توسط : پرتو مدیا | گسترش سریع نیروگاه‌های خورشیدی اگرچه مصرف سوخت و آلایندگی را کاهش می‌دهد، اما در صورت نبود ذخیره‌ساز، شبکه هوشمند و منابع انعطاف‌پذیر می‌تواند پایداری شبکه برق را با چالش روبه‌رو کند؛ از نوسان شدید تولید و افزایش ولتاژ گرفته تا افت اینرسی و دشوارتر شدن مدیریت ساعات غروب.
افزایش سهم برق خورشیدی در سبد تولید، یکی از مهم‌ترین محورهای گذار انرژی در جهان است، اما این تحول تنها به نصب پنل‌های بیشتر محدود نمی‌شود. هرچه سهم خورشید در شبکه افزایش پیدا کند، زمان و نحوه ورود برق به شبکه نیز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
نیروگاه‌های خورشیدی به تابش وابسته‌اند. در میانه روز، زمانی که شدت تابش به اوج می‌رسد، تولید برق خورشیدی نیز افزایش می‌یابد؛ اما چند ساعت بعد و همزمان با غروب خورشید، این تولید به سرعت کاهش پیدا می‌کند، در حالی که مصرف برق ممکن است همچنان بالا باشد.
این وضعیت پدیده‌ای را ایجاد می‌کند که در صنعت برق با عنوان «منحنی اردکی» یا Duck Curve شناخته می‌شود. در این الگو، بار خالص شبکه در ساعات میانی روز کاهش می‌یابد، اما در ساعات عصر با شیب تندی افزایش پیدا می‌کند. نتیجه آن، نیاز بیشتر به نیروگاه‌ها و منابعی است که بتوانند در مدت کوتاه توان تولید خود را افزایش دهند.
افزایش نیروگاه‌های فتوولتائیک همچنین ساختار فنی شبکه را تغییر می‌دهد. در نیروگاه‌های حرارتی، ژنراتورهای سنکرون به دلیل جرم دوار خود اینرسی طبیعی ایجاد می‌کنند و در زمان بروز اختلال، سرعت تغییر فرکانس را کاهش می‌دهند. در مقابل، نیروگاه‌های خورشیدی عمدتاً از طریق اینورتر به شبکه متصل می‌شوند و ذاتاً همان اینرسی مکانیکی را ندارند.
با این حال، افزایش سهم خورشیدی لزوماً به معنای ناپایداری شبکه نیست. اینورترهای جدید می‌توانند خدماتی مانند: کنترل توان اکتیو و راکتیو، پشتیبانی ولتاژ، عبور از خطا و پاسخ سریع فرکانسی ارائه دهند. مسئله اصلی این است که مقررات اتصال، تجهیزات کنترلی و معماری شبکه باید متناسب با رشد منابع مبتنی بر اینورتر توسعه پیدا کند.
چالش دیگری در شبکه‌های توزیع شکل می‌گیرد. در ساختار سنتی، برق از پست‌های بالادست به سمت مشترکان حرکت می‌کند، اما با افزایش پنل‌های خورشیدی پشت‌بامی، مسیر جریان توان می‌تواند دوطرفه شود.
در روزهای آفتابی و کم‌بار، ممکن است تولید برق در یک فیدر از مصرف محلی بیشتر شود. در چنین شرایطی، برق اضافی به سمت شبکه بالادست بازمی‌گردد؛ موضوعی که می‌تواند کنترل ولتاژ را پیچیده‌تر کند.
افزایش ولتاژ در انتهای فیدر، تغییرات ناگهانی تولید در اثر عبور ابر و نوسان سریع توان از جمله مسائلی هستند که نیاز به تجهیزات کنترلی پیشرفته‌تری ایجاد می‌کنند. اینورترهای مجهز به Volt/VAR Control، ترانسفورماتورهای دارای تپ‌چنجر، تجهیزات جبران‌ساز و سامانه‌های پایش لحظه‌ای از جمله ابزارهای مورد نیاز برای مدیریت این شرایط هستند.
یکی از راهکارهای اصلی برای مدیریت این نوسانات، توسعه ذخیره‌سازهای انرژی است. باتری‌ها می‌توانند بخشی از برق تولیدشده در ساعات میانی روز را ذخیره کرده و در ساعات اوج مصرف یا هنگام افت تولید خورشیدی دوباره به شبکه تزریق کنند.
ذخیره‌سازها علاوه بر جابه‌جایی زمانی انرژی، می‌توانند در تنظیم فرکانس، کنترل نرخ تغییرات توان و ارائه خدمات جانبی به شبکه نیز نقش داشته باشند. با این حال، هزینه سرمایه‌گذاری، طول عمر، تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژ و راندمان آنها همچنان بر اقتصادی بودن توسعه گسترده باتری‌ها اثر می‌گذارد.
به همین دلیل، توسعه ذخیره‌سازی باید همزمان با اصلاح ساختار بازار برق و تعریف ارزش اقتصادی برای خدمات انعطاف‌پذیری انجام شود. در غیر این صورت، صرف نصب باتری نمی‌تواند تمام چالش‌های ناشی از افزایش تولید خورشیدی را برطرف کند.
با افزایش ظرفیت خورشیدی، توسعه شبکه انتقال و توزیع، پیش‌بینی دقیق تولید، مدیریت بار و حفظ منابع تولید انعطاف‌پذیر نیز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. نیروگاه‌های حرارتی در چنین ساختاری باید بتوانند سریع‌تر وارد مدار شوند و توان تولید خود را در زمان کوتاه تغییر دهند.
در سمت مصرف نیز کنتورهای هوشمند و برنامه‌های پاسخگویی بار می‌توانند بخشی از مصرف برق را به ساعات تولید بالای خورشیدی منتقل کنند. این تغییر می‌تواند فشار ساعات غروب را کاهش دهد و استفاده مؤثرتری از ظرفیت تولید تجدیدپذیر ایجاد کند.
افزایش سهم انرژی خورشیدی به خودی خود تهدیدی برای شبکه برق نیست، اما توسعه آن بدون تقویت همزمان زیرساخت‌های شبکه، ذخیره‌سازی انرژی، مدیریت مصرف و منابع انعطاف‌پذیر می‌تواند پایداری سیستم را تحت فشار قرار دهد.
