دراسة حالة: خدمات دعم التردد في محطات التوليد المشترك مع BVT Sweden

تُعد السويد مثالًا جيدًا على تحوّل المنظومة الكهربائية: من إنتاج أساسي مستقر إلى توليد يعتمد أكثر فأكثر على الأحوال الجوية. تُظهر هذه الحالة، التي أعدّتها BVT Sweden وهي من المصنّعين الذين نمثّلهم، كيف يمكن لمحطات التوليد المشترك للحرارة والكهرباء (CHP) ومحطات التدفئة المركزية الاستعداد فنيًا لتقديم خدمات دعم التردد للشبكة وتحويلها إلى مصدر دخل جديد.

نقطة البداية

على مدى عقود، أدّت محطات الطاقة الكهرومائية السويدية دور الموازن السريع والموثوق لإبقاء الشبكة مستقرة عند 50 هرتز. ومع الدخول الواسع للطاقات المتجددة المتقطعة وتراجع الإنتاج الأساسي، باتت المنظومة تتطلب مرونة أكبر وأزمنة استجابة أقصر مما يستطيع التوليد المائي توفيره.

ما يتطلبه مشغّل الشبكة

لدعم استقرار المنظومة، استحدث مشغّل شبكة النقل السويدي Svenska kraftnät عدة خدمات دعم، لكل منها متطلبات تفعيل خاصة:

• FFR (احتياطي التردد السريع): إجراء تصحيحي عند الانخفاضات العابرة في التردد. تفعيل كامل خلال 1.3 ثانية عند 49.7 هرتز، وخلال 1.0 ثانية عند 49.6 هرتز، وخلال 0.7 ثانية عند 49.5 هرتز.
• FCR-N: يدير تغيّرات التردد العادية. تفعيل خطي تلقائي عند انحراف التردد عن 50 هرتز، وتفعيل كامل خلال 180 ثانية عند انحراف ±0.1 هرتز.
• FCR-D: يدير الانحرافات أثناء التشغيل المضطرب. تفعيل خطي تلقائي بين 49.9 و49.5 هرتز (تنظيم صاعد) وبين 50.1 و50.5 هرتز (تنظيم هابط)، مع تفعيل كامل خلال 30 ثانية.
• aFRR: يخفّف العبء عن احتياطيات FCR-N وFCR-D المفعّلة. تفعيل خطي تلقائي وتفعيل كامل خلال 300 ثانية (5 دقائق).
• mFRR: يخفّف العبء عن الخدمات التلقائية ويُستخدم أساسًا لإدارة الاضطرابات والأحمال الزائدة في شبكة النقل. تفعيل كامل خلال 15 دقيقة.

بالنسبة لمحطة تدفئة مركزية قادرة على إنتاج الكهرباء، تمثّل المشاركة في هذه الخدمات دخلًا إضافيًا مهمًا: إذ تبلغ قيمة السوق السويدية حاليًا نحو 3 إلى 3.5 مليار كرونة سويدية (SEK)، ويُتوقع أن تواصل النمو.

الحل الفني: صمام تجاوز التوربين

للتأهل لهذه الخدمات، يجب أن تكون المحطة مهيأة فنيًا: إذ يجب أن يبدأ إنتاج الكهرباء أو يتوقف خلال دقائق. ولما كان الوسيط الطاقي هو البخار، فإن جميع مكوّنات الدائرة يجب أن تتحمل مرونة أكبر بكثير. والمكوّن الأكثر أهمية هو صمام تجاوز التوربين، الذي يُركّب عادةً بالتوازي مع التوربين البخاري ويغذي مكثف التدفئة المركزية مباشرة.

صمام تكييف البخار BVT-TB، بنسخته ذات نطاق التحكم الموسّع، هو نظام صمام تحكم مصمّم لأعلى المتطلبات في السوق اليوم:

• نطاق تحكم واسع بفضل نظام مزدوج لحقن مياه خفض الحرارة.
• أفضل أداء في السوق عند التدفقات المنخفضة جدًا.
• يجمع بين مزايا فوهات الرش ذات النابض والفوهات المدعومة بالبخار.
• جسم صمام مطروق بالكامل، مصنوع في السويد.

النتائج

طُبّق حل BVT Sweden للتحكم في الحرارة عند الحد الأدنى للتدفق بنجاح في عدة محطات تدفئة مركزية. وبفضله تستطيع محطات CHP تلبية المتطلبات الفنية الصارمة لخدمات دعم التردد، مع تعظيم إيراداتها وخفض انبعاثاتها والمساهمة في إمداد طاقي أكثر استقرارًا ومرونة.

ما يمكن تطبيقه في منشآت أخرى

• تحديد الخدمة التي تناسب الديناميكية الفعلية للمحطة: فالاستجابة خلال ثوانٍ (FFR وFCR-D) تختلف كثيرًا عن الاستجابة خلال دقائق (aFRR وmFRR).
• مراجعة دائرة البخار بأكملها لا التوربين فقط: فكل مكوّن يجب أن يتحمل التشغيل والإيقاف وتغييرات الحمل المتكررة.
• إيلاء اهتمام خاص لتجاوز التوربين وخفض حرارة البخار، إذ يجب أن يتحكما في الحرارة بدقة حتى عند التدفقات المنخفضة جدًا.
• احتساب دعم التردد مصدرًا للدخل عند تقييم جدوى أي عملية تحديث.

عن BVT Sweden

تقوم BVT Sweden، ومقرها في Säffle، بتطوير وتصنيع صمامات لمحطات توليد الكهرباء حول العالم. وتصمّم وتصنّع أنظمة تحكم متكاملة وتقدّم حلولًا شاملة تتضمن التركيب وحسابات الأنابيب وتصميم الأنظمة. وتُعد تيكنوفنت الموزّع الرسمي لها في إسبانيا.

المصدر: BVT Sweden – Frequency Support Services

تواصل مع تيكنوفنت للحصول على استشارة مجانية وشخصية