سنغافورة تتبنى نهج التوأمة الرقمية في إدارة شبكة الطاقة الكهربائية

في سنغافورة، تعد "هيئة سوق الطاقة" الجهة العليا المسؤولة عن الطاقة في البلاد، بينما تختص شركة "إس بي جروب" الحكومية في تشغيل شبكتي الكهرباء والغاز وتوفير الطاقة في مختلف أنحاء المدينة بالتعاون مع شركات خاصة. لكن على الرغم من جودة خدمات شركة "إس بي جروب"، الحائزة على عدة جوائز، فإنّ مسارها لا يخلو من تحدّيات تتمثل في ضمان جودة خدماتها على صعيد مرونة وموثوقية الشبكة مستقبلاً من جهة، والتوسع في تبنيها السلس والفعّال لنظم جديدة في الاستدامة. فالخطط التنموية التي تنفذها البلاد تتطلب توفير مخزون كافٍ من الطاقة ومحطات الشحن تلبيةً لحاجة السوق إلى المزيد من المركبات العاملة على الطاقة الكهربائية. وهذه الأمور جميعاً ستزيد من تعقيد عمليات تقديم الخدمات وتخطيط وتنفيذ مختلف المشاريع المقررة.

شارك هذا المحتوى

تنوي الحكومة السنغافورية الاستعانة بتقنيات التوأم الرقمي، في مساعيها الرامية إلى رفع مستوى الأداء في إدارة شبكتها الكهربائية، وصيانتها، وبما يدعم جاهزيتها للمشاريع المستقبلية الرامية إلى زيادة قدرات الشبكة على توليد الطاقة وتخزينها.

تعتمد شبكات الطاقة الكهربائية في أغلب البلدان حالياً على تقنيات وأنظمة قديمة، ما يضعها في مواجهة تحديات تتطلّب اعتماد وسائل جديدة ومبتكرة، تتيح لها مواكبة الطلب المتزايد على الطاقة، وتلبية احتياجات المستخدمين من الكهرباء.

في سنغافورة، تعد “هيئة سوق الطاقة” الجهة العليا المسؤولة عن الطاقة في البلاد، بينما تختص شركة “إس بي جروب” الحكومية في تشغيل شبكتي الكهرباء والغاز وتوفير الطاقة في مختلف أنحاء المدينة بالتعاون مع شركات خاصة. لكن على الرغم من جودة خدمات شركة “إس بي جروب”، الحائزة على عدة جوائز، فإنّ مسارها لا يخلو من تحدّيات تتمثل في ضمان جودة خدماتها على صعيد مرونة وموثوقية الشبكة مستقبلاً من جهة، والتوسع في تبنيها السلس والفعّال لنظم جديدة في الاستدامة. فالخطط التنموية التي تنفذها البلاد تتطلب توفير مخزون كافٍ من الطاقة ومحطات الشحن تلبيةً لحاجة السوق إلى المزيد من المركبات العاملة على الطاقة الكهربائية. وهذه الأمور جميعاً ستزيد من تعقيد عمليات تقديم الخدمات وتخطيط وتنفيذ مختلف المشاريع المقررة.

بعد بحوث ومشاورات، قررت هيئة سوق الطاقة بالتعاون مع “إس بي جروب” ومكتب سياسات وخطط العلوم والتكنولوجيا التابع لمكتب رئيس الوزراء، أن تلجأ إلى الحل المبتكر المتمثل في تطوير توأم رقمي لشبكة الكهرباء بعد أن ثبت نجاحه عند تطبيقه في قطاعات مختلفة في الأعوام الماضية. يمكن تعريف التوأمة الرقمية بأنها عملية تطوير نموذج رقمي مطابق بكل التفاصيل ذات الصلة لشبكة كهرباء سنغافورة المادية بكامل مكوناتها، ما يشمل حالياً نحو 18 ألف محولٍ كهربائيّ، وأكثر من 27 ألف كلم من خطوط الطاقة الكهربائية التي تربط ما يزيد عن 11 ألف محطة فرعية. ويمكن عند اكتمال التوأم الرقمي إجراء التطبيق النظري لمختلف الأفكار والمشاريع لاختبار مدى نجاحها والكشف عن نقاط القوة والضعف فيها. 

ينطوي مشروع التوأمة الرقمية هذا على تأسيس نموذجين رئيسيين؛ وهما توأم الأصول وتوأم الشبكة. يهدف نموذج توأم الأصول إلى إدارة أصول الشبكة بشكل يحافظ على سلامتها، وذلك من خلال الارتقاء بعمليات التخطيط والتشغيل والصيانة الخاصة بتلك الأصول. سيكون هذا التوأم قادر على رصد وتحليل حالة ومستوى أداء تلك الأصول عن بعد، بالإضافة إلى تحديد المخاطر التشغيلية أو الأعطال التي قد تواجهها في وقت مبكر، ما يساعد أيضاً في تحديد الأولويات في عملية الصيانة. يجدر بالذكر أن بعض الأصول أصبحت قديمة وبحاجة إلى معاينة وصيانة بوتيرة أعلى قبل استبدالها بأصول جديدة، ما يجعل المعاينة عن بعد ميزة هامة، عدا عن أنها تقلص الحاجة إلى اليد العاملة لمعاينة الأصول ميدانياً. وبالمقابل يتم ترقية مهارات التقنيين للاستفادة القصوى من ميزات توأم الأصول. 

 أما توأم الشبكة فهو سيساعد الفريق التقني على تقييم الأثر الذي تحدثه مصادر جديدة للطاقة عند ربطها بالشبكة أو عند ربط مستهلكين جدد بها، أو أية تعديلات جذرية على الشبكة. يتم هذا التقييم من خلال تطبيق عمليات نمذجة ومحاكاة في البيئة الافتراضية للتوأم لتحديد الأثر أو العبء الذي ستحدثه إضافة حمل كهربائي جديد على الشبكة (مثل مرافق شحن المركبات الكهربائية) أو إضافة مصادر الطاقة الموزعة (مثل الطاقة الشمسية الكهرضوئية ونظم تخزين الطاقة). وهذا يساعد فريق العمل على الكشف عن أية نقاط ضعف ومعالجتها، وبالتالي إدارة الشبكة بفعالية خلال وبعد فترة التطبيق الفعلي لتلك التعديلات، من دون أن تؤثر على ثبات خدمات الشبكة. وسيترافق مشروع التوأمة الرقمية مع ترقية رقمية للأصول. 

يعدّ مشروع تطوير مرافق لشحن المركبات الكهربائية بشكل واسع في سنغافورة من المشاريع الأكثر تأثيراً على شبكة الكهرباء، خاصة أنه يدعم رؤية الحكومة في توفير 60 ألف نقطة شحن في مختلف أنحاء المدينة بحلول العام 2030، وأن تصبح جميع المركبات في سنغافورة تعمل بالطاقة الكهربائية بحلول العام 2040 لخفض انبعاثات الكربون، التي تسعى الحكومة إلى إزالتها كلياً في النصف الثاني من القرن الحالي. سيتم إجراء دراسة شاملة حول حجم ونمو الطلب على شحن المركبات وسلوكيات السائقين باستخدام ما يسمى بـ”النموذج المتكامل للطاقة في مجال النقل في سنغافورة”، الذي يهدف إلى تحقيق طفرة في مسار النقل والطاقة. وسيتم إدخال البيانات الناتجة عن هذه الدراسة في برنامج توأم الشبكة لتكوين صورة واضحة عما يتطلبه مشروع محطات شحن المركبات من الشبكة على صعيد حجم الطاقة ومواقع الشحن، وكيفية تلبية تلك الحاجة من دون أن يؤثر ذلك على خدمات توزيع الكهرباء. 

ومن جهة أخرى، تسعى هيئة سوق الطاقة إلى زيادة مساهمة الطاقة النظيفة في شبكة الكهرباء وجعلها أكثر مرونة، وهذا يشمل نظماً مبتكرة لتخزين الطاقة والتي تعمل بمثابة بطاريات. وتلعب الطاقة الشمسية دوراً مهماً مستقبلاً خاصة مع وفرة الأيام المشمسة في سنغافورة، إذ تخطط الحكومة في البداية لزيادة سعة إنتاج الطاقة الكهربائية من الشمس بعدة أضعاف لتصل إلى 2 غيغاوات في حال الذروة بحلول العام 2030ـ أي ما يعادل 4% من مجمل الاستهلاك الحالي للكهرباء. وبما أن الطاقة الشمسية غير ثابتة نظراً لتأثرها بأحوال الطقس، فالحل هو بتخزين ما لا يتم استهلاكه بهدف استخدامه لاحقاً عند الحاجة والحفاظ على الاستقرار في توفيره. وتتوقع هيئة سوق الطاقة أن تساهم التقنيات المتطورة، مثل الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، في رصد أي خلل أو قصور قد يطرأ على هذه النظم والتنبؤ به. وعلى الرغم من أن استغلال الطاقة الشمسية على نطاق واسع يواجه تحديات مثل ارتفاع التكلفة، وافتقار سنغافورة لمساحات واسعة من الأراضي لنشر الخلايا الشمسية، فضلاً عن نقص في الخبرات المحلية اللازمة لتركيب وتشغيل مثل هذه النظم، إلا أن هناك مبادرات لتذليل العقبات تشمل تعزيز تبني تقنيات التخزين وتنمية المهارات المحلية. 

سيكون التوأم الرقمي عاملاً رئيسياً في ربط مختلف العناصر التي ستضاف إلى الشبكة مستقبلاً بطريقة صحيحة وسلسة مع ضمان تقديم خدمات موثوقة للطاقة في سنغافورة. 

المراجع:

اشترك في القائمة البريدية

اشترك في القائمة البريدية لتبقَ على اطلاع على أحدث المبادرات والابتكارات الحكومية التي تقدّمها منصة ابتكر

مقالات ذات صلة

الذكاء الاصطناعي

رواندا توجِد فرصاً لإدماج الذكاء الاصطناعيّ في الرعاية الصحية

لمواجهة تحديات القطاع الصحي، تسعى رواندا إلى استخدام روبوتات المحادثة لتقديم الاستشارات الطبية عن بُعد، ضمن مسعى شامل لزيادة توظيف التقنيات الحديثة، شرطَ ضبطِها بالأُطُر التشريعية التي تضمن الموثوقية والأمان.

إنجلترا

زراعة العشب البحري لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون في إنجلترا

لاستعادة الموائل الطبيعية للعشب البحري التي تمثّل أحد أهم وسائل احتجاز وتخزين الكربون في المملكة المتحدة، يعمل العديد من الشركاء والمتطوعين ضمن مشروع طموح لنقل بذور هذه الأعشاب ورعايتها مخبرياً تمهيداً لزراعتها في قاع البحر.

الأمن السيبراني

الحكومة الأمريكية تعزز الأمن السيبراني ضد تهديدات الحوسبة الكمية المستقبلية

اتّخذت الولايات المتحدة الأمريكية مؤخراً مجموعة من الخطوات لمواجهة التحديات المتوقع أن تفرضها أنظمة الحوسبة الكمية، والتي تهدد أمن وخصوصية الاتصالات عبر الإنترنت في المستقبل، بما يشكل خطراً على الاقتصاد والأمن القومي الأمريكي.