وصف البحث
تُعد الشبكات المصغرة الهجينة القائمة على مصادر الطاقة المتجددة حلاً عملياً متزايد الأهمية لتوفير كهرباء موثوقة ومستدامة للمناطق النائية. ومع ذلك، فإن العديد من دراسات التخطيط تغفل الآثار طويلة الأمد لتدهور أداء البطاريات وتأثير تغير ظروف التشغيل على أداء النظام. تطور هذه الدراسة نموذجاً رياضياً متكاملاً للتخطيط الفني والاقتصادي لشبكة مصغرة مكتفية ذاتياً تعتمد على مزيج من الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)، وطاقة الرياح (WT)، ومولدات الديزل (DG)، وأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS)، وذلك باستخدام بيانات فعلية (ساعية) للأرصاد الجوية والطلب على الطاقة في منطقة "المنيا الجديدة" بمصر. يدمج هذا الإطار متغيرات عدة ضمن تقييم شامل، تشمل تذبذب موارد الطاقة المتجددة، وتدهور البطاريات، وقيود الموثوقية، والعوامل البيئية، وتقييم حالات عدم اليقين. ويحدد النهج المقترح تكويناً للنظام يحقق توازناً بين موثوقية الإمداد، والأداء الاقتصادي، ونسبة مساهمة الطاقة المتجددة، واستدامة التخزين على المدى الطويل. وقد حقق التكوين الأمثل تكلفة للطاقة (COE) تبلغ 0.1545 دولار/كيلوواط-ساعة وتكلفة حالية صافية تناهز 4.5 مليون دولار، مع الحفاظ على مساهمة للطاقة المتجددة بنسبة 79.43%. كما حقق النظام احتمالاً منخفضاً لفقدان إمدادات الطاقة (LPSP) بلغ 0.00593، وكمية سنوية متوقعة للطاقة غير المجهزة (EENS) بلغت 13,516.52 كيلوواط-ساعة. وأدى التكوين الناتج إلى تقليل الاعتماد على توليد الطاقة بالديزل وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية إلى 483.05 طن/سنة. وتم دمج نموذج للبطارية يأخذ في الاعتبار تدهور الأداء لتمثيل سلوك التخزين طويل الأمد، مما أسفر عن عمر تشغيلي تقديري للبطارية يبلغ حوالي 12.16 سنة وفقاً لافتراضات التشغيل المعتمدة. علاوة على ذلك، أُجري تحليل حساسية حتمي لتقييم تأثير المعايير الاقتصادية ومعايير النظام الرئيسية على الأداء الفني والاقتصادي للشبكة المصغرة المقترحة. وبشكل عام، تبرز النتائج فعالية وإمكانات تطبيق الإطار المقترح -الذي يراعي تدهور البطاريات ويتعامل مع حالات عدم اليقين- في دعم تخطيط الشبكات المصغرة الهجينة الموثوقة والمستدامة اقتصادياً.
