كيف يتعاون مولّد المغناطيس الدائم (PMG) مع أجهزة تخزين الطاقة في مشاريع الميكرو-شبكات الصناعية المستقلة

غالبًا ما تعتمد عمليات الحفر البعيدة في منجم شاندونغ للذهب، والمحطات البترولية البحرية والساحلية التابعة لشركة سينوبك، وخطوط معالجة المطاط عالية التحميل في شركة لينغلونغ تاير على هياكل طاقة معزولة لا تتوفر فيها شبكة كهربائية احتياطية. وفي مشاريع الشبكات الدقيقة الصناعية المستقلة، يؤدي فرض تشغيل مولد غير منسق ليتتبع تغيرات الحمل السريعة أو استنزاف بطاريات التخزين خلال فترات عجز توليدي مطوّلة إلى مخاطر خفية جسيمة: انهيار جهد حافلة التيار المستمر/المتناوب، وتدهور البطاريات بسبب التفريغ العميق، وارتفاع حرارة مغنطة الدوار، وفشل علب التروس الوسيطة.

تُحل شركة إينينغ هذه الاختناقات التي تعرقل استقرار الشبكات الدقيقة عبر حلول توليد وتشغيل عالية الكفاءة تعتمد على المغناطيس الدائم عند eNNENG من خلال دمج مغناطيسات دائمة عالية الأداء من مادة نيوديميوم-حديد-بورون (NdFeB) مباشرةً في الدوار، تحقق إينينغ المولد ذو المغناطيس الدائم pmg يَحذف لفات التغذية المغناطيسية وفقدان النحاس في الدوار تمامًا. وفي نطاق قدرة موحَّد للمولِّد يتراوح بين ٥ كيلوواط و٥ ميغاواط، ونطاق جهد موحَّد يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت — إلى جانب تطبيقات توربينات الرياح ذات المحور الرأسي المتخصصة التي تتراوح قدرتها بين ١ كيلوواط و١٠ كيلوواط (مع تركيز هندسي رئيسي على الوحدات بقدرات ٣ كيلوواط و٥ كيلوواط و١٠ كيلوواط) — تُمكِّن شركة إينينغ مُدمِّجي الشبكات المصغَّرة من ربط تحويل الطاقة الميكانيكية المستمرّة بأنظمة تخزين طاقة البطاريات سريعة الاستجابة (BESS).

أبرز الخصائص التقنية: الأدوار التكميلية لمولِّد المغناطيس الدائم (PMG) ونظام تخزين الطاقة

في شبكة صناعية مصغَّرة معزولة، المولد ذو المغناطيس الدائم pmg ووحدة تخزين بالبطاريات يجب أن تعملان ضمن تسلسل إداري موحَّد، لا أن تتنافسا بناءً على قيم القدرة الاسمية المُعلَّقة كلٌّ منهما بشكل منفصل.

١. التزامن في تحويل الطاقة وإلغاء فقدان التغذية المغناطيسية

متزامن المولد ذو المغناطيس الدائم pmg يحوّل عزم الدوران الميكانيكي القادم من توربينات الرياح أو التوربينات الهيدروليكية أو المحركات الغازية إلى طاقة كهربائية، بحيث تكون الترددات الكهربائية مرتبطة مباشرةً بسرعة الدوار دون انزلاق. وعلى عكس المولدات المتزامنة ذات الحقول الملتفة أو مولدات التحريض التي تستهلك تياراً تفاعلياً للإثارة وتعاني من ارتفاع درجة حرارة النحاس في الدوار، فإن مولد إينينغ مولد مغناطيسي دائم منخفض السرعة يولّد مجالاً مغناطيسياً مستقراً في الفجوة الهوائية بشكل سلبي. ويحقّق هذا التصميم معايير الكفاءة حسب المواصفة الدولية آي إي سي ٦٠٠٣٤-٣٠-١ من الفئة آي إي٥ عبر نطاق حمل يتراوح بين ٢٥٪ و١٢٠٪ من الحمل الاسمي، ما يحسّن كفاءة التحويل بنسبة تتراوح بين ٢٪ و٥٪، ويحافظ على معامل القدرة ضمن مدى ٠,٩٥ إلى ١,٠. وفي الوقت نفسه، يستجيب محول التخزين ثنائي الاتجاه خلال جزء من الألف من الثانية لامتصاص قفزات الحمل، بينما يزداد إنتاج المولد تدريجياً لتلبية الطلب المستمر على الطاقة.

٢. تسلسل تشغيل شبكة الميكرو-جرد الصناعية على خمس مراحل وحماية الحافلة

إن تنسيق عمل مولد شبكة الميكرو-جرد الصناعية مع حزم البطاريات يتطلّب جمع بيانات استشعارية فورية عن جهد الحافلة التيار المستمر/التيار المتناوب، ودرجة شحن البطارية (سُوك)، وتوافر المحرك الأساسي:

• المرحلة الأولى – الحفاظ على نطاقات احتياطي درجة الشحن: تحديد الحدود العُليا والسُّفلى لمستوى شحن البطارية بحيث تحتفظ البطارية بسعة احتياطية لامتصاص الزيادات المفاجئة في طاقة الرياح أو الطاقة الكهرومائية من المولد ذو المغناطيس الدائم pmg مع الحفاظ على سعة المرور عبر الأعطال في حالات الطوارئ.

• المرحلة الثانية – عزل التقلبات السريعة باستخدام وحدات التخزين: عند بدء تشغيل محرك صناعي ثقيل، يقوم المحول الثنائي الاتجاه للبطارية بإدخال طاقة استاتيكية وفعالة فورية أولاً، مما يمنع انخفاض تردد الشبكة واهتزاز المولد.

• المرحلة الثالثة – توزيع الحمل المستمر على المولد الدائم المغنطيس: وبمجرد استقرار الطلب العابر، تقوم وحدة التحكم في الشبكة المصغرة بتحويل الحمل الأساسي المستمر إلى المولد ذو المغناطيس الدائم pmg وتوجيه الفائض من الإنتاج لإعادة شحن وحدات التخزين.

إدارة معدات المحرك الدائم المغناطيس على جانب الحمل (PMSM)

يجب أن تأخذ عملية تحديد حجم الشبكة المصغرة المستقلة أيضًا في الاعتبار كيفية تفاعل الآلات على جانب الحمل المغناطيسي الدائم (PMSM) مع محولات العزل ومغذيات المولدات.

١. خفض تيار التشغيل والتوتر التوافقي على الحافلات المعزولة

إن استبدال المحركات غير المتزامنة القديمة على جانب الحمل بمحرك من شركة إينينغ المغناطيسي الدائم (PMSM) يُخفف مباشرةً من قيود السعة في الشبكة المصغرة. وبما أن هذا المحرك المغناطيسي الدائم (PMSM) يعمل عند معامل قدرة يتراوح بين ٠,٩٥ و١,٠ ويُلغي خسائر النحاس في الدوار، فإن تيار الخط ينخفض بنسبة تزيد عن ١٠٪، وارتفاع درجة حرارة التشغيل يكون أقل بمقدار ٢٠ كلفن (ويظل دون ٦٠ كلفن)، ما يسمح باستخدام هيكل أصغر بحجم واحد أو اثنين. وفي خطوط عجن الإطارات المطاطية، يؤدي تركيب وحدات PMSM ذات القيادة المباشرة منخفضة السرعة إلى خفض استهلاك الكهرباء بنسبة ٧٪ إلى ٤٠٪ ، بينما توفر أنظمة ضواغط الهواء ذات التردد المتغير ما يصل إلى 50%طاقة — مما يقلل بشكل كبير من سعة التخزين المطلوبة بالكيلوواط ساعة لمجموعة البطاريات المستقلة.

٢. العمارة الكهربائية، والربط المباشر بالمحرك، ومعايير السلامة

سواء كان المولد ذو المغناطيس الدائم pmg يُغذّي حافلة تيار مستمر مشتركة عبر مُصحّح نشط أو حافلة تيار متناوب عبر محول يتبع الشبكة، ويجب أن يتوافق نظام الحماية مع قواعد السلامة الخاصة بالمحولات وفق المعيار IEC 62109-2، وتعليمات التأريض وفق NFPA 70، وحدود العزل الخاصة بالمحولات في ظروف التشغيل الصعبة وفق الجزء ٣١ من المعيار ANSI/NEMA MG 1. وبزيادة عدد أقطاب الدوار، يمكن لمولدات ومحركات ENNENG أن ترتبط مباشرةً مع توربينات ذات سرعة منخفضة أو محور مُحرَّك دون الحاجة إلى علب تروس وسيطة، مما يلغي تسرب الزيت، ويقلل من تعقيد متطلبات الحماية وفق OSHA 1910.219، ويحافظ على اهتزاز النظام ضمن الحدود المحددة في المعيارين ISO 10816 وISO 20816. eNNENG الربط المباشر مع التوربينات ذات السرعة المنخفضة أو المحاور المُحرَّكة دون استخدام علب تروس وسيطة، ما يؤدي إلى إلغاء تسرب الزيت، وتقليل تعقيد متطلبات الحماية وفق OSHA 1910.219، والحفاظ على مستوى الاهتزاز ضمن الحدود المسموح بها وفق المعيارين ISO 10816 وISO 20816.

قائمة فحوصات التشغيل الأولي وميزة التخصيص الخاصة بـENNENG

بدعم من خبراء المركز الوطني لهندسة المغناطيسات الدائمة المستخلصة من العناصر الأرضية النادرة، ومن عشرات البراءات، تقوم شركة ENNENG بتخصيص كل المولد ذو المغناطيس الدائم pmg و المغناطيسي الدائم (PMSM) للمجسات الصغيرة القاسية في الجزر والصحاري وحقول النفط والمناجم. وقبل التسليم، يجب على المهندسين الميدانيين تنفيذ ثلاث فحوصات تشغيل أولي:

• اختبار الانتقال بين وحدات التحكم المتعددة (Multi-SoC): التحقق من انتقالات مشاركة التحميل والحد من التحميل بسلاسة بين المولد المتزامن وعاكس البطارية عند عتبات الشحن المنخفضة والمتوسطة والعالية.

• خطوات تحميل متدرجة وفحوصات السلامة الاحتياطية: تطبيق بدء تشغيل المحركات على مراحل للتأكد من استعادة جهد الحافلة، وتصفية التوافقيات، والانتقال الآمن الاحتياطي في حالة انقطاع الاتصال مع وحدة التحكم.

• العناية الوقائية بالحرارة والمحامل: فحص المحامل المعزولة، والتحقق من إحكام غلاف الوحدة بمعيار IP55/IP65، وتنظيف قنوات التبريد لضمان ألا يتجاوز ارتفاع درجة الحرارة ٦٠ كلفن.

اتصل بشركة إينينج اليوم

تحدث إلى فريق الهندسة التقنية عبر eNNENG لطلب عرض مخصص لـ المولد ذو المغناطيس الدائم pmg شبكة دقيقة:

• واتساب: +٨٦ ١٨٥٦٢٧٨٠٢٢٨

• البريد الإلكتروني:  [email protected]

• الهاتف: +٨٦ ٥٣٢ ٦٦٠٠٠٥٥٩

الأسئلة الشائعة

س: كيف ينسق مولد المغناطيس الدائم (PMG) مع تخزين البطاريات أثناء خطوات التحميل المفاجئة في الشبكة المصغرة؟

ج: أثناء قفزة تحميل صناعية مفاجئة، يستجيب محول تخزين طاقة البطارية خلال جزء من الألف من الثانية لاستقرار جهد وتردد الحافلة، بينما يزيد مولد المغناطيس الدائم (PMG) إنتاجه تدريجيًّا لتوفير الطاقة المستمرة. ويمنع هذا التنسيق المشترك الصدمة الميكانيكية على العمود، ويتجنَّب انقطاع المحولات بسبب التيار الزائد، ويحافظ على حالة شحن البطارية خلال عمليات الشبكة المصغرة المستقلة.

س: ما مواصفات القدرة والجهد التي تقدِّمها شركة ENNENG لمولدات الشبكات المصغرة المستقلة؟

أ: تُصنِّع شركة إينينغ أنظمة مولِّدات المغناطيس الدائم (PMG) ضمن نطاق طاقة موحَّد يتراوح بين ٥ كيلوواط و٥ ميغاواط، ومدى جهد تشغيل يتراوح بين ١١٠ فولت و٦٩٠ فولت، إلى جانب مولِّدات توربينات الرياح ذات المحور الرأسي التي تتراوح قدرتها بين ١ كيلوواط و١٠ كيلوواط، مع تركيز رئيسي على الوحدات بقدرات ٣ كيلوواط و٥ كيلوواط و١٠ كيلوواط. كما تُصمَّم أيضًا تكوينات مخصصة ذات جهد عالٍ (٦ كيلوفولت‏/١٠ كيلوفولت) وجهد منخفض (٣٨٠ فولت‏/٦٦٠ فولت‏/١١٤٠ فولت) لتتناسب بدقة مع المساحة المتاحة في الموقع.

س: كيف يؤدي استخدام محرك المغناطيس الدائم (PMSM) في حمولات الشبكة المصغَّرة إلى خفض متطلبات سعة التخزين؟

ج: إن استبدال المحركات غير المتزامنة القياسية المستخدمة في الحمولات بمحرك إينينغ للمغناطيس الدائم (PMSM) يرفع معامل القدرة في النظام إلى ما بين ٠,٩٥ و١,٠، ويقلل التيار في الخطوط بنسبة تزيد على ١٠٪. وبتحقيق وفورات مُوثَّقة في استهلاك الكهرباء تتراوح بين ٧٪ و٤٠٪ في الآلات الثقيلة، وبنسبة تصل إلى ٥٠٪ في ضواغط الهواء ذات السرعة المتغيرة، فإن ذلك يخفض الطلب الذروي على الشبكة المصغَّرة، ويقلل بالتالي السعة المطلوبة لبطاريات التخزين.