بناء مستقبل مرن: لماذا يُعد تحديث الشبكة الكهربائية أمرًا مهمًا لكهرباء الصناعة

مع تحول الصناعات نحو الكهرباء، تصبح الشبكة الكهربائية الحديثة ضرورية للتعامل مع مشهد الطاقة المتغير. وإن ترقية الشبكة تعني السعي لتحسين الموثوقية وزيادة الكفاءة وتعزيز المرونة وتحقيق مقاومة أفضل. ويمكن لهذه التحسينات بدورها أن تقلل من انقطاعات التيار الكهربائي وتقلل من الهدر والتكاليف وتستوعب مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة. ومن خلال تحديث الشبكة، يمكن للصناعات الوصول إلى إمدادات طاقة موثوقة وغير منقطعة، وتحسين استهلاك الطاقة، والتعافي السريع من انقطاعات الطاقة.

ومع تزايد الطلب على الطاقة، وتكرار الظواهر الجوية القاسية، وتطور التهديدات السيبرانية، أصبح من الضروري اعتماد شبكات رقمية قائمة على البيانات أكثر من أي وقت مضى. لكن لا تشترك كل شركات مرافق الخدمات في هذا الشعور بالإلحاح تجاه هذا المسعى.

وجدت دراسة جديدة من معهد IBM لقيمة الأعمال (IBV) أن مرافق الخدمات تستثمر في المتوسط 9.8% من إيراداتها في جهود تحديث الشبكة. ومن المشجع أن جميع المسؤولين التنفيذيين المشمولين بالاستطلاع قالوا إن لديهم استراتيجية وخطة تنفيذية جاهزة. ولكن على الرغم من هذا الاستعداد، تختلف وتيرة التقدم بشكل كبير.  ومن المثير للقلق أن 21% من المستجيبون يزعمون أن شركاتهم لم تحرز تقدمًا، ما يحد من قدرتها على دعم التحول إلى الطاقة النظيفة والحفاظ على شبكة موثوقة وميسورة التكلفة وآمنة. ومن الواضح أن الشركات تتحرك بوتيرات مختلفة وتتبنى أساليب متنوعة عند اعتماد التقنيات الجديدة التي تعزز الكفاءة.

حدد الاستطلاع أربع مجموعات مميزة تظهر في صناعة مرافق الخدمات بناءً على استراتيجيات تحديث الشبكة الخاصة بها:

·       يمثل المدمجون الرواد 14% من إجمالي العدد المشمول بالاستطلاع وهم الأكثر تقدمًا في تحديث الشبكة. وإنهم يتفوقون في القدرات مثل محاكاة أداء الشبكة، وتنسيق الشبكات ثنائية الاتجاه، ووضع معايير التكامل، مما يميز بوضوح قدرتهم على التكيف مع متطلبات الطاقة الحديثة. فإنهم أقل تقدمًا في استخدام الأصول ذاتية المراقبة للحد من انقطاع الخدمة وتلف الأصل وفي دمج البنية التحتية للقياس المتقدم 2.0 (AMI) مع أنظمة التواصل مع العملاء بإدارة الانقطاع الآلي.

·       يُشكل محسنو الطاقة 21% من إجمالي العدد المشمول بالاستطلاع ويعطون الأولوية لإدارة وتحسين استهلاك الطاقة من خلال التقنيات المتقدمة. وإنهم يُظهرون التزامًا قويًا بالاستجابة للطلبات، مع فهم قوي لكيفية دمج البنية التحتية للقياس المتقدم. ومع ذلك، فإنهم أيضًا أقل تقدمًا في تنفيذ الشبكات ثنائية الاتجاه، مما يعكس وجود فجوة في مستوى تطورهم التكنولوجي.

·       تشكل موصلات الطاقة أكبر مجموعة، حيث تبلغ 35% من إجمالي العدد المشمول بالاستطلاع. وإنها تتفوق في إنشاء الاتصال والوظائف التشغيلية داخل شبكات الطاقة، وتُظهر قوة في ربط أنظمة (DER) بأنظمة الشبكة. ومع ذلك، فإنها تتطلب تحسينات في بنيتها التحتية الرقمية والأتمتة. ويشير تكامل الأصول الذكية إلى وتيرة اعتماد أبطأ في تبني جوانب الاتصال وإدارة البيانات في الشبكات الذكية.

·       يمثل أصحاب الإنجازات المتوسطة 29% من إجمالي العدد المشمول بالاستطلاع ويُظهرون تقدمًا جيدًا في تلبية مرونة الطلب، لكن يتفوق نظرائهم عليهم في تبني ودمج التقنيات المتقدمة.

ومن خلال تحديد المجموعة التي تشبههم أكثر وفهم السلوكيات والاستراتيجيات والإجراءات الخاصة بها، يمكن لشركات مرافق الخدمات اتخاذ قرارات أكثر وعيًا وتكييف استراتيجياتها بما يتناسب مع ذلك.

وعلى الرغم من مشهد الأفق المتباين هذا، هناك ثلاثة أهداف رئيسية يجب السعي لتحقيقها لتصبح المجموعة جاهزة للمستقبل.

1. زيادة المرونة والموثوقية

يتطلب بناء مرونة الشبكة نهجًا شاملاً لتعزيز قدرتها على منع الأعطال أو الاضطرابات واكتشافها وإصلاحها. وتشمل الأساليب الرئيسية التحكم الذاتي في الشبكة وتحسينها، والتواصل والتكامل بين الشبكات، وإدارة الأحمال المرنة باستخدام أدوات مثل التسعير الديناميكي أو الاستجابة للطلب. على سبيل المثال، تثبت الاستثمارات في التحليلات التنبؤية وتحسين الجهد/القدرة التفاعلية Volt/VAR (VVO)، على سبيل المثال، أهميتها لتحقيق استقرار الشبكة وكفاءتها. يُتيح التواصل، المدعوم من أنظمة إدارة التوزيع المتقدمة (ADMS) وكشف الأعطال، تحقيق تقدم كبير في المراقبة والتحكم اللحظيين. وأخيرًا، تعتبر برامج التسعير الديناميكي وبرامج الاستجابة للطلب فعالة في تنظيم استخدام الطاقة. والجدير بالذكر أن 82% من شركات التكامل الرائدة تستخدم التسعير في الوقت الفعلي، مقارنةً بنصف نظرائها فقط.

2. تسريع التحول إلى الطاقة النظيفة

ولتسريع انتقال الطاقة النظيفة، يجب أن تكون مرافق الخدمات قادرة على إدارة فترات انقطاع الطاقة المتجددة. وتظهر مجموعة من التقنيات لمعالجة التباين. وتتكيف إدارة التوليد المرنة، على سبيل المثال، مع التقلبات باستخدام مصادر سريعة الاستجابة وتخزين الطاقة لتحقيق الاستقرار. يتطلب التكامل واسع النطاق للطاقة المتجددة أيضًا قدرة شبكة محسنة، وتحليل بيانات في الوقت الحقيقي، ومراقبة مستمرة. ويساعد دمج موارد الطاقة الموزعة (DER) في تعزيز مرونة الشبكة، حيث تعتمد حوالي 60% من مرافق الخدمات التواصل الموحد. كما تظهر تقنية سلسلة الكتل لتمكين تداول الطاقة على مستوى التوزيع.

3. تحسين التميز التشغيلي

يُعد التميز التشغيلي الأساس لتحسين كفاءة الشبكة، واستخدام الأصل، وأداء النظام الكلي. تلعب أدوات التخطيط الاستراتيجي ونمذجة الطلب دورًا مهمًا في إدارة ازدحام الشبكة. وفي الوقت نفسه، يُعزز دمج توقعات المناخ والطقس إدارة مصادر الطاقة المتجددة. تُعد المراقبة المستمرة للأصول، والأتمتة، والصيانة أمرًا حيويًا للحفاظ على بنية الشبكة التحتية، حيث تساعد المتابعة اللحظية والتنبيهات الآلية في منع الأعطال المكلفة. وفقًا لهذا الاستطلاع، فإن ما يقرب من ثلثي مرافق الخدمات تقوم بالفعل بإنشاء توقعات بفشل الأصول لتقييم تأثير الأعطال على أداء الشبكة.

إن العاملان الرئيسيان اللذان يعدان حاسمين لدفع تحديث الشبكة هما تطوير غرف التحكم المتقدمة وابتكار أساليب عمل جديدة. يعمل كلا الابتكارين على تعزيز صناعة القرار وتحسين أداء الشبكة.

تستخدم غرفة التحكم المستقبلية تقنيات متقدمة وأنظمة بيانات، مدمجة بين AMI، وإنترنت الأشياء (IoT) وSCADA لإدارة الشبكة في الوقت الحقيقي. يعزز الوعي بالوضع الحالي والتكوينات الديناميكية وتكامل موارد الطاقة الموزعة (DER) مع الأطراف الثالثة سرعة الاستجابة، ويحسن استخدام الموارد، ويُعزز إدارة تخزين الطاقة.

ولكن على المستوى الأساسي، تقوم مرافق الخدمات بتحديث الشبكات من خلال الاستثمار في المهارات المتخصصة لتكنولوجيا المعلومات والتشغيل، وتعزيز التعاون بين التخصصات المختلفة، وتشجيع ثقافات قائمة على البيانات. وتلعب برامج التدريب والإرشاد دورًا مهمًا في تعزيز الخبرة في التحليلات، والأمن السيبراني، ودمج مصادر الطاقة المتجددة. وبدورها، تساعد الخبرة المعززة في ضمان العمليات بكفاءة وإدارة الوقت الحقيقي من خلال شبكات اتصالات متقدمة.

يوفر استخدام الذكاء الاصطناعي، وخاصةً الذكاء الاصطناعي الوكيل ونموذج الأساس للسلاسل الزمنية، بعدًا جديدًا لغرفة التحكم المتقدمة وشبكة الشفاء الذاتي مع مرور الوقت.

ويُعد تحقيق شبكة حديثة وقابلة للتكيف رحلة تتطلب التقدم المستمر، والتخطيط القوي، والتنفيذ الاستراتيجي للاستراتيجيات السابقة. ويمكن أن تساعد هذه الخطوات الثلاثة مرافق الخدمات على المُضي قدمًا في رحلة تحديث الشبكة:

1. تعزيز مرونة الشبكة من خلال التقنية والأتمتة، بما في ذلك المراقبة الفورية، وأنظمة الإصلاح الذاتي، ومنصات الاستجابة للطلب، والتعاون الأمن السيبراني.

2. تعزيز مرونة الطاقة لإدارة التباين المتجدد بشكل أفضل. استثمر في التخزين الهجين، والشبكات الصغيرة، والبروتوكولات الموحدة، والبنية التحتية للسيارات الكهربائية، وتحليلات الذكاء الاصطناعي لتعزيز القدرة على التكيف والاستقرار في الشبكة.

3. تهيئة الشبكة للمستقبل لتعزيز سهولة الاستخدام والكفاءة وتوفر الأصول. استخدم التوأم الرقمي، والخوارزميات التنبؤية، وإنترنت الأشياء (IOT)، والذكاء الاصطناعي، والبيانات اللحظية لتحسين الشبكة، والمرونة، وكفاءة التكلفة.

في النهاية، يُعد تحديث شبكات الكهرباء مسؤولية جماعية تتطلب التعاون والابتكار ورؤية مشتركة لمستقبل آمن ومستدام في مجال الطاقة. ومن خلال اتخاذ إجراءات حاسمة الآن، يمكن لمرافق الخدمات أن تمهد الطريق لشبكة أكثر مرونة ومرونة تلبي احتياجات مستهلكي الطاقة في المستقبل.

لقراءة الدراسة بالكامل، قم بتنزيلها من هنا.