تأثير توليد الطاقة الكهروضوئية على شبكة الكهرباء

وقد قدم توليد الطاقة الكهروضوئية، كمصدر جديد للطاقة، مساهمات كبيرة في إمدادات الكهرباء اليومية، وتوفير الطاقة التقليدية، وحماية البيئة. بالمقارنة مع أنظمة توليد الطاقة الحرارية التقليدية، فهي تتمتع بالعديد من المزايا، مثل عدم وجود خطر استنزاف الموارد، والسلامة والموثوقية، وعدم التلوث أو الضرر، وعدم وجود قيود جغرافية على توزيع الموارد، وجودة الطاقة العالية، وقصر وقت الحصول على الطاقة، وعدم الحاجة إلى موارد بشرية ومادية ضخمة للبناء. ومع ذلك، كشكل ناشئ لتوليد الطاقة، لا يزال توليد الطاقة الكهروضوئية له تأثيرات معينة على تشغيل الشبكة أثناء اندماجها في الشبكة، وخاصة في الجوانب التالية:

1. له تأثير معين على تشغيل شبكة الكهرباء والتحكم فيها.

تتميز أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بطرق اتصال مركزية ولا مركزية بالشبكة. يشير اتصال الشبكة المركزية إلى نقل الكهرباء المولدة عن طريق توليد الطاقة الكهروضوئية مباشرة إلى شبكة الطاقة لإرسالها واستخدامها. تعتبر هذه الطريقة مناسبة بشكل أساسي لمحطات الطاقة الكهروضوئية-الكبيرة الحجم، مثل أجهزة توليد الطاقة الكهروضوئية ذات المساحة الكبيرة-على الطرق السريعة. الاتصال اللامركزي بالشبكة يعني أن الكهرباء المولدة لا يتم إمدادها مباشرة بالشبكة؛ يتم تخزين الكهرباء المولدة في حمولة وإرسالها بواسطة الشبكة عند الحاجة. ويستخدم هذا عادة في المناطق الحضرية، وخاصة في الأنظمة الكهروضوئية المدمجة مع المباني، مثل أجهزة توليد الطاقة الكهروضوئية على الأسطح. علاوة على ذلك، يستخدم توليد الطاقة الكهروضوئية ضوء الشمس بشكل أساسي، وبالتالي يتأثر بشكل كبير بالطقس، مما يؤدي إلى توليد طاقة غير مستقر. تؤدي طرق الاتصال المختلفة بالشبكة لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية وعدم استقرار توليد الطاقة إلى زيادة عدد مصادر الطاقة في الشبكة بعد توصيل الكهرباء المولدة بواسطة الأجهزة الكهروضوئية بالشبكة. علاوة على ذلك، لا يمكن التنبؤ بتوزيع وعدد مصادر الطاقة هذه، مما يزيد من صعوبة التحكم في مصدر الطاقة وتشغيل الشبكة.

2. له تأثير معين على توحيد تشغيل شبكة الطاقة.

نظرًا لأن أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (PV) وأنظمة توليد الطاقة التقليدية تستخدم مصادر طاقة مختلفة وتولد الكهرباء بطرق مختلفة، فلا يمكن مزامنة توقيت انقطاع التيار الكهربائي. بينما يجري توليد الطاقة التقليدية، قد لا يعمل توليد الطاقة الكهروضوئية بسبب الظروف الجوية، أو قد يعمل أثناء تعرض توليد الطاقة التقليدية لانقطاع التيار الكهربائي. ولذلك لا يوجد توحيد بين الاثنين. إذا كان نظام توليد الطاقة الكهروضوئية يزود الشبكة بالكهرباء أثناء انقطاع توليد الطاقة التقليدية، فإنه سيخلق "تأثير الجزيرة"، مما يعني أنه يصبح مصدر طاقة معزولًا يزود الشبكة المحيطة بالطاقة. بمجرد استعادة الشبكة للطاقة، فإنها ستولد تيارًا كبيرًا، مما يؤدي إلى إتلاف المعدات والمرافق الكهربائية، ومن المحتمل أن يتسبب في إصابة جسدية أو وفاة لموظفي الصيانة الذين قد يقومون بإصلاح الشبكة.

3. التأثير على تكاليف تشغيل الشبكة.

بعد أن تستقبل أجهزة توليد الطاقة الكهروضوئية الطاقة الشمسية وتنتج الكهرباء، يتم ربطها بالشبكة الوطنية عبر العاكسات. ويجب أن يزيد نظام الشبكة من قدرته على تخزين وتحويل هذه الطاقة لاستيعاب الطاقة الكهروضوئية. وفي هذا الصدد، يزيد توليد الطاقة الكهروضوئية من استهلاك الطاقة لمعدات الشبكة، وبالتالي زيادة الكفاءة الاقتصادية للشبكة. علاوة على ذلك، فإن توصيل الأنظمة الكهروضوئية بالشبكة يزيد من عبء العمل على الشبكة، مما يتطلب عددًا كبيرًا من الموظفين الفنيين لتشغيل الشبكة، مما يزيد أيضًا من تكاليف تشغيل الشبكة.

4. التأثير على الجهد وجودة الطاقة

قبل توصيل الكهرباء المولدة بواسطة أجهزة توليد الطاقة الكهروضوئية (PV) بالشبكة، يكون الشكل الحالي للشبكة فرديًا ومستقرًا، مما يسهل التحكم فيها. ومع ذلك، بمجرد توصيل الكهرباء المولدة بواسطة الأجهزة الكهروضوئية بالشبكة، يصبح الشكل الحالي للشبكة أكثر تنوعًا. علاوة على ذلك، فإن الكهرباء المولدة بواسطة الأجهزة الكهروضوئية تتأثر في حد ذاتها بالظروف الجوية، مما يتسبب في توليد طاقة غير مستقرة. ويستمر هذا التأثير بعد توصيل الشبكة، مما يؤثر على تيار الشبكة ويجعلها غير مستقرة ويصعب التحكم فيها. تعمل أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية-الكبيرة الحجم على توليد إنتاج عالي ولها تأثير كبير على الشبكة؛ ومع ذلك، فإن الظروف الجوية سوف تسبب حتما تقلبات الجهد. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الكهرباء المولدة بواسطة الأنظمة الكهروضوئية هي تيار مباشر (DC)، فسيتم توليد التوافقيات عندما يتم تحويلها بواسطة العاكس قبل دخولها إلى الشبكة، مما يؤثر على الشبكة أيضًا.

5.التأثير على التطوير المستقبلي لشبكة الكهرباء.

مع نضوج توليد الطاقة الكهروضوئية وتوسيع مساحة البناء، سيتغير حملها وطاقتها العكسية، مما يجعل من الصعب على شبكة الطاقة الحالية تلبية الطلب. وهذا يستلزم إعادة التخطيط بناءً على الظروف الفعلية وإعادة-تقييم تشغيل شبكة الطاقة. وهذا يزيد من الاستثمار الرأسمالي لشبكة الطاقة، وعبء العمل على الموظفين المعنيين، وتكاليف التشغيل.