Technical Impacts of Grid Tied PV on JDECO Network: Case Study /Jericho and Al-Jeep Feeders | الآثار الفنية لآنظمة الخلايا الشمسية المربوطة على شبكة شركة كهرباء محافظة القدس/ حالة دراسية:خطوط تغذية اريحا والجيب

Using Power World Simulator, Low Voltage case study of Al-Jeep electrical distribution network was simulated and analyzed and PSI was projected on the network using 5 KWp grid tied PV systems .Then, the capacity of PV systems were increased and doubled, and each PV penetration level of 25%, 50%, 75%, 100% on the grid were simulated and investigated by modeling the one line diagram. Moreover, the PV systems using the simulator and the technical impacts regarding the power supply quality were examined. It was noted that as the penetration level of grid tied PV on the grid increased above 50% of the transformer load, the distribution transformer would suffer from very poor power factor values and reverse power flow was detected on the grid towards the source causing the grid to appear as a reactive power source only, which beside the law power factor value would lead to less efficient grid elements and equipment and to heating generation due to the reactive power flow which will decrease their life time. Although the lines losses decreased as the PV penetration level increased and voltage levels improved at 25% PV penetration level. However after 50% penetration level, over voltage on the grid appeared beyond the acceptable range according to IEC and grid code, especially on the rural feeder with high impedance and low loads, a significant current swing occurred and exceeded 100 A at 80% penetration level. On the M.V case study of Jericho network and Jericho Solar PV station, negligible technical impacts were noted on the current level of penetration which, the current capacity of the station, equals 300 KWp Different levels of PV penetration level on the M.V network where examined by raising the capacity of the solar station gradually. This was modeled using Power World Simulator and physical and real time data of Jericho network and Jericho solar station. No evidence of over voltage values where investigated at any PV penetration levels, but also no significant improving on the voltage level were noted on poor values buses voltages. Power factor of source bus decreased significantly as the penetration of the grid tied PV station capacity increased. Negligible effect of the line losses improvement appeared at all the tested penetration levels. An important current swing occurred beyond 50% penetration level. Regarding the M.V case, it’s recommended from the researcher point of view, as a result of this study, that it was more justified and preferable if the sight location of the solar station was shifted to a new position closer to the residential load (AL-Magtas station).this new geographical position was investigated using the simulator and better values resulted for voltage levels and losses. On the low voltage case study, the recommendation is to minimize the negative technical impact of the distributed PV generators on the conventional grid: • Using smart grid systems to monitor the grid performance hourly and control the energy exchange times to mitigate the negative impacts, and maximize the benefits. • Limiting the PV penetration level on the grid to 40% by the regulator for more safety. • Study a storage system on the grid to act as a buffering zone. • Limiting the penetration level of the grid tied PV system on the network (Feeder) to equal the minimum load of the feeder due to the potential rising of the voltage assuming no tap changing in L.V/M.V transformer.

باستخدام برنامج المحاكاة (Power World Simulator) ، تمت محاكاة وتحليل حالة الدراسة على الضغط المنخفض لشبكة التوزيع الكهربائية لقرية الجيب، وقد تم اسقاط أنظمة خلايا شمسية مربوطة على الشبكة 5 ك.و حسب المبادرة الوطنية الفلسطينية على الشبكة الكهربائية. ومن ثم تمت زيادة ومضاعفة قدرتها وبحث ومحاكاة نسب مختلفة 25%، 50%، 75%، 100%، من قيم مشاركة (مساهمة) الخلايا الشمسية في الشبكة، وذلك بواسطة تمثيل وتحليل المخطط الاحادي والخلايا الشمسية باستخدام برنامج المحاكاة لاختبار الآثار الفنية الخاصة بجودة المصدر المغذي. لوحظ أنه ومع زيادة نسبة مشاركة الخلايا الشمسية المربوطة على الشبكة بنسبة فوق 50 % من قيمة حمل المحول ، فان محولات التوزيع ستعاني من قيم معامل قدرة منخفضة جدا وسريان تيار عكسي باتجاه المصدر مما يتسبب في ان تصبح الشبكة مصدرا للطاقة المراكسة (الخيالية) فقط، وهذا بالاضافة الى قيم معامل القدرة المنخفضة مما سيتسبب في قلة كفاءة أجزاء وعناصر الشبكة ، وتوليد حرارة ناتج عن سريان الطاقة المراكسة التي ستعمل على تخفيض العمر الزمني لعناصر وأجزاء الشبكة. وعلى الرغم من أن فواقد الخطوط تقل مع زيادة نسبة مشاركة الخلايا الشمسية وتتحسن قيم الجهد عند نسبة مشاركة 25 % ،، لكن ارتفاع في الجهد يظهر فوق القيم المسموح بها والمقبولة حسب المواصفة العالمية ال IEC وقوانين الشبكات بعد تجاوز نسبة مشاركة 50 % ، وخاصة على مغذيات المناطق الريفية الطويلة ذات المقاومات المرتفعة والحمل المنخفض. كما أن تأرجحا هاما في التيار يحدث عند نسبة مشاركة 80%. في حالة الدراسة على الضغط المتوسط لشبكة أريحا ومحطة الطاقة الشمية لأريحا فان الآثار الفنية لنسبة المشاركة الحالية وهي قدرة محطة الطاقة الشمسية الحالية وتساوي 300 ك.و، كانت غير ملحوظة ومهملة. كما تم اختبار نسب مختلفة من مشاركة الخلايا الشمسية على شبكات الضغط المتوسط بواسطة الزيادة التدريجية لقدرة المحطة الشمسية وذلك بتمثيل الخلايا الشمسية المربوطة على الشبكة والقيم الحقيقية والواقعية لبيانات ومعلومات الشبكة باستخدام برنامج المحاكاة (Power World Simulator) لشبكة أريحا ومحطة الطاقة الشمسية ولم تظهر اشارت على وجود قيم جهد مرتفعة في أي من نسب المشاركة للخلايا الشمسية ، ولكن أيضا لم يكن هناك اي تحسن ملحوظ على نقاط الربط ذات قيم الجهد المنخفضة، معامل القدرة على نقطة الربط للمصدر انخفض بشكل ملحوظ مع زيادة نسبة مشاركة قدرة محطة الخلايا الشمسية المربوطة على الشبكة ، كما أنه لم يكن هناك اي تاثير ملحوظ على تحسن قيم فواقد الخطوط لكل نسب مشاركة الخلايا الشمسية التي اختبرت. وحدث تارجح هام للتيار فوق نسبة مشاركة 50% . فيما يتعلق بحالة الدراسة على الضغط المتوسط فانه يوصى وحسب وجهة نظر الباحث ومن خلال نتائج الدراسة بانه كان من الافضل اختيار موقع أخر أقرب للحمل السكني (محطة المغطس)، وهذا الموقع الجغرافي الجديد تم اختباره وتحليله بواسطة برنامج المحاكاة وكانت النتائج لقيم الجهد والفاقد أفضل. على حالة الدراسة للضغط المنخفض ، فان التوصيات لتقليل الآثار الفنية السلبية لمولدات الخلايا الشمسية المربوطة والموزعة على الشبكة التقليدية هي : 1- استخدام أنظمة الشبكات الذكية لمراقبة أداء الشبكة الساعي والتحكم في أوقات تبادل الطاقة وازالة الآثار السلبية وزيادة الفوائد 2- تحديد نسب مشاركة الخلايا الشمسية على الشبكة بنسبة 40 % بواسطة منظم الشبكة لزيادة الأمان. أو تحديد نسبة المشاركة للخلايا الشمسية بقيمة الحد الادنى لقيمة حمل المغذي. 3- دراسة نظام تخزين على الشبكة ليعمل كمنطقة عازلة. 4- تقليل نسبة مشاركة الخلايا الشمسية على الشبكة (خط التغذية) لتصبح مساورية لقيمة اقل حمل على خط التغذية نتيجة لارتفاع الجهد مع فرض عدم حدوث تغير في قيم الرتب لمحول الضغط المنخفض/الضغط المتوسط.