الاتجاه التطويري التقني للعاكس

قبل ازدهار صناعة الطاقة الكهروضوئية، كان العاكس أو تقنية العاكس تُطبق بشكل رئيسي في قطاعات مثل النقل بالسكك الحديدية وإمدادات الطاقة. بعد ازدهار صناعة الطاقة الكهروضوئية، أصبح العاكس الكهروضوئي الجهاز الأساسي في أنظمة توليد الطاقة الجديدة، وهو مألوف للجميع. وخاصةً في الدول المتقدمة في أوروبا والولايات المتحدة، وبفضل شيوع مفهوم توفير الطاقة وحماية البيئة، شهد سوق الطاقة الكهروضوئية نموًا مبكرًا، لا سيما مع التطور السريع لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المنزلية. في العديد من الدول، تُستخدم العاكسات المنزلية كأجهزة منزلية، وينتشر استخدامها بشكل واسع.

يُحوّل العاكس الكهروضوئي التيار المستمر المُولّد من الوحدات الكهروضوئية إلى تيار متردد، ثم يُغذّيه بالشبكة. يُحدّد أداء العاكس وموثوقيته جودة الطاقة وكفاءة توليدها. لذا، يُعدّ العاكس الكهروضوئي جوهر نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بأكمله.
من بينها، تحتل محولات الطاقة المتصلة بالشبكة حصة سوقية كبيرة في جميع الفئات، وهي أيضًا بداية تطوير جميع تقنيات المحولات. بالمقارنة مع أنواع المحولات الأخرى، تتميز محولات الطاقة المتصلة بالشبكة ببساطتها النسبية في التكنولوجيا، حيث تركز على مدخلات ومخرجات الطاقة الكهروضوئية. أصبحت طاقة الخرج الآمنة والموثوقة والفعالة وعالية الجودة محور هذه المحولات. المؤشرات الفنية. في الشروط الفنية لمحولات الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة المصممة في بلدان مختلفة، أصبحت النقاط المذكورة أعلاه هي نقاط القياس المشتركة للمعيار، وبالطبع تختلف تفاصيل المعلمات. بالنسبة لمحولات الطاقة المتصلة بالشبكة، تتركز جميع المتطلبات الفنية على تلبية متطلبات الشبكة لأنظمة توليد الطاقة الموزعة، وتأتي المزيد من المتطلبات من متطلبات الشبكة للمحولات، أي المتطلبات التنازلية، مثل الجهد ومواصفات التردد ومتطلبات جودة الطاقة والسلامة ومتطلبات التحكم عند حدوث عطل. وكيفية التوصيل بالشبكة، ومستوى الجهد المطلوب، وما إلى ذلك، لذا يجب أن يلبي العاكس المتصل بالشبكة متطلبات الشبكة دائمًا، وليس المتطلبات الداخلية لنظام توليد الطاقة. ومن الناحية الفنية، من المهم جدًا أن يكون العاكس المتصل بالشبكة "مولد طاقة متصل بالشبكة"، أي أنه يُولّد الطاقة عند استيفائه لشروط التوصيل بالشبكة. ويدخل في صميم إدارة الطاقة داخل النظام الكهروضوئي، لذا فهو بسيط، تمامًا مثل بساطة نموذج عمل الكهرباء التي يُولّدها. ووفقًا لإحصاءات أجنبية، فإن أكثر من 90% من أنظمة الطاقة الكهروضوئية التي تم بناؤها وتشغيلها هي أنظمة كهروضوئية متصلة بالشبكة، ويتم استخدام العاكسات المتصلة بالشبكة.

تُعدّ العاكسات غير المتصلة بالشبكة فئةً من العاكسات، وهي مُقابلة للعاكسات المتصلة بالشبكة. ويعني هذا النوع أن خرج العاكس غير متصل بالشبكة، بل متصل بالحمل، الذي يُشغّل الحمل مباشرةً لتوفير الطاقة. تُعدّ تطبيقات العاكسات غير المتصلة بالشبكة قليلة، خاصةً في بعض المناطق النائية، حيث لا تتوفر ظروف الاتصال بالشبكة، أو تكون ظروف الاتصال بالشبكة سيئة، أو تتطلب توليدًا ذاتيًا واستهلاكًا ذاتيًا. يُركّز نظام الطاقة غير المتصلة بالشبكة على "التوليد الذاتي والاستخدام الذاتي". نظرًا لقلة استخدامات محولات الطاقة غير المتصلة بالشبكة، فإن البحث والتطوير في مجال التكنولوجيا محدود. كما أن المعايير الدولية للشروط الفنية لمحولات الطاقة غير المتصلة بالشبكة محدودة، مما يؤدي إلى تناقص البحث والتطوير في هذه المحولات، مما يُظهر اتجاهًا نحو الانكماش. ومع ذلك، فإن وظائف محولات الطاقة غير المتصلة بالشبكة والتكنولوجيا المستخدمة فيها ليست بسيطة، خاصةً عند استخدامها مع بطاريات تخزين الطاقة، حيث يكون التحكم في النظام بأكمله وإدارته أكثر تعقيدًا من المحولات المتصلة بالشبكة. تجدر الإشارة إلى أن النظام الذي يتكون من محولات طاقة غير متصلة بالشبكة، وألواح كهروضوئية، وبطاريات، وأحمال، ومعدات أخرى، هو في الأساس نظام شبكة مصغرة بسيط. المشكلة الوحيدة هي أن النظام غير متصل بالشبكة.

في الحقيقة،محولات الطاقة خارج الشبكةتُشكل هذه الأنظمة أساسًا لتطوير العاكسات ثنائية الاتجاه. تجمع هذه العاكسات في الواقع بين الخصائص التقنية للعاكسات المتصلة بالشبكة والعاكسات غير المتصلة بها، وتُستخدم في شبكات إمداد الطاقة المحلية أو أنظمة توليد الطاقة. عند استخدامها بالتوازي مع شبكة الكهرباء، فإنها تُمكّن من توليد الطاقة بالتوازي مع الشبكة. على الرغم من قلة استخدامات هذا النوع حاليًا، إلا أن هذا النوع من الأنظمة يُعدّ نموذجًا أوليًا لتطوير الشبكات الصغيرة، وهو متوافق مع البنية التحتية ونمط التشغيل التجاري لتوليد الطاقة الموزعة في المستقبل، وتطبيقات الشبكات الصغيرة المحلية المستقبلية. في الواقع، في بعض البلدان والأسواق التي تشهد تطورًا سريعًا ونضجًا في مجال الطاقة الكهروضوئية، بدأ تطبيق الشبكات الصغيرة في المنازل والمناطق الصغيرة يتطور ببطء. في الوقت نفسه، تُشجع الحكومات المحلية على تطوير شبكات توليد وتخزين واستهلاك الطاقة المحلية، مع إعطاء الأولوية لتوليد الطاقة الجديدة للاستخدام الذاتي، والجزء غير الكافي من شبكة الكهرباء. لذلك، يحتاج العاكس ثنائي الاتجاه إلى مراعاة وظائف تحكم وإدارة طاقة أكثر، مثل التحكم في شحن وتفريغ البطارية، واستراتيجيات التشغيل المتصلة بالشبكة/المنفصلة عنها، واستراتيجيات إمداد الطاقة الموثوقة. باختصار، سيؤدي العاكس ثنائي الاتجاه وظائف تحكم وإدارة أكثر أهمية من منظور النظام بأكمله، بدلاً من التركيز فقط على متطلبات الشبكة أو الحمل.

كأحد اتجاهات تطوير شبكة الكهرباء، ستكون شبكة توليد وتوزيع واستهلاك الطاقة المحلية، التي تعتمد على توليد الطاقة الجديدة كنواة أساسية لها، إحدى أهم أساليب تطوير الشبكات الصغيرة في المستقبل. في هذا الوضع، ستُكوّن الشبكة الصغيرة المحلية علاقة تفاعلية مع الشبكة الكبيرة، ولن تعمل الشبكة الصغيرة بشكل وثيق على الشبكة الكبيرة، بل ستعمل بشكل أكثر استقلالية، أي في وضع التشغيل المنعزل. ولضمان سلامة المنطقة وإعطاء الأولوية لاستهلاك طاقة موثوق، يُعتمد وضع التشغيل المتصل بالشبكة فقط عند توفر الطاقة المحلية أو عند الحاجة إلى سحبها من شبكة كهرباء خارجية. في الوقت الحالي، وبسبب عدم اكتمال مختلف التقنيات والسياسات، لم تُطبّق الشبكات الصغيرة على نطاق واسع، ولا يوجد سوى عدد قليل من المشاريع التجريبية قيد التنفيذ، ومعظمها متصل بالشبكة. يجمع عاكس الشبكة الصغيرة بين الخصائص التقنية للعاكس ثنائي الاتجاه، ويؤدي وظيفة مهمة في إدارة الشبكة. وهو جهاز تحكم متكامل وعاكس متكامل يجمع بين العاكس والتحكم والإدارة. يتولى إدارة الطاقة المحلية، والتحكم في الحمل، وإدارة البطاريات، والعاكس، والحماية، ووظائف أخرى. سيكمل وظيفة إدارة الشبكة الصغيرة بأكملها مع نظام إدارة طاقة الشبكة الصغيرة (MGEMS)، وسيكون المعدات الأساسية لبناء نظام الشبكة الصغيرة. بالمقارنة مع أول عاكس متصل بالشبكة في تطوير تقنية العاكس، فقد انفصل عن وظيفة العاكس الصرفة وحمل وظيفة إدارة الشبكة الصغيرة والتحكم فيها، مع الاهتمام ببعض المشاكل على مستوى النظام وحلها. يوفر عاكس تخزين الطاقة عكسًا ثنائي الاتجاه، وتحويل التيار، وشحن وتفريغ البطارية. يدير نظام إدارة الشبكة الصغيرة الشبكة الصغيرة بأكملها. يتم التحكم في جميع الملامسات A وB وC بواسطة نظام إدارة الشبكة الصغيرة ويمكن أن تعمل في جزر معزولة. اقطع الأحمال غير الحرجة وفقًا لمصدر الطاقة من وقت لآخر للحفاظ على استقرار الشبكة الصغيرة والتشغيل الآمن للأحمال المهمة.