واجهت شبكة الكهرباء الصينية، العام الماضي، خطر اضطراب كبير عندما تسببت تقلبات طاقة الرياح في شمال غرب البلاد بحالة من عدم الاستقرار على مستوى الشبكة.
ولتجنب تكرار مثل هذه الأزمات مستقبلًا، نجح مهندسون صينيون في تطوير محول ذكي للتيار المستمر بقدرة 750 ميجافولت-أمبير، يُعد الأكبر من نوعه في العالم.
وصُمم هذا المحول للتعامل مع شبكات تعتمد بشكل كبير على طاقة الرياح والطاقة الشمسية، ما يجعله ابتكارًا قادرًا على إعادة صياغة طرق إدارة أنظمة الكهرباء المعتمدة على مصادر الطاقة المتجددة حول العالم.
ووفقًا لتقارير إعلامية، فقد «سجل المحول رقمًا قياسيًا عالميًا باعتباره الأعلى قدرة بين محولات التحويل الفردية في مجال نقل التيار المستمر المرن».
نظام مستقر لنقل كميات ضخمة من الطاقة المتجددة
تحتاج شبكات الكهرباء إلى تحقيق توازن دائم بين العرض والطلب، إذ إن أي خلل طفيف قد يؤدي إلى تغيرات في التردد، وإذا لم تتم السيطرة عليها فقد تتسبب في انقطاعات واسعة النطاق.
وتُعد الطاقة المتجددة، المعتمدة على الظروف الجوية، أكثر تقلبًا من محطات الطاقة التقليدية، ما يجعل التحكم فيها أكثر تعقيدًا. وقد بلغت هذه المشكلة ذروتها في أغسطس الماضي بإقليم شينجيانغ، عندما أدت توليدات الرياح غير المنسقة إلى تذبذبات منخفضة التردد هددت استقرار الشبكة الوطنية.
وتواجه أنظمة النقل التقليدية صعوبة في إدارة هذه التقلبات لمسافات طويلة بسبب محدودية التحكم الدقيق في تدفقات الكهرباء. ولمعالجة ذلك، طورت شركة «تشانغتشو شيديان ترانسفورمر»، التابعة لمجموعة XD الصينية، محولًا مرنًا عالي السعة للتيار المستمر.
ويعمل هذا المحول الذكي على تحويل التيار المتردد القادم من محطات الطاقة والشبكات المحلية إلى تيار مستمر يسري في اتجاه واحد بثبات، ما يرفع كفاءة النقل لمسافات طويلة ويتيح التحكم السريع في تدفقات الطاقة، ويساعد في معالجة تقلبات التردد.
ويتميز التصميم بقدرته على التعامل مع التغيرات السريعة في مدخلات طاقة الرياح والطاقة الشمسية، إلى جانب استخدام أجهزة استشعار بالألياف الضوئية لمراقبة درجات الحرارة الداخلية في الوقت الحقيقي، وأنظمة لإدارة المجالات المغناطيسية تقلل فاقد الطاقة.
وخضع المحول لاختبارات مكثفة في ظروف قاسية شملت محاكاة ضربات الصواعق وعمليات التحويل السريع بين التيار المتردد والمستمر، وأظهرت النتائج استقرار النظام حتى عند تجاوز حدود التصميم المخطط لها.
أول نظام تيار مستمر مرن بجهد فائق
يُعد هذا المحول جزءًا من نظام التيار المستمر عالي الجهد (HVDC)، المصمم لنقل الكهرباء بكفاءة عالية لمسافات طويلة مع فقد أقل للطاقة، وإتاحة تحكم أدق في مسارات التدفق الكهربائي.
وسيُركب المحول ضمن مشروع نقل الكهرباء من الغرب إلى الشرق في الصين، الذي ينقل الطاقة من المقاطعات الغنية بالموارد المتجددة إلى المناطق ذات الطلب المرتفع. ويمتد الخط لمسافة 2,370 كيلومترًا من قانسو إلى تشجيانغ، بطاقة نقل تتجاوز 36 مليار كيلوواط/ساعة سنويًا.
ويُوصف المشروع بأنه أول نظام نقل مرن للتيار المستمر بجهد فائق يجمع بين المسافات الطويلة والسعة الكبيرة والتحكم الفوري في تدفقات الطاقة.
ويشير هذا الإنجاز إلى مستقبل جديد لهندسة شبكات الكهرباء، حيث يعمل الباحثون حاليًا على تطوير شبكات تيار مستمر متعددة الأطراف، قادرة على توجيه الكهرباء ديناميكيًا بين مناطق متعددة، بما يعزز موثوقية الطاقة المتجددة على نطاق واسع.
