكلفة. تميل المواقع ذات تكاليف الكهرباء المرتفعة، أو التعريفات المتقلبة، أو العمليات الحيوية التي تتطلب بالفعل طاقة احتياطية، إلى تحقيق أقوى فائدة مالية. ومع ذلك، فإن أفضل طريقة لفهم الشبكات المصغرة ليست مجرد أداة لخفض التكاليف، ولكن كاستراتيجية مشتركة لتحسين التكاليف والمرونة والتحكم في الطاقة.
يمكن للشبكة المصغرة أيضًا أن تقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون عندما يتم تصميمها لدمج الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية ودعمها بتخزين البطاريات. من خلال استبدال الكهرباء من الشبكة وتقليل الاعتماد على مولدات الطاقة الاحتياطية التي تعمل بالوقود الأحفوري، فإنها تقلل من الانبعاثات الإجمالية. يعزز التخزين التأثير بشكل أكبر من خلال تمكين استخدام الطاقة المتجددة عند الحاجة إليها بدلاً من وقت إنتاجها. تعتمد الفائدة الكربونية الإجمالية على مدى نظافة الشبكة المحلية وكيفية تشغيل النظام، ولكن في معظم الحالات تقلل الشبكة المصغرة المصممة جيدًا بشكل ملموس من البصمة الكربونية للموقع مع تحسين موثوقية الطاقة.
هل تحتاج للمساعدة؟
أداة تحديد المنتجات
ابحث بسرعة وسهولة عن المنتجات والملحقات المناسبة لتطبيقاتك.
أين تتواجد أماكن الشراء؟
اعثر بسهولة على أقرب موزّع من شنايدر إلكتريك في موقعك.
مركز المساعدة
ابحث عن موارد دعم لجميع احتياجاتك في مكان واحد.