ماذا تعلمنا 5 برامج ربط مرنة عن مستقبل الوصول إلى الشبكة

كانت قائمة الانتظار الخاصة باتصال الشبكة الجديدة إجراءً شكليًا. اليوم، في بعض الاقتصادات الأكثر تقدمًا في العالم، أصبح هذا حاجزًا متعدد السنوات أو مستحيلًا تمامًا. الربط المرن هو إجابة الصناعة. إليك ما ينجح وما لا ينجح وما يمكن أن تتعلمه الولايات المتحدة من أوروبا وأستراليا.

لماذا يوجد ترابط مرن

لم يتم تصميم البنية التحتية للشبكة أبدًا لما نطلبه منها اليوم. يُطلب من شبكات التوزيع التي يعود تاريخها إلى عقود استيعاب الملايين من أجهزة شحن المركبات الكهربائية والألواح الشمسية على الأسطح والمضخات الحرارية والأحمال التجارية، غالبًا دفعة واحدة.

الحل التقليدي هو بناء المزيد من الشبكة. قم بتشغيل الكابلات الجديدة. قم بترقية المحطات الفرعية. يستغرق ذلك من 5 إلى 10 سنوات ويكلف المليارات.

وفي الوقت نفسه، لا يمكن أن يتوقف انتقال الكهرباء مؤقتًا. الشاحنات الكهربائية والحافلات والبنية التحتية للشحن جاهزة ومتاحة. إن التكلفة الإجمالية لملكية الكهرباء تتساوى بالفعل مع الديزل أو البنزين في بعض البلدان.

وعلى الصعيد العالمي، فإن الأساطيل جاهزة للاستثمار في الأصول المستقبلية ولكنها محجوبة بسبب شبكات الطاقة المزدحمة. لكن الانتظار لسنوات لبدء تشغيل المواقع أو الدفع مقابل ترقيات الشبكة ليس خيارًا.

يوفر التوصيل المرن صفقة مختلفة: الاتصال أسرع وأرخص اليوم، مقابل قبول حدود ديناميكية لمقدار الطاقة التي يمكنك سحبها (أو تصديرها) في أوقات إجهاد الشبكة. يحصل العميل على حق الوصول. يكتسب مشغل الشبكة رافعة يمكنه سحبها عندما يكون النظام تحت الضغط. يفوز الجميع، طالما أن الحدود قابلة للتنبؤ بها وقابلة للتنفيذ وعادلة.

هذه هي النظرية. يختلف الإعدام بشكل كبير حسب الدولة. والاختلافات مفيدة.

خمسة برامج تستحق الفهم

دعونا نتعمق أكثر في البرامج الخمسة الرائدة من الولايات المتحدة وألمانيا والمملكة المتحدة وهولندا وأستراليا.

PG&E FlexConnect - الولايات المتحدة

يعيش منذ عام 2023

فليكس كونيكت هو برنامج الربط المرن الأكثر وضوحًا في الولايات المتحدة. تحت FlexConnect، يمكن للعملاء التجاريين والصناعيين (مستودعات الأسطول والمرافق اللوجستية ووكالات النقل) الحصول على اتصال بالشبكة أسرع وبتكلفة أقل بدلاً من التوصيل البيني القياسي، مقابل قبول حدود التحميل الديناميكية التي يتم تسليمها عبر IEEE 2030.5 شيب بروتوكول.

يمكن أن تتغير الحدود على أساس اليوم السابق أو في الوقت الفعلي. يؤدي عدم الامتثال إلى تقليص الاتصال بالكامل.

ما يجعل FlexConnect جديرًا بالملاحظة هو خصوصية البروتوكول الخاص به. IEEE 2030.5 شيب هو معيار ناضج وآمن عبر الإنترنت مصمم للتواصل بين المرافق والعملاء. من خلال تكليفها بذلك، أنشأت PG&E شريطًا تقنيًا واضحًا تحتاج أنظمة إدارة الطاقة إلى تلبيته.

العقبة في تزويد الأسطول بالكهرباء ليست الأجهزة. إنها قابلية التشغيل البيني للبرامج.

دكتور إنغ. جوناس شلوند، كبير مسؤولي المشتريات في Ampcontrol حول تحقيق شهادة IEEE 2030.5 CSIP

تكمن قيود FlexConnect في جغرافيتها: إنه برنامج أداة مساعدة واحدة. لا يزال مشغل الأسطول الذي لديه مستودعات عبر ولايات متعددة يواجه أطرًا مجزأة اليوم. لكن PG&E وضعت تاريخياً سوابق تتبعها المرافق الأمريكية الأخرى.

§ 14a EnWG - ألمانيا

يعيش منذ عام 2024

اتخذت ألمانيا نهجًا مختلفًا جوهريًا: فقد جعلت الترابط المرن هو القانون. § 14a من قانون صناعة الطاقة يتطلب من كل مشغل لنظام التوزيع (DSO) تقديم رسوم شبكة مخفضة للعملاء الذين يسمحون بتقليص الأحمال التي يمكن التحكم فيها والتي تزيد عن 4.2 كيلو واط أثناء أحداث إجهاد الشبكة. هذا ليس اشتراكًا. يخضع كل أصل مؤهل في توصيلات الجهد المنخفض في ألمانيا لهذا الإطار. من أجل أساطيل شاحنات الميل الأخير الاتصال في جهد منخفض، §14a حقيقية وذات صلة.

تتمثل ميزة التفويض التشريعي في التوحيد القياسي: يعمل كل DSO ألماني وفقًا لنفس القواعد، مما يبسط بشكل كبير عبء الامتثال للمشغلين الوطنيين. القيد هو أن القانون يحدد منطق التقليص مركزيًا بدلاً من السماح لظروف الشبكة المحلية بدفع المزيد من الاستجابات الفردية.

مستودعات الأسطول الكبير (الشاحنات أو الحافلات الشحن عند 150 كيلو واط وما فوق) يتم توصيله عالميًا تقريبًا عند جهد متوسط وضعها خارج نطاق §14a. إن الجانب الذي يؤثر فيه إطار عمل ألمانيا على المستودعات الأكبر هو على جانب التوليد. تحت في-أر-ن 410، أي موقع يحتوي على طاقة شمسية أو تخزين أعلى من 135 كيلو واط بجهد متوسط يتطلب شهادة قواعد EZA (قواعد موقف سيارات). EZA-regler عبارة عن وحدة تحكم في اتصال الشبكة تقوم بتنفيذ نقاط ضبط الطاقة النشطة والمتفاعلة لـ DSO في الوقت الفعلي.

المعنى العملي هو أن EZA-Regler و إدارة الطاقة يجب أن يعمل النظام بالتنسيق. إذا قام DSO بتقليص تصدير الطاقة الشمسية أثناء تحسين نظام الشحن مقابل افتراضات الاستهلاك الذاتي، فإن النظامين يعملان ضد بعضهما البعض. تمنع طبقة إدارة الطاقة الموحدة مثل Ampcontrol هذا التعارض.

إدارة الأحمال النشطة - المملكة المتحدة

يعيش منذ عام 2023

يعمل نهج المملكة المتحدة للربط المرن من خلال مزيج من إدارة الشبكة النشطة مخططات (ANM) التي تديرها DSOs. إنها اتفاقيات اتصال تتاجر بمخاطر التقليص من أجلها أسرع وأرخص الوصول إلى الشبكة، يشبه إلى حد كبير فليكس كونيكت. يمكن لـ DSOs إدارة تدفق الطاقة عن بُعد وضبط السعة للبقاء ضمن معايير التشغيل الآمنة.

بالنسبة للأساطيل التجارية القائمة على المستودعات التي تشحن بين عشية وضحاها، يمكن أن تقدم DSOs قدرات استيراد مختلفة في أوقات مختلفة. ويؤدي ذلك إلى فتح سعة أكبر بين عشية وضحاها عندما يكون الطلب على الشبكة منخفضًا، مع تقييد السحب النهاري. هذا النهج مشابه لما تفعله FlexConnect في الولايات المتحدة، على الرغم من أنه يتم تقديمه من خلال اتفاقيات DSO الثنائية بدلاً من بروتوكول موحد.

كانت ANM موجودة لفترة أطول، لكن المخاطر التجارية تغيرت بشكل كبير في أبريل 2023، عندما أدى إصلاح مكتب أسواق الغاز والكهرباء (Ofgem) إلى إزالة تكاليف التعزيز الأولية من عملاء الطلب. تقوم DSOs الآن إلى حد كبير بتمويل تعزيز الشبكة المطلوبة لاتصالات الطلب الجديدة، مما أدى إلى خفض تكاليف المشروع بشكل كبير للعديد من المشغلين. أخبار الأسطول أبلغت عن حالة أسطول تجاري، حيث انخفضت تكاليف الاتصال من 640,000 جنيه إسترليني إلى 130,000 جنيه إسترليني نتيجة لذلك.

يتمثل الحد من إطار عمل المملكة المتحدة في التجزئة: كل من مكاتب DSOs الستة تدير مخطط ANM الخاص بها بعملياتها الخاصة ومتطلباتها الفنية وبيانات السعة. لا توجد منصة وطنية مكافئة لـ GOPACS (انظر القسم أدناه)، لا يوجد بروتوكول موحد يعادل IEEE 2030.5، ولا توجد نقطة دخول واحدة لمشغل أسطول متعدد المواقع.

إدارة الازدحام - هولندا

التحجيم منذ عام 2022

تواجه هولندا مشكلة تجعل تحديات الشبكة في كل بلد آخر تبدو قابلة للإدارة: في بعض المناطق، لا تتوفر الاتصالات الجديدة ببساطة. ليس بطيئًا. غير متاح. تعاني الشبكة الهولندية من أسوأ ازدحام في أوروبا، وهي نتاج اعتماد سريع للغاية للطاقة الشمسية والمركبات الكهربائية في بلد صغير متصل بكثافة.

يتم تشغيل الاستجابة، وهي إدارة الازدحام، من قبل DSOs لياندر وإنيكسيس وستيدين. يتم تداول المرونة محليًا لتحرير السعة في المناطق المقيدة. على نحو متزايد، هناك حاجة إلى اتصالات جديدة كبيرة للمشاركة بدلاً من الدعوة إليها.

تعمل الآلية من خلال GOPACS، وهي منصة مشتركة يديرها جميع مشغلي الشبكات الهولنديين. عندما يتنبأ DSO بالازدحام في منطقة معينة، فإنه ينشر طلبًا على GOPACS يحدد النافذة الزمنية والمنطقة والسعة المطلوبة. يستجيب مالكو الأصول المرنون أو المجمّعون بعروض أسعار بحجم السعر. تقوم GOPACS بمطابقة العطاءات وتعوض الحلول الأقل تكلفة.

يمكن للمشاركين المشاركة من خلال عقود الحد من السعة المتفق عليها مسبقًا لتحقيق إيرادات يمكن التنبؤ بها، أو من خلال عروض إعادة الإرسال اللحظية لمزيد من المكاسب التجارية. إن حمولة الشحن الكبيرة التي يمكن التحكم فيها هي بالضبط نوع الأصول المؤهلة. وهذا يجعل مستودعات الأسطول الهولندي في وضع جيد لتحقيق الدخل من المرونة التي تديرها بالفعل لأسباب تشغيلية.

تعتبر هولندا، بأكثر الطرق غير المريحة، بمثابة معاينة للمكان الذي تتجه إليه الأسواق الأخرى. الازدحام حاد جدًا لدرجة أن الوصول إلى الشبكة أصبح ميزة تنافسية و المرونة هي أحد أصول الأعمال. يتمتع العملاء الصناعيون الذين يمكنهم إظهار المرونة بميزة في تأمين الاتصالات على الإطلاق.

مغلفات التشغيل الديناميكية - أستراليا

رائدة منذ عام 2021

مغلفات التشغيل الديناميكية (DoES) هي الأكثر تقنيًا مفهوم متقدم في مجال الربط المرن عالميًا، وهم يأتون من أستراليا.

الفكرة الأساسية: بدلاً من تطبيق حد تحميل على مستوى الشبكة أو على مستوى المنطقة، يتلقى كل موقع مغلف الاستيراد والتصدير الفردي الخاص به في الوقت الفعلي المحسوب من ظروف الشبكة المحلية الفعلية. يحصل الموقع الموجود في وحدة التغذية ذات التحميل الخفيف على غلاف كبير. يصبح الموقع الموجود في نهاية وحدة التغذية المجهدة بالفعل أكثر إحكامًا. تتحرك الحدود باستمرار بناءً على ما تحتاجه الشبكة فعليًا في تلك اللحظة، في ذلك الموقع.

‍

تعمل Ausgrid و SA Power Networks على تطوير هذه القدرة منذ حوالي عام 2021. تحقق DoES أفضل استخدام ممكن لسعة الشبكة المتاحة دون الإفراط في تقييد الأصول التي تحتوي على مساحة أمامية. إنها تخلق إشارة أكثر دقة للعملاء حول أين ومتى تكون المرونة مطلوبة بالفعل. كما أنها تتيح مستقبلًا يتم فيه تسعير الوصول إلى الشبكة وتخصيصه بشكل ديناميكي بدلاً من السماح به بشكل ثابت.

القيد هو التعقيد التقني. تستفيد أستراليا من نظام إدارة الشبكة الصغير نسبيًا الذي جعل من السهل اعتماد مناهج تقنية طموحة. ومع ذلك، فإن تنفيذ أنظمة التشغيل الموحدة على نطاق واسع يتطلب خطوط بيانات في الوقت الفعلي ونمذجة شبكية متقدمة وبنية تحتية للبرامج لا تمتلكها معظم المرافق حتى الآن.

هل تمثل نقطة نهاية منطقية لما تقوم به FlexConnect اليوم. فهمها هو فهم إلى أين تتجه هذه الصناعة.

ماذا تعلمنا

هولندا وأستراليا هما القائدان

دفعتهم الضرورة والطموح الفني، على التوالي، إلى دفعهم بشكل أسرع. لم يكن لدى هولندا أي خيار سوى بناء أسواق مرونة محلية متطورة عندما أصبحت الاتصالات غير متوفرة. كانت لدى أستراليا شهية مؤسسية لمتابعة إدارة الشبكة الفردية في الوقت الفعلي بينما كان الآخرون لا يزالون يفكرون في كتل التقليص الإجمالية. تدير الولايات المتحدة وألمانيا والمملكة المتحدة برامج جادة. ولكن بمستوى أقل من التطور.

ما الذي يعمل بشكل جيد

تختلف جميع البرامج الخمسة اختلافًا كبيرًا في الآلية وتوقيت الإشارة والبروتوكولات والقيمة.

ومع ذلك، تظهر العديد من عناصر التصميم باستمرار في البرامج الرائدة. إليك ما يعمل جيدًا:

بروتوكولات تقنية واضحة. حددت البرامج التي تعمل كيفية اتصال الأداة بمعدات العميل. IEEE 2030.5 في الولايات المتحدة، متطلبات الاتصال المحددة في ألمانيا.

عواقب حقيقية لعدم الامتثال. تصبح برامج المرونة بدون أسنان اختيارية. مخاطر تقليص FlexConnect، والمشاركة الإلزامية لألمانيا، والآثار المترتبة على وصول هولندا: هذه تخلق حافزًا حقيقيًا للامتثال.

القدرة على التنبؤ للعملاء. لا يمكن لمشغلي الأساطيل، على وجه الخصوص، تشغيل عمليات الشحن وفقًا لقواعد غير محددة. البرامج التي تكتسب زخمًا تجاريًا هي تلك التي لديها قواعد واضحة حول كيفية تعيين الحدود، ومقدار الإشعار المقدم، وما يحدث عندما تتغير.

قيمة التعويض أو الوصول. سواء من خلال رسوم الشبكة المخفضة (ألمانيا) أو الاتصالات السريعة (الولايات المتحدة والمملكة المتحدة)، أو الوصول غير المتاح بطريقة أخرى (هولندا)، يشارك العملاء عندما يكون هناك شيء مناسب لهم.

ما الذي لا يعمل

برامج تطوعية بدون طلب أساسي. تكافح برامج المرونة التي تعتمد كليًا على المشاركة التطوعية لبناء السيولة التي تحتاجها للعمل. بدون الكتلة الحرجة من الأصول المشاركة، لا يمكن لمشغلي الشبكة الاعتماد على الآلية.

تجزئة البروتوكول. الولايات المتحدة هي أوضح مثال: كل مرفق يصمم متطلبات الاتصال الخاصة به وإطار الامتثال يعني أن مشغل الأسطول الذي يمتد عبر مناطق متعددة يواجه نظامًا تقنيًا وقانونيًا مختلفًا في كل مستودع. يعد هذا عائقًا حقيقيًا أمام توسيع نطاق كهربة الأسطول التجاري، وسيتطلب الأمر توحيد الصناعة لحلها.

تقليص بحجم واحد يناسب الجميع. يتجاهل التقليص المسطح المطبق عبر منطقة بأكملها حقيقة أن سعة الشبكة تختلف من وحدة التغذية إلى وحدة التغذية والمحول حسب المحول. يعتبر نهج وزارة الطاقة في أستراليا أكثر تعقيدًا، لكنه أكثر دقة. والدقة مهمة عندما تحاول تحقيق أقصى استفادة من البنية التحتية الحالية.

‍

Ampcontrol عبارة عن منصة لشحن أسطول الطاقة والمركبات الكهربائية حاصل على شهادة IEEE 2030.5 CSIP ومصممة للعمل في إطار برامج الشبكة الديناميكية مثل PG&E FlexConnect أو §14a EnWG أو ANL أو إدارة الازدحام أو DoES.

‍