موثوقية نظام الطاقة

موثوقية نظام الطاقة ( أحيانًا موثوقية الشبكة ) هي احتمال التشغيل الطبيعي للشبكة الكهربائية في وقت معين. تميز مؤشرات الموثوقية قدرة النظام الكهربائي على تزويد العملاء بالكهرباء حسب الحاجة ^[1] من خلال قياس تكرار ومدة وحجم انقطاعات الإمداد. ^[2] تقليديًا، يتم النظر في عنصرين مترابطين لموثوقية نظام الطاقة: ^[1]

• كفاية نظام الطاقة ، وجود كميات كافية من القدرة على التوليد والنقل في النظام ؛
• أمن نظام الطاقة (يُسمى أيضًا الموثوقية التشغيلية ^[3] )، وهي قدرة النظام على تحمل الطوارئ في الوقت الفعلي (الأحداث السلبية، على سبيل المثال، فقدان غير متوقع لقدرة التوليد). ^[4]

تُسمى قدرة النظام على الحد من نطاق ومدة انقطاع التيار الكهربائي بالمرونة . ويُستخدم نفس المصطلح أيضًا لوصف رد فعل النظام تجاه الأحداث الكارثية الحقيقية. ^[4]

الشبكة الكهربائية هي جزء بالغ الأهمية من البنية الأساسية ؛ انقطاع التيار الكهربائي على مستوى البلاد لمدة يوم واحد يمكن أن يؤدي إلى تقليص 0.5% من الناتج المحلي الإجمالي للبلاد . كما أن تكلفة التحسينات مرتفعة، لذا فمن الناحية العملية يتم السعي إلى تحقيق التوازن للوصول إلى "مستوى مناسب من الموثوقية" بتكلفة مقبولة. ^[2]

كفاية الموارد (RA، أو كفاية العرض أيضًا) هي قدرة الشبكة الكهربائية على تلبية طلب المستخدم النهائي على الطاقة في أي وقت (عادةً ما تكون هذه مشكلة في ذروة الطلب ). ^[5] على سبيل المثال، يجب أن تكون هناك سعة توليد كافية غير مستخدمة وموارد استجابة للطلب متاحة للشبكة الكهربائية في أي وقت بحيث يمكن استيعاب الأعطال الرئيسية في المعدات (على سبيل المثال، فصل وحدة طاقة نووية أو خط طاقة عالي الجهد ) وتقلبات الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة (على سبيل المثال، بسبب توقف الرياح). ^[4]

مؤشر الموثوقية النموذجي للكفاية هو فقدان توقع الحمل (LOLE) لحدث واحد في 10 سنوات ( معيار يوم واحد في عشر سنوات ). ^[5] ونظرًا للحاجة المحتملة للإضافة الفعلية للسعة المادية، فإن تخطيط الكفاية طويل الأمد ^[5] (على سبيل المثال، تتطلب PJM Interconnection أن تكون عمليات شراء السعة قبل 4 سنوات من التسليم). ^[6]

الأمن هو قدرة النظام على الحفاظ على التوازن في الوقت الفعلي بين العرض والطلب، وخاصة بعد حدوث حالة طوارئ مباشرة من خلال زيادة التوليد تلقائيًا والتخلص من الأحمال القابلة للانقطاع . يعتمد الأمن على الاحتياطي التشغيلي . تاريخيًا، تم توفير الخدمات المساعدة (على سبيل المثال، الاستجابة بالقصور الذاتي ) بواسطة الآلات الدوارة للمولدات المتزامنة ، أصبح توفير هذه الخدمات أكثر تعقيدًا مع انتشار الموارد القائمة على العاكس (على سبيل المثال، الطاقة الشمسية الكهروضوئية وبطاريات الشبكة ). ^[4]

• Heylen, Evelyn; De Boeck, Steven; Ovaere, Marten; Ergun, Hakan; Van Hertem, Dirk (26 January 2018). "Steady-State Security". تقييم نقاط الضعف الديناميكية والتحكم الذكي في أنظمة الطاقة المستدامة . John Wiley & Sons, Ltd. ص. 21-40. doi :10.1002/9781119214984.ch2. ISBN 9781119214984.
• جيوكاريس، مادلين (10 أغسطس 2022). "تقييم موثوقية نظام الطاقة في شبكة وبيئة متغيرة". NREL.gov . المختبر الوطني للطاقة المتجددة . تم الاسترجاع في 10 مايو 2023 .
• برادا، خوسيه فرناندو (2017). ضمان التشغيل الموثوق لشبكة الطاقة: النهج القائم على الدولة والموزع لجدولة احتياطيات الطاقة والطوارئ (دكتوراه). جامعة كارنيجي ميلون .
• تيزاك، كريستين (24 يونيو 2005). كفاية الموارد - حساء الأبجدية! (PDF) . مجموعة أبحاث ستانفورد واشنطن.

• NERC. "تقرير أولويات مخاطر موثوقية ERO لعام 2023" (PDF) . nerc.com . North American Electric Reliability Corporation . تم الاسترجاع في 18 سبتمبر 2023 .