عُقد مؤخرًا في فندق جينجيانغ في شنغهاي، مؤتمر «محولات العزم العالي الخضراء والفعّالة من حيث استهلاك الطاقة لعام ٢٠٢٥: التحديات التصميمية، والحلول المبتكرة، واتجاهات المستقبل»، الذي نظّمته جمعية النحاس الدولية بالتعاون مع شركات مثل مجموعة تشانغتا.
نظّمت المؤتمر جمعية النحاس الدولية. واجتمع فيه خبراء من هيئات توريد الكهرباء، والجمعيات الصناعية، والجامعات المرموقة، ومعاهد التصميم، والشركات ذات الصلة. وشملت المواضيع الرئيسية المطروحة: السياق السياسي المتعلق بالسياسات الخضراء ومنخفضة الكربون، والجدوى التقنية للمحولات الخضراء (عالية السعة)، وسُبُل توظيفها، والفوائد الاقتصادية والاجتماعية الناتجة عنها، فضلًا عن وضع المعايير ذات الصلة.
١. السياق السياسي ذي الصلة
تؤكد خطة العمل الوطنية للتنمية الخضراء ومنخفضة الكربون في قطاع التصنيع للفترة ٢٠٢٥–٢٠٢٧، التي أصدرتها مجلس الدولة، على ضرورة التعجيل بالابتكار التكنولوجي الأخضر ونشر أحدث التقنيات الخضراء المتقدمة. وفي مارس من هذا العام، اقترح تقرير عمل مجلس الدولة المقدَّم أمام الدورة السنوية للجمعية الوطنية الشعبية إنشاء نظام لإدارة البصمة الكربونية. كما حددت آلية الشراء الخضراء الجديدة لمجموعة شبكة الدولة الكهربائية (٢٠٢٣) بوضوح معايير اختيار المعدات استنادًا إلى مفهوم الاستدامة والانبعاثات المنخفضة والحماية البيئية. وقد أوجد إصدار هذه السياسات فرصًا غير مسبوقة وتحدياتٍ جسيمة أمام تطوير المحولات الخضراء. وباعتبارها المادة العازلة الرئيسية المستخدمة في المحولات الجافة المفتوحة، تتميَّز مواد البوليمايد المركبة بخصائص ممتازة تشمل مقاومة درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة، ومقاومة التآكل، ومقاومة الضباب الملحي، ومقاومة الإشعاعات، وخصائص ممتازة في إطفاء اللهب، ودرجة عزل عالية (أعلى من الدرجة H). وبذلك فإنها تُطبِّق مفهوم التنمية الخضراء ومنخفضة الكربون بكفاءة. وهي لا تشجع التشغيل طويل الأمد للمعدات تحت الأحمال الزائدة، بل تُركِّز بدلًا من ذلك على التصميم المعزَّز الذي يمكِّن المحولات من التكيُّف مع الصدمات الناتجة عن الأحمال الزائدة قصيرة المدى أو الدورية أو الطارئة، مما يتيح للمستخدمين اختيار سعة أكثر اقتصادية ومعقولة عند الاستثمار الأولي. وهذا لا يقلل فقط من تكلفة شراء المعدات بالنسبة للمستخدمين، بل ويقلل أيضًا من الاستثمارات الزائدة في شبكة الكهرباء، ويرفع كفاءة استخدام الموارد بشكل عام.
٢. الجدوى الفنية لمحولات الطاقة الخضراء (عالية السعة)
لتحقيق سعة تحميل زائدة عالية وآمنة وموثوقة، تحقَّقت اختراقات تقنية على ثلاثة مسارات رئيسية، مما أدى إلى ظهور مجموعة متنوعة من المحولات المميَّزة. المنتجات . المسار الأول: تعديل هيكل القلب في المحول. استبدال قلب المحول الطبقي المستوي بقلب ملفوف ثلاثي الأبعاد. ومن خلال تحسين الدائرة المغناطيسية وتقليل وزن القلب، يمكن خفض الفقد عند حالة عدم التحميل بشكل كبير، وبالتالي توفير الطاقة الكهربائية.
المسار ٢: الابتكار في مواد العزل المستخدمة في المحولات. استبدال مادة الإيبوكسي الراتنجية التقليدية المستخدمة في عزل المحولات الجافة المفتوحة بنوعٍ مركّب من بوليمر البوليميد. وستؤدي مقاومة هذه المادة العالية للحرارة، إلى جانب هيكل لفائفها الأسطواني، إلى تعزيز قدرة المحول على التحميل الزائد بشكلٍ كبير، مما يسمح له بالعمل عند تحميلٍ زائدٍ بنسبة ١٣٠٪ دون الحاجة إلى تشغيل المروحة طوال العام كاملاً؛ علاوةً على ذلك، فإن استخدام مطاط السيليكون وغيرها من المواد المرنة المتقدمة كعازل رئيسي في المحولات الجافة المصبوبة بمطاط السيليكون، مع ما تتمتّع به هذه المواد من مقاومة ممتازة للحرارة العالية، وخصائص ممتازة في إعاقة الاشتعال، والحماية البيئية، وإمكانية إعادة التدوير، يؤدي إلى تحسينٍ كبيرٍ في قدرة المحول على التحميل الزائد على المدى القصير، وفي سلامته التشغيلية على المدى الطويل.
القسم 3: الابتكار في زيت المحولات. إن استخدام الإسترات الطبيعية (زيوت نباتية) بدلًا من الزيت المعدني التقليدي في المحولات يسمح لها بالعمل بأمان عند ارتفاعات حرارية أعلى، وذلك بسبب نقطة اشتعالها الأعلى وتوافقها الأفضل مع مواد العزل، مما يطيل من مدة التحميل الزائد المسموح بها.
٣. سيناريوهات الاستخدام والفوائد الاقتصادية والاجتماعية
تناول هذا الندوة بشكل متعمق الإمكانيات التطبيقيّة للمحولات الخضراء (عالية التحميل) في مختلف المجالات.
القطاع الصناعي: وعلى سبيل المثال، في نظام تزويد الطاقة لمصنع حديد وصلب، عندما يتعطل أحد المحولات، يجب أن يتولى محول آخر مسؤولية تحمل كامل الحمل المفروض على المعدات.
القطاع البلدي: ففي محطات معالجة المياه ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي، تظهر أحمال قصيرة الأمد ذروية خلال بدء تشغيل المحركات ذاتيًّا، أو في موسم الأمطار عند التشغيل بكامل طاقتها، أو عند التشغيل بمصدر طاقة واحد فقط.
قطاع بناء السفن والطاقة الساحلية واسعة النطاق: غالبًا ما تواجه منشآت بناء السفن والطاقة الساحلية واسعة النطاق مشكلات تتعلق بتقلبات الأحمال وتناسب السعة. وجميع هذه السيناريوهات تتطلب، في الواقع، قدرة معينة على التحميل الزائد قصيرة المدى للمحولات.
في مجال المباني المدنية: حاليًّا، تكون معدلات تحميل المحولات في عدد كبير من المباني التجارية منخفضة عمومًا، مما يؤدي إلى ظاهرة «استخدام حصانٍ كبيرٍ لجر عربة صغيرة». وفي إطار تجديد المباني القائمة، يمكن أن يؤدي اعتماد محولات «خضراء» (عالية التحميل) إلى تحقيق «توسيع السعة» دون الحاجة إلى توسيع غرفة التوزيع أو استبدال الحافلات، وذلك للتعامل مع نمو الأحمال أو استهلاك الكهرباء الذروي خلال الظروف الجوية القصوى.
في إطار سياسة تسعير الكهرباء ذات الجزأين المطبَّقة على الاستخدامات الصناعية والتجارية، تكون الفوائد الاقتصادية كبيرةً جدًّا. وباستخدام خوارزمية التخفيض المعتادة في الطلب والقدرة، ويُفترض عند مستوى جهد ٣٥ كيلوفولت أنَّه يمكن توفير سعة قدرها ٢٥٠٠ كيلوفولت أمبير، ما يؤدي إلى وفور شهري في تكلفة الكهرباء قدره ٣٦٥٠٠ يوان صيني.
٤. وضع المعايير ذات الصلة
يُعرف أن معيار «المحوّل ذي القدرة العالية على التحميل الزائد» التقني، الذي وضعته صناعة الطاقة في الصين، دخل حيز التنفيذ لأول مرة في ١٠ يناير ٢٠١٨، وحُدِّثت بياناته في ٦ يناير ٢٠٢١. ويستهدف هذا المعيار المحولات ثلاثية الطور المغمورة بالزيت ذات الجهد ١٠ كيلوفولت والسعة من ٣٠ كيلوفولت أمبير إلى ٥٠٠ كيلوفولت أمبير، وينصّ على مؤشرات جوهرية مثل قدرة التحمّل عند حدوث القصر الكهربائي، والأداء تحت التحميل الزائد، وحدود ارتفاع درجة الحرارة. وبذلك يسدّ هذا المعيار الفجوة الموجودة في المعايير التقنية المحلية ذات الصلة. وفي عام ٢٠٢٣، أصدرت جمعية جانسو لهندسة الكهرباء معياراً جماعياً تكميلياً هو T/GES 001-2024، والذي يفصّل تعريفات المنتجات، وطرق الاختبار، ومتطلبات النقل والتخزين، ودخل حيز التنفيذ الرسمي في ٢٦ أكتوبر ٢٠٢٣. ولا ينصّ هذان المعياران معاً بوضوح على حالات التحميل العالي بالنسبة للمحوّلات ذات الجهود الأعلى، سواء كانت جافة أو مغمورة بالزيت، أو تلك التي تستخدم وسائط عزل جديدة. وقد أدى ذلك إلى غموض في تعريف أداء المنتجات في السوق، وغياب أساس معياري لتصميم هذه المحولات واختيارها، ما شكّل عقبة رئيسية تحدّ من التطور الموحّد لهذه الصناعة. واتفق الخبراء الحاضرون بالإجماع على أن من الضروري إدراج خصائص التحميل الزائد ضمن فئة أوسع من المعايير الخاصة بالمحوّلات الخضراء. ولذلك، يجب على جميع الأطراف التعاون لإصدار معايير جماعية أو معايير صناعية ذات صلة، وعلى أن تُصدر معايير وطنية عند اكتمال الظروف الملائمة، وذلك للتغلب على العوائق التي تواجه التصميم والاختيار.
5. خاتمة
يدعو هذا seminar جميع الأطراف إلى الابتكار في مفاهيمها التقليدية. ففي الوضع الراهن، حيث يُصمَّم ويُختار سعة المحولات بشكل مفرطٍ كبيرٍ، وتكون معدلات التحميل منخفضةً جدًّا، ما يؤدي إلى هدرٍ كبيرٍ في الطاقة، ينبغي دمج مفهوم أخضر ومنخفض الكربون وصديق للبيئة ضمن مفهوم التحميل الزائد. وينبغي أن تقود رابطة القطاع وتنسق مع الجهات المعنية لبدء أعمال صياغة المعايير المشتركة. كما ينبغي اختيار مشاريع في المدن الصناعية والمباني التجارية ومحطات الطاقة الجديدة لتعزيز المشاريع الرائدة المحلية. وينبغي عقد تبادلات فنية بشكل مستمرٍ لتوسيع الوعي داخل القطاع. ويمكن لتعميق التعاون بين الأوساط الأكاديمية والصناعية والبحثية أن يعزِّز التحديث والارتقاء بالتكنولوجيا.
عندما تعمل المعايير والتكنولوجيا والأسواق والسياسات معًا، فإن هذا الابتكار التكنولوجي المخفي في ال محطة فرعية ستُحقِق بالتأكيد فوائد اقتصادية واجتماعية كبيرة، وستُضفي طاقةً خضراءً على مسار التنمية عالية الجودة.
EN
