كيفية اختيار جهد توربين الرياح؟

عند توصيل توربين رياح بقدرة ٥ كيلوواط بمُحوِّل ديي، هل يجب ضبط الجهد على ٢٤٠ فولت أم ٣٨٠ فولت؟ لقد واجه عميلٌ من الفلبين مؤخرًا هذه المشكلة.

يقوم هذا العميل بتثبيت نظام هجين للرياح والطاقة الشمسية لمشروع التبريد الخاص به. ويستخدم عاكسًا من شركة Deye، وبحاجةٍ إلى شراء توربين رياح ووحدة التحكم الخاصة به من شركتنا، ثم توصيلهما بالعاكس. والحل الذي قدمناه له استنادًا إلى ظروف التثبيت الفعلية هو توربين رياح بجهد ٢٤٠ فولت ووحدة التحكم المُرتبطة به. ومع ذلك، اقترح عليه مورِّدون آخرون استخدام توربين رياح بجهد ٣٨٠ فولت. ولذلك، تردَّد العميل في اختيار الجهد المناسب.

من الناحية التقنية، فإن جهد إعداد توربين الرياح بقدرة ٥ كيلوواط مولد توربينة الرياح يجب أن يكون ٢٤٠ فولت، وهو ما يُعَدُّ أكثر معقوليةً مقارنةً بـ٣٨٠ فولت.

١. كفاءة تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) والتطابق الديناميكي: تثبيت «النقطة المثلى»

يبلغ نطاق تشغيل وحدة التتبع للقدرة القصوى (MPPT) الخاصة بالعاكس Deye بسعة ٥ كيلوواط من ١٥٠ فولت إلى ٤٢٥ فولت (والحد الأقصى المفروض بواسطة العتاد هو ٥٠٠ فولت). وعند ضبط جهد توربين الرياح على ٢٤٠ فولت، يكون جهد التيار المستمر الناتج عن عملية التقويم عند السرعة الاسمية تقريبًا ما بين ٢٤٠ فولت و٣٢٠ فولت. ويقع هذا النطاق الجهدِي تمامًا ضمن «نقطة التشغيل المثلى» للعاكس (أي الجزء الأكثر كفاءة في منحنى الأداء)، مما يضمن قدرته على تتبع أقصى طاقة ممكنة في ٨٠٪ من ظروف الرياح النموذجية.

ومع ذلك، إذا كان مولد توربينة الرياح جهدُه ٣٨٠ فولت، فمن المرجح جدًّا أن يتخطى ٤٢٥ فولت عند السرعة الاسمية للرياح أو عند هبات الرياح القوية. وفي هذه الحالة، ستفشل وظيفة تتبع أقصى طاقة ممكنة (MPPT) الخاصة بالعاكس وتقيّد إنتاج الطاقة. وإذا ارتفع الجهد فجأةً إلى الحد الأقصى المفروض بواسطة العتاد والبالغ ٥٠٠ فولت، فسيؤدي ذلك فورًا إلى إيقاف التشغيل بسبب حماية الجهد الزائد (OVP)، أو قد يتسبب في تلف دائم لمكونات IGBT الداخلية. ولذلك فإن الحل الذي يعتمد على جهد ٣٨٠ فولت لا يترك هامش خطأ عمليًّا.

٢. فترة توليد الطاقة الفعّالة: عتبة التشغيل عند ١٥٠ فولت

تتمتع الفلبين بمناخ جزري نموذجي، وتعتمد قدرة توليد الطاقة من توربينات الرياح إلى حد كبير على "مدة التشغيل الأولي" عند سرعات الرياح المعتدلة إلى المنخفضة.

عندما يكون جهد توربين رياح 240 فولت، فإنه يتوافق مع جهد التشغيل الأولي البالغ 150 فولت الخاص بشركة Deye. وبذلك يمكنه البدء في التشغيل مبكرًا عند سرعات الرياح المنخفضة، ثم يبدأ في تزويد الشبكة بالطاقة. ولذلك، مقارنةً بالنظام ذي الجهد 380 فولت، يمكن زيادته في مدة توليد الطاقة الفعّالة يوميًا بنسبة تتراوح بين 15% و20%.

وبالتالي، وعلى الرغم من ادعاء المنافسين أن خسائر الخطوط لديهم أقل، فإن توربينات الرياح ذات الجهد 380 فولت تستغرق وقتًا أطول للوصول إلى الجهد المُصنَّف عند سرعات الرياح المنخفضة. والأهم من ذلك أن هامش الجهد لديها أضيق، ما قد يؤدي إلى تفعيل وحدة التحكم PWM لعملية «تفريغ الحمل» كفرملة بشكل متكرر عند سرعات الرياح العالية، مما يُعطّل توليد الطاقة ويسبب تآكلًا ميكانيكيًّا غير ضروري.

3. الاستقرار الهيكلي — الاعتبار الرئيسي في مشاريع التبريد والتخزين

نحن مقدِّمو حلول طاقة متجددة مخصصة ومحترفون. وقبل تصميم حلٍّ لعملائنا، نحرص عادةً على فهم خلفية المشروع والاحتياجات الفعلية للعميل بشكلٍ شاملٍ. وفي مشروع التبريد هذا، ولضمان تشغيله المستقر على المدى الطويل، فإن أول ما نأخذه في الاعتبار هو توافق جهد توربين الرياح مع العاكس الخاص بالعميل. ولذلك، فإن استخدام مولِّد توربين رياح بجهد 240 فولت مقترنًا بمُتحكِّمٍ مناسبٍ كمصدر طاقة إضافي يُعَدُّ الحل الأنسب.

هذه الحلول تأخذ في الاعتبار بشكل كامل الاستقرار طويل الأمد للنظام الكهربائي بالكامل. ويمكنها توفير "هامش أمان" كافٍ لمتحكم حمل فصل الإشارات النبضية العريضة (PWM)، مما يسمح بضبط جهاز الفرملة عند جهد 420 فولت، ويضمن أن النظام بأكمله قادر على التخلص السلس من الطاقة الزائدة عبر المقاومات في ظل ظروف الرياح القوية، بدلًا من إجبار المحول على الدخول في حالة أمان تُعرف بـ"الانقطاع". وبإضافة توربين الرياح ذي الجهد 240 فولت والقدرة 5 كيلوواط، يمكن للنظام التكاملي الكامل المكوَّن من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح أن يزوِّد غرفة التبريد بالطاقة باستمرار وباستقرار.

ومع ذلك، فإن المنافسين يحددون جهد توربين الرياح عند 380 فولت، وهو ما يركِّز فقط على فقدان الجهد النظري في الخطوط، ويتجاهل توافق هذا الجهد مع معايير تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) الخاصة بالمحول. وبالتالي، لا يمكنه تأمين إمداد مستقر للطاقة لغرفة التبريد الخاصة بالعميل.

وأخيرًا، نود التأكيد على أن معدات توليد الطاقة تتطلب معرفةً ومهاراتٍ متخصصة. وسنوازن بين كفاءة وأمان توليد الطاقة، ونقدّم لعملائنا أصدق النصائح.