حل مشكلات جودة الطاقة في مواقع الطاقة الشمسية الكهروضوئية: دراسة حالة

تستخدم العديد من مصانع لحام الحديد الآن الطاقة الشمسية لتوفير التكاليف. مع ذلك، قد يؤدي تركيب أنظمة الخلايا الكهروضوئية إلى مشاكل كهربائية جديدة. فقد واجه أحد المصانع غرامات شهرية باهظة بسبب انخفاض معامل القدرة. تشرح هذه المقالة كيف حللنا هذه المشكلة باستخدام تقنية متطورة.

تحدي انخفاض معامل القدرة

يضم الموقع خمسة محولات رئيسية. تُغذي المحولات من T1 إلى T4 أحمال المصنع، بينما يُستخدم المحول T5 لتوليد الطاقة الكهروضوئية. في العام الماضي، دفع الموقع غرامات بقيمة 4100 دولار أمريكي. وبعد إضافة المزيد من معدات الطاقة الكهروضوئية، ازدادت الغرامات. وبلغت الغرامات الشهرية الأخيرة ما بين 2800 و4100 دولار أمريكي.

يستخدم المصنع خزائن مكثفات للطاقة التفاعلية، وهي مناسبة للأحمال القياسية. لكن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية تُغير طريقة تعامل الشبكة مع الطاقة، حيث يتم الآن تلبية معظم احتياجات المصنع من الطاقة الشمسية، مما يقلل من الطاقة الفعالة المسحوبة من الشبكة.

لا يقيس عداد الكهرباء إلا القدرة الفعالة الأمامية، ولا يقيس القدرة العكسية بدقة. وهذا يجعل معامل القدرة المقاس يبدو أقل بكثير من قيمته الحقيقية. كما أن بنوك المكثفات القديمة تستجيب ببطء شديد للتغيرات الشمسية.

تحليل بيانات اختبار الموقع

قمنا باختبار جانب الجهد المنخفض لجميع المحولات الخمسة. ووجدنا عدة مشاكل خلال زيارتنا للموقع. فيما يلي البيانات المستقاة من اختباراتنا الأولية.

أظهرت اختباراتنا تشوهًا عاليًا في التيار التوافقي. تجاوزت التوافقيات الخامسة والسابعة الحدود الآمنة. حدث هذا بسبب تسبب خزائن المكثفات في حدوث رنين. يمكن أن يتسبب الرنين في تلف المعدات وارتفاع درجة حرارتها.

الحل الموصى به لملفات SVG

لتصحيح العقوبات، كان الموقع بحاجة إلى تحكم دقيق. أوصينا باستخدام مولد متغيرات ثابتة (SVG). ¹² يستخدم مولد الجهد المتغير (SVG) تقنية IGBT الحديثة. فهو يولد تيارًا لإلغاء القدرة التفاعلية على الفور.

تبلغ الحاجة الحالية للطاقة التفاعلية حوالي 200 كيلو فار. وقد اقترحنا 400 كيلو فار SVG بالنسبة لمحول T1. وهذا يسمح بالتوسع المستقبلي في الحديقة.

ال SVG يقوم النظام بأخذ عينات من البيانات من جانب الجهد العالي، ثم يقوم بتعويضها على جانب الجهد المنخفض في الوقت الفعلي. ¹⁶ هذه الطريقة أسرع بكثير من استخدام المكثفات القديمة.

ميزات وأداء SVG

يوفر جهاز SVG العديد من المزايا للمواقع الصناعية. فهو يستجيب في أقل من 5 مللي ثانية، ويمكنه التعامل مع كل من الطاقة الحثية والسعوية.

يتميز مولد الترددات المتغيرة (SVG) بكفاءة ودقة عاليتين، حيث يحافظ على معامل القدرة أعلى من 0.99، كما أنه يقوم بتصفية التوافقيات الضارة التي وجدناها.

نتائج التعويضات في العالم الحقيقي

أجرينا اختبارات على الموقع لمدة ثلاثة أيام بعد التثبيت. وكانت النتائج ممتازة. وظل معامل القدرة قريباً من 1.00.

انخفضت القدرة التفاعلية من 200 كيلو فار إلى 20 كيلو فار. لم يعد الموقع يدفع غرامات باهظة. أصبح النظام الكهربائي الآن مستقرًا وآمنًا.

يُعد استخدام جهاز SVG أفضل طريقة لإدارة مواقع الطاقة الشمسية. فهو يحمي معداتك من ظاهرة الرنين، ويضمن لك عدم دفع غرامات معامل القدرة مرة أخرى.