چگونه VPPها شکنندگی شبکههای صنعتی را از میان میبرند؟؛
نیروگاههای مجازی، آینده سود فولادسازان
گذر به عصر کربنزدایی، مفهوم پایداری شبکه را از “تولید متمرکز” به سمت “انعطافپذیری هوشمند” سوق داده است. گزارشهای استراتژیک وزارت انرژی آمریکا و مکنزی نشان میدهد “نیروگاههای مجازی” (VPP) با آزادسازی پتانسیل تجمیع منابع پراکنده، کلید کاهش هزینههای ۱۰ میلیارد دلاری در مدیریت پیکبار هستند. در این میان، صنایع فولادی با بهرهگیری از انعطافپذیری عملیاتی کورههای قوس الکتریکی، فراتر از یک مصرفکننده، به بازیگر فعال شبکه تبدیل میشوند؛ رویکردی که پیشرانهای صنعت نظیر فولاد مبارکه را قادر میسازد با تجاریسازی ظرفیتهای پنهان انرژی، دپارتمانهای فنی را به مراکز نوین ارزشآفرین و ضدشکننده بدل کنند.
به گزارش پایگاه خبری «معدن نامه»، در چشمانداز گذار به سیستمهای نوین مدیریت منابع، وزارت انرژی ایالاتمتحده در گزارش جامع مسیرهای تجاریسازی، نیروگاههای مجازی (VPP- (Virtual Power Plant را گزینهای استراتژیک برای آینده انرژی معرفی کرده است. فشار فزاینده بر شبکههای برق ناشی از رشد تقاضا و روند برقیسازی، نیاز به ارتقای زیرساختهای انتقال و توزیع را دوچندان کرده است. نیروگاههای مجازی با تجمیع منابع پراکنده توزیع انرژی، از جمله باتریها، تجهیزات تجاری و بارهای صنعتی، ظرفیت بالایی برای متعادلسازی عرضه و تقاضا ایجاد میکنند
برای درک بهتر این ساختار یکپارچه، شکل ۱ معماری اتصال منابع پراکنده مسکونی، تجاری و بهویژه عملیات صنعتی را به شبکه هوشمند نیروگاه مجازی نشان میدهد. بر اساس ارزیابیها، توسعه ۸۰ تا ۱۶۰ گیگاوات ظرفیت از طریق این شبکهها تا سال ۲۰۳۰، توانایی کاهش هزینههای سالانه شبکه را تا ۱۰ میلیارد دلار به همراه دارد و رویکردی مطلوب برای مدیریت پیک بار ارزیابی میشود [1].
با افزایش نفوذ انرژیهای تجدیدپذیر در سبد تولید، شبکههای توزیع با عدم قطعیتها و چالشهای جدی در زمینه عدم تعادل انرژی مواجه شدهاند. بررسیهای مؤسسه مشاوره مکنزی در بازارهای پیشرو انرژی اروپا، نیروگاههای مجازی را در خط مقدم ایجاد انعطافپذیری شبکه قرار میدهد. در این ساختار، بازیگران و پلتفرمهای مستقل بازار قادرند برنامههای زمانبندی انرژی و خدمات تعادلبخش مجموعهای از منابع پراکنده را بهصورت هماهنگ مدیریت کنند. توسعهدهندگان این فناوری با مدیریت بارهای پراکنده در مقیاس گیگاوات، موفق شدهاند نوسانات ناشی از تولید خورشیدی و بادی را تا حد زیادی پوشش دهند. این شبکههای هوشمند با ایجاد تعادل لحظهای، پایداری ساختار توزیع را پشتیبانی کرده و امکان ادغام ایمن منابع تجدیدپذیر را در مقیاسهای کلان فراهم میآورند [2].
حفظ پایداری شبکههای مدرن در کنار توسعه انرژیهای خورشیدی و بادی، نیازمند تأمین ظرفیتهای عظیم انعطافپذیری در سمت تقاضاست. تحلیلهای پلتفرمهای مدیریت منابع انرژی (مانند EnergyHub) نشان میدهد که پلتفرمهای نرمافزاری با انتقال زمان مصرف در تجهیزات پرمصرف، امکان مدیریت هوشمندانه بار شبکه را در زمانهای اوج مصرف فراهم میآورند. شکل ۲ بهوضوح تأثیر این فناوری را در پر کردن درههای مصرف با انرژی مازاد تجدیدپذیر (شارژ) و کاهش پیک مصرف شبکه (تخلیه) به تصویر میکشد. این سطح از انعطافپذیری سمت تقاضا، ضمن کمک به جلوگیری از خاموشیهای برنامهریزینشده، نیاز به فعال نگهداشتن نیروگاههای فرسوده فسیلی را کاهش میدهد و بستری کارآمد برای بهرهبرداری حداکثری از ظرفیتهای متغیر شبکه ایجاد میکند [3].
در بخش صنایع سنگین، کارخانههای فولادسازی به دلیل سهم قابلتوجه هزینه برق در ساختار مالی، کاندیدای بسیار مناسبی برای مشارکت در این برنامههای مدیریت تقاضا محسوب میشوند. مطالعات دانشگاه کارنگی ملون (Carnegie Mellon University)، یکی از برترین و معتبرترین دانشگاههای تحقیقاتی خصوصی، درخصوص زمانبندی کارخانههای فولاد تأیید میکند که کورههای قوس الکتریکی با وجود مصرف انرژی بالا، از انعطافپذیری عملیاتی مطلوبی برخوردارند. این کورهها بهصورت دستهای فعالیت میکنند و قابلیت تغییر توان مصرفی آنها از طریق تنظیمکنندههای ولتاژ ترانسفورماتور وجود دارد. امکان تغییر نرخ مصرف انرژی در محدودههای مشخص، بدون افت بازدهی ذوب یا به خطر انداختن ایمنی عملیاتی، این تجهیزات را به گزینهای ارزشمند برای پاسخگویی به تقاضای لحظهای شبکه تبدیل میکند [4].
ارتقای سطح انعطافپذیری در مدیریت انرژی، فرصتهای اقتصادی نوینی را برای بهینهسازی پویای فرایندهای تولید در صنایع سنگین ترسیم میکند؛ در همین راستا، یافتههای تحلیلی در دانشگاه مونتاناونیورستیت لئوبن اتریش (Montanuniversität Leoben) بهعنوان قطب تخصصی و مرجع علمی صنایع متالورژی در اروپا، نشان میدهد که هماهنگسازی هوشمندانه عملیات کورههای قوس الکتریکی با نوسانات شبکه، پتانسیل زیادی برای تعدیل هزینههای عملیاتی به همراه دارد. بر مبنای این ساختار پایش بار، رویکردهای سنتی مبنی بر توقف کامل و ناگهانی تولید در ساعات اوج مصرف، جای خود را به بازتنظیم برنامهریزیشده در میزان تخصیص انرژی به مراجع ذوب میدهند و در نتیجه، ارزیابی این مدلهای پیشرفته میتواند مسیر مطلوبی برای مجموعههای پیشرویی نظیر مجتمع فولاد مبارکه در نظر گرفته شود تا با تجاریسازی ظرفیتهای انعطافپذیری خود، دپارتمان انرژی را به یک مرکز ارزشآفرین ارتقا داده و تابآوری سازمان را در فصول محدودیت تأمین برق بهبود بخشند
