من “نقل الطاقة من الغرب إلى الشرق” إلى “التنسيق بين النقل والتوزيع والميكروجريدات”

من “نقل الطاقة من الغرب إلى الشرق” إلى “التنسيق بين النقل والتوزيع والميكروجريدات”

في السنوات الأخيرة، كانت نظام الطاقة في بلدي يمر بتحول عميق. سابقًا، كانت نموذج تطوير الشبكة - الذي يركز على النقل فائق الجهد (UHV) وبناء قواعد توليد الطاقة الكبيرة - تدعم بشكل فعال تخصيص الموارد الطاقية بين المناطق. ومع ذلك، مدفوعًا بالنمو السريع للطاقة الجديدة، والتحولات في هياكل الحمولة، والطلب المتزايد على التفاعل من جانب المستخدمين، فإن مركز بناء الشبكة يمتد تدريجيًا نحو جانب التوزيع والمستخدمين، بالإضافة إلى نحو الأنظمة الذكية.
من المتوقع أن تظل استثمارات الشبكة كبيرة في الفترة المقبلة. وفقًا للخطط ذات الصلة والبيانات الصناعية، ستستمر استثمارات بناء الشبكة في الارتفاع خلال فترة “خطة الخمس سنوات الخامسة عشرة”. سيتحول التركيز الاستراتيجي من مجرد توسيع قدرة النقل إلى تعزيز قدرة الشبكة على دمج الطاقة الجديدة، وتقوية مرونة شبكات التوزيع، وتعزيز التنمية المنسقة للتوليد والشبكة والحمولة والتخزين.
في قلب هذا التحول هو تطور نماذج تشغيل الشبكة: الابتعاد عن سلسلة التدفق التقليدية “التوليد - النقل - التوزيع - الاستهلاك” نحو نظام منسق متعدد المستويات يتكون من “الشبكات الرئيسية، وشبكات التوزيع، والميكروجرادات”.”
تتعامل الشبكات الرئيسية مع تخصيص الطاقة بين المناطق؛ تدير شبكات التوزيع التسليم الفعال للطاقة الكهربائية؛ وتزيد الميكروجرادات من قدرات التشغيل الذاتية على المستوى المحلي. ستكون التنسيق بين هذه الطبقات الثلاثة اتجاهًا رئيسيًا للتنمية المستقبلية لنظام الطاقة الجديد.
تحلل هذه المقالة التغيرات في هيكل الشبكة عبر هذه المستويات الثلاثة - الشبكات الرئيسية، وشبكات التوزيع، والميكروجرادات - وتفحص الطلب على المعدات الرئيسية في كل مستوى.

أ. الشبكة الرئيسية: يظل النقل فائق الجهد (UHV) أساسًا حيويًا لتخصيص الطاقة
نظرًا للتوزيع غير المتساوي للموارد الطاقية ومراكز الحمولة في بلدي، تظل مشاريع النقل بين المناطق - مثل مبادرة “نقل الطاقة من الغرب إلى الشرق” - عنصرًا حيويًا في تطوير الشبكة. تمتلك المناطق الغربية في بلدي موارد وفيرة من الفحم والطاقة المائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية، في حين أن المناطق المركزية والشرقية هي مراكز للطلب المكثف على الطاقة. وبالتالي، فإن الشبكات الكهربائية ذات الجهد العالي ضرورية لتخصيص الطاقة بين المناطق.
في السنوات الأخيرة، أدت الإنشاء المستمر لمشاريع النقل فائق الجهد AC وDC إلى إنشاء شبكات نقل كبيرة تمتد عبر مناطق متعددة. مع اتساع نطاق قواعد الطاقة الجديدة، سيستمر التركيز في بناء الشبكة الرئيسية في المستقبل على تعزيز قدرات النقل لمسافات طويلة وتعزيز القدرات الداعمة المتبادلة بين الشبكات الإقليمية. متطلبات المعدات الرئيسية
يعتمد بناء الشبكات الرئيسية فائق الجهد بشكل كبير على المحولات الكهربائية الكبيرة.
تؤدي المحولات ذات الجهد العالي جدًا (EHV) وفائق الجهد (UHV) أدوارًا حيوية في تحويل الفولتية ونقل الطاقة، وغالبًا ما تتسم بسعات تبلغ عدة مئات من MVA أو أكثر. حيث إن المعدات تعمل في ظل ظروف من الجهد العالي والسعة العالية لفترات طويلة، تفرض متطلبات صارمة على أداء عزلها، وقدرات التبريد، والقوة الميكانيكية، وموثوقية التشغيل.

تعتبر المحولات النفطية الكبيرة المغمورة، التي تستخدم الزيت المعدني للعزل والتبريد، من الأنواع الرئيسية من المعدات المستخدمة في أنظمة نقل و تحويل الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي.
في محطات التحويل ذات الجهد فائق العلو (UHV) ومراكز الشبكة الإقليمية ومشاريع إخلاء الطاقة لقواعد الطاقة الكبيرة، تعتبر معدات المحولات الرئيسية عالية الموثوقية أساسًا حيويًا للتشغيل الآمن لشبكة الطاقة.

ب. شبكات التوزيع: أولويات البناء في عصر الطاقة الجديدة تمتد إلى حافة الشبكة
إذا كانت الشبكة الرئيسية للطاقة تعالج مسألة النقل الكهربائي لمسافات طويلة، فإن شبكة التوزيع مسؤولة عن التسليم النهائي للكهرباء للمستخدمين النهائيين.
مع التطور السريع للطاقة الجديدة، يتطور دور شبكات التوزيع. تاريخيًا، كانت شبكات التوزيع تخدم بشكل أساسي وظيفة تزويد أحادي الاتجاه بالطاقة؛ ومع ذلك، فقد حولت دمج أعداد كبيرة من أنظمة الطاقة الشمسية الموزعة (PV) ووحدات تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية إلى منصات حيوية لدمج الطاقة الجديدة وتفاعل المستخدمين.
في السنوات الأخيرة، شكل الاستثمار في شبكات التوزيع نسبة متزايدة من إجمالي إنفاق البنية التحتية للشبكة. لقد وضعت مجالات مثل تجديد المدن، وترقية الشبكات الريفية، ودمج الطاقة الجديدة متطلبات أعلى على معدات التوزيع.

ستتطلب شبكات التوزيع المستقبلية ليس فقط تعزيز قدرات تزويد الطاقة ولكن أيضًا:
· مستويات أعلى من ذكاء المعدات؛;
· قدرة أكبر على دمج الطاقة الجديدة؛;
· قدرات أكثر مرونة لتنظيم الحمولة؛;
 · ضمان تشغيل أكثر موثوقية.
متطلبات المعدات الأساسية

المحولان الكهربائيان والمحطات الفرعية من نوع الصندوق هي مكونات حاسمة في أنظمة التوزيع.
ومع تسارع وتيرة التنمية الحضرية وتزايد مشاريع الطاقة الجديدة، تواجه طرق التركيب التقليدية تحديات في تلبية الطلب على البناء السريع؛ وبالتالي، فإن اعتماد المحطات الفرعية من نوع الصندوق المصنعة مسبقًا في ازدياد.
تدمج المحطات الفرعية من نوع الصندوق المصنعة مسبقًا عادةً المحولات الكهربائية، ومعدات التبديل ذات الجهد العالي والمنخفض، وأجهزة الحماية في حاوية واحدة، مما يوفر مزايا مثل أوقات تركيب قصيرة، ومساحة صغيرة، وقدرة قوية على التكيف مع البيئة.
تعزز هذه المحطات الفرعية كفاءة البناء في المناطق السكنية الحضرية، والحدائق الصناعية، والمباني التجارية، ومشاريع الطاقة الشمسية الموزعة.
بالنسبة لتطبيقات الطاقة الجديدة، يجب أن تلبي المحطات الفرعية من نوع الصندوق متطلبات تتعلق بتدفق الطاقة الثنائي الاتجاه، وجودة الطاقة، والمراقبة الذكية لتتماشى مع التطور المستقبلي لشبكات التوزيع.

III. الشبكات الصغيرة: وحدات طاقة جديدة تعزز استقلالية الطاقة المحلية
تعمل التطورات في الطاقة الجديدة الموزعة، وتكنولوجيا تخزين الطاقة، وتكنولوجيا التحكم الذكية على تحويل الديناميات التشغيلية لأنظمة الطاقة.
بينما تعتمد الشبكات التقليدية أساسًا على مصادر الطاقة الكبيرة والنقل المركزي لتحقيق التوازن بين العرض والطلب، يجب على أنظمة الطاقة المستقبلية معالجة تحديات جديدة، بما في ذلك دمج كميات هائلة من الطاقة الموزعة، وزيادة تقلب الأحمال، وتفاعل المستخدمين المرن.
في هذا السياق، تظهر الشبكات الصغيرة كعنصر حاسم في أنظمة الطاقة الحديثة. تتكون الشبكات الصغيرة عادةً من موارد الطاقة الموزعة، وأنظمة تخزين الطاقة، والأحمال، وأنظمة إدارة الطاقة؛ يمكن أن تعمل إما متصلة بالشبكة الرئيسية أو بشكل مستقل في الوضع المحلي تحت ظروف خاصة.
من حيث الأدوار النظامية:
 · تتولى الشبكة الرئيسية نقل الطاقة عبر المناطق وتضمن أمان النظام بشكل عام؛;
 · تدير شبكة التوزيع توزيع الطاقة وخدمات الإمداد الإقليمية؛;
 · تعزز الشبكات الصغيرة إدارة الطاقة المحلية وقدرات التنظيم الذاتي.
تعمل هذه المكونات الثلاثة معًا من خلال التحكم الرقمي، وتقنيات الاتصال، والتوجيه الذكي، مما يزيد بشكل جماعي من مرونة نظام الطاقة.
تمكن محطات الطاقة الافتراضية (VPPs) الموارد على جانب المستخدم من المشاركة في تنظيم الطاقة.
مع زيادة القدرة المركبة لمصادر الطاقة الجديدة، لم يعد الاعتماد فقط على التنظيم من جانب التوليد التقليدي كافيًا لتلبية متطلبات أنظمة الطاقة المستقبلية.
تستخدم VPPs منصات رقمية لتجميع وإدارة الموارد الموزعة - مثل مصادر الطاقة الجديدة، وتخزين الطاقة، والأحمال القابلة للتعديل - مما يمكنها من توفير قدرات تنظيم مشابهة لتلك الموجودة في محطات الطاقة التقليدية.
حاليًا، يتم تنفيذ تطبيقات VPP التجريبية في مناطق مختلفة عبر الصين، مستكشفة إمكانياتها للمشاركة في الاستجابة للطلب، والخدمات المساعدة، وتداول سوق الطاقة.
في المستقبل، مع نضوج تكنولوجيا الاتصال، وخوارزميات التحكم الذكية، وآليات السوق، من المتوقع أن تصبح النظم الافتراضية للطاقة منصة حيوية تربط الشبكة مع الموارد من جهة المستخدم.
احتياجات المعدات الأساسية: تظهر المحولات الصلبة كاتجاه رئيسي لتكنولوجيا المستقبل.

في تطوير الشبكات الصغيرة وإنترنت الطاقة، تتولى المحولات التقليدية بشكل أساسي وظيفة تحويل الجهد والعزل الكهربائي؛ ومع ذلك، فإن أنظمة الطاقة المستقبلية تتطلب قدرات مثل تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه، والتحكم في جودة الطاقة، والإدارة الرقمية.
لقد ظهرت المحولات الصلبة (SSTs) كنوع جديد من أجهزة الإلكترونيات القوية استجابةً لهذه الاحتياجات المتطورة.
على عكس المحولات التقليدية المغمورة بالزيت، تستخدم SSTs تكنولوجيا تحويل الطاقة الإلكترونية لتحقيق تحويل الجهد عبر تحويل التردد العالي، مما يقدم المزايا التالية:
 ·دعم تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه؛;
 ·سهولة التكامل مع أنظمة التيار المستمر؛;
 ·قدرة على تنظيم جودة الطاقة؛;
·تسهيل التحكم المنسق مع تخزين الطاقة ومعدات الطاقة الجديدة.
تمنح هذه الخصائص SSTs إمكانيات تطبيق كبيرة في سيناريوهات المستقبل مثل الشبكات الصغيرة، ووسائل النقل بالسكك الحديدية، ومراكز البيانات، والحدائق الصناعية للطاقة الجديدة.
ومع ذلك، يجب الإشارة إلى أن SSTs لا تزال في مراحل التطوير التكنولوجي والتطبيق التجريبي؛ يتطلب الأمر مزيدًا من التحسين فيما يتعلق بالتكلفة، والكفاءة، والموثوقية، والتصنيع على نطاق واسع. من المتوقع في المستقبل القريب أن تشكل المحولات التقليدية المغمورة بالزيت ومعدات الطاقة الإلكترونية الجديدة علاقة تكاملية، مستفيدةً من نقاط قوتها في سيناريوهات تطبيق مختلفة.

IV. التحديات الرئيسية في التنسيق عبر مستويات النقل والتوزيع والشبكات الصغيرة
لا يعني تطور هيكل الشبكة من نموذج مركزي تقليدي إلى نموذج منسق متعدد المستويات أن النظام التقني قد نضج تمامًا. في الوقت الحالي، يواجه التنسيق عبر مستويات النقل والتوزيع والشبكات الصغيرة تحديات في عدة مجالات.

1. تحتاج قدرات تنسيق النظام إلى تحسين
   تعتمد العديد من الشبكات الصغيرة حاليًا بشكل أساسي على التحكم المحلي والتشغيل الذاتي؛ تتطلب الآليات الخاصة بتبادل البيانات والتحكم المنسق بين الشبكات الصغيرة، وشبكات التوزيع، والشبكة الرئيسية مزيدًا من التنقيح.
   يجب أن تركز الجهود المستقبلية على إنشاء معايير بيانات موحدة وواجهات تحكم لتمكين تبادل المعلومات والتحسين المنسق عبر مستويات مختلفة.
2. تحتاج قدرات التنبؤ وإصدار الطاقة الجديدة إلى تعزيز
   تتميز مصادر الطاقة الجديدة بالتقلب الكبير والعشوائية.
   تتأثر إنتاجية طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشدة بالظروف الجوية؛ يعد تحسين دقة التنبؤ واستخدام تدابير مثل تخزين الطاقة والاستجابة للطلب من أجل التنظيم أمرًا حاسمًا لتعزيز استقرار النظام.
3. تواجه قدرات التحكم في الوقت الحقيقي مطالب أعلى
   مع زيادة نسبة موارد الطاقة الموزعة، تحدث أحداث مثل تقلبات الجهد، وتغيرات تدفق الطاقة، وانتقالات الربط/فصل الشبكة بشكل أكثر تكراراً.
   سيتطلب مستقبل شبكات الطاقة تقنيات تحكم أسرع وأكثر دقة لتحقيق التنظيم التشغيلي بدقة على مستوى الثواني أو حتى أعلى.
4. تحتاج قيمة موارد جانب المستخدم إلى مزيد من التحرير.
   تجري حالياً تحسين آليات مشاركة الموارد - مثل تخزين الطاقة والأحمال المرنة - في أسواق الكهرباء.
   مع تقدم تطوير سوق الكهرباء، من المتوقع أن تولد موارد جانب المستخدم قيمة اقتصادية أكبر من خلال آليات مثل الخدمات الإضافية والاستجابة للطلب، مما يحسن العائد على الاستثمار للمعدات.

V. من “إرسال أحادي الاتجاه” إلى “تنسيق متعدد المستويات”: احتياجات المعدات المتطورة لشبكات الطاقة من الجيل التالي.
يتحول تركيز تطوير نظام الطاقة في بلدي من نموذج “نقل الطاقة من الغرب إلى الشرق” نحو “التنسيق عبر مستويات النقل والتوزيع والميكروشبكات.”
لفترة طويلة، كان تطوير الشبكة يركز على قواعد توليد الطاقة الضخمة، والنقل على مسافات طويلة، والربط بين الشبكات الإقليمية، مما عالج في المقام الأول تحدي تخصيص موارد الطاقة عبر مناطق مختلفة.
مع النمو السريع لمصادر الطاقة الجديدة وتغير أنماط استهلاك الطاقة من جانب المستخدم، ستحتاج الشبكات الكهربائية المستقبلية ليس فقط إلى تعزيز سعة النقل ولكن أيضاً إلى مزيد من المرونة والتفاعلية والذكاء.
في هذه العملية، تتطور أيضاً متطلبات المعدات عبر مستويات الشبكة المختلفة.

لن تحل تطوير أنظمة الطاقة الجديدة محل الشبكات الكهربائية التقليدية ببساطة؛ بل ينطوي على ترقية القدرات – من خلال الاستفادة من التقنيات الرقمية، وتقنيات الطاقة الجديدة، والمعدات المتقدمة – على أساس الشبكات القائمة.
VI. كيف يمكن لشركات معدات الطاقة التكيف مع اتجاهات الشبكة الجديدة
مع تطور هياكل الشبكة، يتعين على شركات معدات الطاقة تعزيز ملاءمة منتجاتها لتناسب سيناريوهات تطبيق مختلفة.
في مجال الشبكات الرئيسية، لا تزال المحولات الكهربائية عالية السعة وعالية الموثوقية ضرورية لنقل الطاقة لمسافات طويلة. في شبكات التوزيع، يمكن لمعدات موحدة وذكية ومودولار أن تعزز كفاءة البناء. وفي الوقت نفسه، تتطلب تطبيقات الشبكات الصغيرة والطاقة الجديدة تركيزًا أكبر على تطوير تقنيات تخزين الطاقة، وتحويل الطاقة الإلكترونية، والرقابة الذكية.
سيركز تطوير معدات الطاقة في المستقبل بشكل أساسي على المجالات التالية:

1. كفاءة طاقة أعلى
   تقليل فقدان المعدات الداخلية وتحسين كفاءة استخدام الطاقة هي أهداف رئيسية طويلة الأمد لمعدات التوزيع.
2. موثوقية أعلى
   يجب أن تظهر المعدات استقرارا تشغيليا فائقًا لتحمل البيئات التشغيلية المعقدة والتقلبات المرتبطة بمصادر الطاقة الجديدة.
3. ذكاء معزز
   تتيح تقنيات مثل الاستشعار والاتصال والإدارة الرقمية مراقبة حالة المعدات، والتحذير المبكر من الأعطال، وتحسين العمليات.
4. توافق أفضل في النظام
   يجب أن تؤدي المعدات المستقبلية المهام التقليدية لتحويل الطاقة، ولكن يجب أيضًا أن تتكيف مع متطلبات التشغيل التعاونية للطاقة الجديدة، وتخزين الطاقة، والشبكات الذكية.
   الخلاصة

الخلاصة
من تخصيص الطاقة على نطاق واسع لمشروع “نقل الطاقة من الغرب إلى الشرق” إلى بنية الشبكة متعددة المستويات المميزة بـ“تنسيق الشبكات الرئيسية وشبكات التوزيع والشبكات الصغيرة”، يشهد نظام الطاقة في الصين تحولًا – يتحول من مجرد توسيع النطاق إلى تعزيز القدرات التشغيلية.
تستمر الشبكة الرئيسية في تحمل المهمة الحيوية لنقل الطاقة لمسافات طويلة؛ لقد أصبحت شبكة التوزيع منصة حيوية لدمج مصادر الطاقة الجديدة وربط المستخدمين النهائيين؛ وتدفع الشبكات الصغيرة نظام الطاقة نحو مزيد من المرونة والذكاء والتفاعلية.
هذه التطورات لا تعيد تشكيل نماذج بناء الشبكات فحسب، بل توجه أيضًا مسار تطوير المحولات، والمحطات الفرعية من نوع الصندوق، وأنظمة تخزين الطاقة، والمعدات الكهربائية الذكية.
بالنسبة لمصنعي المعدات الكهربائية، لن يعود التركيز في المنافسة المستقبلية قائمًا فقط على القدرة على تصنيع قطع المعدات الفردية؛ بل سيكون محوريًا حول السلامة والموثوقية، وكفاءة الطاقة، والتحكم الذكي، وقدرات التنسيق على مستوى النظام.

عن زيشينغ الكهربائية

زيشينغ هي شركة تصنيع محترفة ذات خبرة تزيد عن 19 عامًا في الإنتاج محولات مغمورة بالزيت, محطة فرعية مدمجة, محولات مثبتة على القاعدة, محولات مثبتة على الأعمدة و محولات جافة. نحن نملك شهادات ISO/CE/IEC 60076 وTUV راينلاند.
المحولات تخضع لاختبارات FAT واختبارات النوع الصارمة، وتدعم تخصيص الجهد/السعة. نرحب بالتشاور بشأن كتالوج و منتج. يمكنك الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني [email protected].