به گزارش مسیر اقتصاد مجله پاور در گزارشی به چالش همزمان رشد شدید بار مراکز داده، توسعه انرژیهای تجدیدپذیر و افزایش منابع انرژی توزیعشده در شبکه برق آمریکا پرداخته است. افزایش بارهای بزرگ و نوسان تولید منابعی مانند خورشیدی و بادی، الگوی سنتی اتصال با ظرفیت ثابت را با محدودیت روبهرو کرده و نیاز به انعطاف عملیاتی بیشتری را افزایش داده است. اتصال انعطافپذیر و سامانههای مدیریت منابع انرژی توزیعشده، امکان هماهنگی لحظهای منابع، ذخیرهسازها و بارهای قابلکنترل را متناسب با شرایط هر نقطه از شبکه فراهم میکنند.
رشد بار و تجدیدپذیرها، انعطاف شبکه را میطلبد
قابلیت اطمینان شبکه برق بیش از پیش به انعطافی وابسته است که از طریق فناوری عملیاتی شناسایی، مدیریت و بهینهسازی میشود. گسترش هوش مصنوعی و رشد سریع مراکز داده در حال تغییر شرایط بهرهبرداری شبکه و الزامات قابلیت اطمینان در آمریکا است. کل تقاضای برق مراکز داده این کشور از ۶۱.۸ گیگاوات در سال ۲۰۲۵ به ۷۵.۸ گیگاوات در ۲۰۲۶ میرسد و تا سال ۲۰۳۰ به ۱۳۴.۴ گیگاوات افزایش مییابد.
همزمان، منابع تجدیدپذیر مانند باد و منابع انرژی توزیعشده[۱] از جمله سامانههای خورشیدی پشتبامی و باتریها نیز به شبکه اضافه میشوند. تولید متناوب این منابع و فقدان اینرسی در آنها، حفظ پایداری شبکه را دشوارتر میکند. در نتیجه، شرکتهای برق باید ضمن پذیرش حجم قابلتوجهی از تقاضای جدید، تولید متغیر را نیز متعادل کنند و قابلیت اطمینان را بدون اتکای گسترده به توسعه پرهزینه زیرساخت حفظ کنند.
اتصال ثابت پاسخگوی نیاز شبکه جدید نیست
قراردادهای سنتی اتصال با ظرفیت ثابت برای شبکهای که با جریان دوطرفه برق و جهشهای بزرگ تقاضا روبهرو است، کارایی کمتری دارند. رویکرد جدید به اتصال باید امکان انعطاف عملیاتی را فراهم کند و در عین حال الزامات قابلیت اطمینان شبکه را رعایت کند.
انعطاف مدرن شبکه صرفاً به محدودسازی تولید یا مصرف خلاصه نمیشود، بلکه بر بهینهسازی هماهنگ و متناسب با موقعیت مکانی استوار است. در این چارچوب، منابع تجدیدپذیر، ذخیرهسازها و بارهای قابلکنترل مانند مراکز داده بهصورت لحظهای با یکدیگر هماهنگ میشوند. سامانههای خودکار مبتنی بر نرمافزار نیز شرایط شبکه را پایش میکنند، تقاضا را پیشبینی میکنند و منابع موجود در نقاط مختلف شبکه را بهطور پویا تنظیم میکنند تا قابلیت اطمینان و ملاحظات اقتصادی بهطور همزمان مدیریت شود.
اتصال انعطافپذیر ظرفیت بیشتری به شبکه میآورد
قراردادهای اتصال انعطافپذیر ابزاری برای مدیریت تولید تجدیدپذیر و بارهای بزرگی مانند مراکز داده فراهم کردهاند. در این روش، شبکه ملزم نیست در همه شرایط کل تولید یا بار متصلشده را بدون محدودیت بپذیرد. اپراتور شبکه میتواند منابع موجود، از جمله باتریهای بزرگ، را فعالانه مدیریت کند تا از آثار نامطلوب بر شبکه جلوگیری و در عین حال ظرفیت بیشتری را وارد مدار کند.
اتصال منابع بر این مبنا انجام میشود که در دورههای محدودیت شبکه، سامانههای خودکار شرکت برق بتوانند فعالیت آنها را برای حفظ پایداری در دیگر نقاط شبکه محدود کنند. این سازکار امکان ادغام منابع تجدیدپذیر و توزیعشده بیشتر را بر زیرساخت موجود فراهم میکند و نیاز به ارتقاهای پرهزینه و زمانبر را کاهش میدهد. در مقابل، اپراتور شبکه به دید و کنترل لحظهای دسترسی پیدا میکند و مالکان منابع نیز میتوانند از زمان کوتاهتر اتصال و هزینه اولیه کمتر بهرهمند شوند.
افزایش اتصالهای انعطافپذیر، اتوماسیون پیشرفته را ضروری میکند
افزایش تعداد قراردادهای انعطافپذیر، راهبرد فناوری عملیاتی شرکتهای برق را نیز تحت تأثیر قرار میدهد. فرآیندهای دستی مبتنی بر تماس تلفنی یا ایمیل برای مدیریت اتصال در دهها یا صدها سایت طراحی نشدهاند. همزمان، فشار مقرراتی برای افزایش انعطاف نیز در حال افزایش است. کمیسیون فدرال تنظیم مقررات انرژی آمریکا[۲] اخیراً اپراتورهای منطقهای شبکه را ملزم کرده است که نحوه اتصال مراکز داده و دیگر مصرفکنندگان بزرگ انرژی به شبکه برق را بهطور مشخص مورد توجه قرار دهند.
در نتیجه، مدیریت این سطح از پیچیدگی به اتوماسیون پیشرفتهتری نیاز دارد تا تصمیمات عملیاتی را بهینه کند و در عین حال محدودیتهای قراردادی هر اتصال رعایت شود.
سامانه مدیریت منابع توزیعشده کنترل لحظهای منابع پراکنده را ممکن میکند
سامانه مدیریت منابع انرژی توزیعشده[۳] زیرساخت لازم برای پایش، بهینهسازی و کنترل لحظهای منابع پراکنده را فراهم میکند و امکان مدیریت آنها را هم بهصورت منفرد و هم تجمیعی در اختیار شبکه قرار میدهد. این سامانهها در شبکه انتقال یا توزیع قابل استفادهاند و ارتباط لحظهای با داراییهای توزیعشده، پایش جریان انرژی، پیشبینی مصرف و تولید تجدیدپذیر و کنترل خودکار متناسب با شرایط شبکه و مفاد قراردادها را امکانپذیر میکنند.
در قراردادهایی که حدود و شرایط محدودسازی از پیش تعیین شده است، سامانه مدیریت منابع انرژی توزیعشده میتواند قواعد قرارداد را در سامانه ثبت و فرآیند ارسال فرمان کنترلی را بهصورت خودکار اجرا کند. تجمیع اطلاعات لحظهای وضعیت شبکه نیز امکان میدهد واکنش عملیاتی بر اساس شرایط واقعی شبکه، نه صرفاً بدترین سناریوی فرضی، انجام شود.
یکپارچگی سامانهها، دید عملیاتی اپراتور را افزایش میدهد
قرار گرفتن سامانه مدیریت منابع انرژی توزیعشده در هسته فناوری عملیاتی شبکه انتقال یا توزیع، امکان مشاهده دقیق تجهیزات متصل، موقعیت آنها و اثرشان بر بار شبکه را در اختیار اپراتورها قرار میدهد. اتصال مستقیم این سامانه به سامانه کنترل نظارتی و گردآوری داده[۴] نیز شرایطی فراهم میکند که راهکار کنترلی متناسب با وضعیت هر بخش شبکه و الزامات هر مشتری تنظیم شود.
سامانه مدیریت منابع انرژی توزیعشده همچنین میتواند میزان پایبندی منابع به الزامات کنترلی را نمایش دهد تا در صورت پاسخ ندادن یک سایت به فرمان محدودسازی، امکان اقدام مقتضی وجود داشته باشد. تحلیل اثر منابع توزیعشده بر پخش بار، ایجاد هشدار هنگام بروز مشکل و کنترل نحوه عملکرد منابع برای کاهش آثار احتمالی نیز از دیگر قابلیتهای این سامانه است.
انعطاف عملیاتی ظرفیت میزبانی شبکه را افزایش میدهد
در یکی از نمونههای اجراشده در آمریکا، تولید بالای خورشیدی همزمان با تقاضای پایین محلی موجب بازگشت جریان برق به یک پست میشد و تجهیزاتی را که برای جریان معکوس طراحی نشده بودند در معرض خطر قرار میداد. استفاده از سامانه مدیریت منابع انرژی توزیعشده امکان پایش شرایط و محدودسازی خودکار سایت خورشیدی هنگام وقوع بازگشت جریان را فراهم کرد.
این راهکار نرمافزاری بدون ارتقای فیزیکی زیرساخت، ظرفیت میزبانی انرژی تجدیدپذیر را از ۲ مگاوات به ۷ مگاوات، یعنی بیش از سه برابر، افزایش داد. پس از آن امکان اضافهشدن سایتهای بیشتر فراهم شد و استفاده از اتصال انعطافپذیر در محدوده گستردهتری از شبکه توسعه یافت. این نمونه نشان میدهد انعطاف عملیاتی میتواند با مدیریت منابع در چارچوب محدودیتهای فیزیکی موجود، ظرفیت قابل استفاده شبکه را افزایش دهد.
انعطاف عملیاتی به راهبرد اصلی شبکه تبدیل میشود
با حرکت مراکز داده به سمت مجموعههایی با ظرفیت چند گیگاوات و ادامه گسترش منابع انرژی توزیعشده، نیاز به انعطاف عملیاتی افزایش خواهد یافت. روشهای سنتی اتصال نمیتوانند بهآسانی هم سرعت و مقیاس رشد تقاضا را پوشش دهند و هم هزینه و قابلیت اطمینان شبکه را در سطح مورد نیاز حفظ کنند.
اتوماسیون پیشرفته شبکه میتواند امکان تأمین بارهای جدید را از طریق کنترل عملیاتی آثار آنها، به جای اتکای صرف به توسعه فیزیکی زیرساخت، فراهم کند. دید یکپارچه از شبکه نیز پیشبینی بار، تولید تجدیدپذیر و نقاط بالقوه فشار را ممکن میکند و زمینه اقدام پیشگیرانه در نقاط مشخص را فراهم میسازد.
در ادامه این مسیر، تدوین چارچوبهای روشن برای قراردادهای اتصال انعطافپذیر، ایجاد بسترهای نرمافزاری برای مدیریت خودکار و تعریف رویههای عملیاتی برای توازن همزمان اهداف مختلف شبکه اهمیت بیشتری خواهد یافت. یکپارچهسازی مدیریت منابع تجدیدپذیر با سامانههای عملیاتی لحظهای نیز میتواند تصویری واحد از شرایط شبکه در اختیار اپراتورها قرار دهد. فناوری لازم برای این رویکرد در حال حاضر وجود دارد و در مدیریت تولید تجدیدپذیر و بارهای صنعتی بزرگ نیز بهکار گرفته شده است.
پانویس:
[۱] Distributed Energy Resources
[۲] FERC
[۳] DERMS
[۴] SCADA
منبع: POWER Magazin
انتهای پیام/ انرژی
