يحتاج نظام الطاقة الشمسية بقدرة 100 كيلوواط إلى أكثر من 100 كيلوواط ساعة من سعة البطارية عندما تتجاوز فترة التفريغ القيّمة ساعة واحدة تقريبًا، أو عندما يتطلب المشروع وجود احتياطي أو نظام طاقة احتياطية أو إمكانية تحويل الطاقة لعدة أيام. غالبًا ما يُوصف نظام الطاقة الشمسية بقدرة ألواحه الكهروضوئية، إلا أن كمية الكهرباء المطلوبة في الموقع تتغير بمرور الوقت. قد تُنتج منظومة بقدرة 100 كيلوواط طاقةً وفيرة في منتصف النهار، بينما يبلغ الطلب على الطاقة ذروته في المساء. في هذه الحالة، لا يؤدي إضافة المزيد من الألواح تلقائيًا إلى زيادة الطاقة المفيدة. يجب الفصل بين دور البطارية في توليد الطاقة ووظيفة البطارية في توفير الطاقة.
يصبح هذا السؤال عمليًا عندما يكون لدى مصنع أو مستودع أو مبنى تجاري استهلاك مرتفع للطاقة في المساء، أو اتصال محدود بشبكة الكهرباء، أو رسوم طلب تعتمد على فترة زمنية قصيرة. يمكن للبطارية أن تنقل الطاقة الشمسية، أو تقلل من تصدير الطاقة، أو تدعم حملاً حرجًا، أو تؤدي وظائف متعددة. كل وظيفة من هذه الوظائف تُغير الطاقة المطلوبة، وقدرة العاكس، والاحتياطي، وفترة إعادة الشحن.
قارن منحنى الطاقة الشمسية الكهروضوئية بمنحنى الحمل
ابدأ ببيانات استهلاك الكهرباء على فترات زمنية محددة، ونموذج للطاقة الشمسية يعمل كل ساعة أو أقل من ساعة. حدد الساعات التي يتجاوز فيها إنتاج الطاقة الشمسية الطلب على الموقع، والساعات التي يستورد فيها الموقع الطاقة، والساعات التي يفرض فيها العداد رسومًا على الطلب. يوضح الفرق بين هذه المنحنيات ما إذا كانت البطارية بحاجة إلى امتصاص الفائض، أو تفريغها بعد غروب الشمس، أو الاستجابة لذروة قصيرة.
الطاقة والقوة تجيبان على أسئلة مختلفة
تُحدد قدرة البطارية، المقاسة بالكيلوواط، مدى سرعة استجابة النظام لتغيير واردات الموقع أو دعم الحمل. أما طاقة البطارية، المقاسة بالكيلوواط ساعة، فتُحدد مدة استمرار هذه الطاقة. قد يحتاج الحمل المسائي المرتفع إلى طاقة متوسطة لعدة ساعات. بينما قد يحتاج ذروة استهلاك المحرك القصيرة إلى طاقة عالية ولكن طاقة منخفضة. وونفولت يجمع هذا التكوين بين 100 كيلوواط من الألواح الكهروضوئية، ومحول طاقة بقدرة 100 كيلوواط، وسعة تخزين ليثيوم تبلغ 200 كيلوواط ساعة.
للطاقة الكهروضوئية حدودها الخاصة. فمعامل تحويل العاكس، وسعة الكابل، ودرجة الحرارة، والتشويش، وقيود التصدير، والإشعاع الشمسي، كلها عوامل تحدد مقدار الطاقة الاسمية التي تصل إلى ناقل التيار المتردد. قد تمتلئ البطارية الصغيرة جدًا مبكرًا، مما يؤدي إلى تقليل الطاقة الشمسية لاحقًا. أما البطارية الكبيرة جدًا، فقد تبقى غير مستغلة بالكامل إذا لم يكن للموقع طلب على الطاقة في المساء أو دور احتياطي.
اكتشف الساعات التي تُحقق فيها طاقة البطارية قيمةً مضافة.
تُعدّ البطارية أكثر فائدة من الألواح الشمسية الإضافية عندما يكون هناك تباين مستمر بين الإنتاج والاستهلاك في الموقع. ومن الأمثلة على ذلك: التبريد المسائي، والتصنيع بنظام المناوبات، وأحمال الفنادق بعد غروب الشمس، أو منشأة لا تستطيع تصدير كامل إنتاجها في منتصف النهار. يجب أن يُبيّن التحليل مقدار الطاقة التي يُمكن نقلها في الأيام العادية، والأيام الغائمة، وأيام الإنتاج المرتفع.
لا تحسب نفس الطاقة مرتين
لا يمكن احتساب الطاقة المستخدمة للاستهلاك الذاتي ضمن الطاقة المصدرة أو الطاقة المتجنبة أو الطاقة الناتجة عن خفض الطلب خلال الفترة نفسها. يجب أن تحدد نماذج التوزيع ترتيب الأولويات: حماية الاحتياطي الاحتياطي، وتلبية الأحمال المحلية، وخفض ذروة الطلب، والشحن من الألواح الشمسية، وتصدير أي فائض مسموح به. يجب اختبار هذا الترتيب في ضوء التعرفات ومخاطر التشغيل.
يؤدي انخفاض كفاءة دورة الشحن والتفريغ للبطارية واستهلاك الطاقة الإضافية إلى تقليل الطاقة المُعادة إلى الحمل. يجب أن يستخدم النموذج طاقة التيار المتردد عند نفس حدود العداد المستخدمة لتحقيق التوفير. لا تُنتج البطارية المشحونة بـ 100 كيلوواط ساعة من الطاقة الشمسية الكهروضوئية نفس الكمية بعد احتساب فاقد التحويل، واستهلاك وضع الاستعداد، وحدود درجة الحرارة، والاحتياطي.
اضبط البطارية حول وقت العمل المسائي
إن 100 كيلوواط 200نظام الطاقة الشمسية الهجين بالكيلوواط ساعة يمكن تقييم ذلك عندما يحتاج الموقع إلى علاقة محددة بين مستوى طاقة هجينة بقدرة 100 كيلوواط ونطاق طاقة مخزنة أكبر. تأكد من تكوين المنتج الحالي، ومدخلات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وتركيب البطارية الكيميائي والطاقة القابلة للاستخدام، وأنماط التشغيل، والربط بالشبكة، والحماية، والتبريد، والاتصالات، وملف تعريف الحمل الذي يحدد فترة التفريغ المتوقعة.
WonVolt’ س حلول صناعية وتجارية يدعم هذا النظام مناقشات المشاريع المتعلقة بالطاقة الشمسية والتخزين والتوزيع. لا ينبغي اختيار النظام بناءً على قدرة 100 كيلوواط فقط. تحقق من أقصى قدرة لشحن وتفريغ البطارية، ومدة التشغيل عند القدرة المطلوبة، واحتياطي حالة الشحن، وتفاعل المولد، والوقت المتاح لإعادة الشحن قبل حدث الطلب التالي.
حساب القص والتصدير والاحتياطي
إذا وصل محول الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى حده الأقصى للتيار المتردد عند الظهيرة، فقد يتم اقتطاع الطاقة الشمسية الزائدة ما لم تكن البطارية مزودة بسعة شحن كافية. هذا لا يعني إمكانية استعادة كل كيلوواط ساعة مقتطعة. فقدرة شحن البطارية، وحالة الشحن، ودرجة الحرارة، واستجابة نظام التحكم، والحمل المتزامن للموقع، كلها عوامل تحدد مقدار الفائض الذي يمكن استغلاله. يجب أن يُظهر النموذج المالي الطاقة المقطوعة قبل التخزين وبعده. خصص لكل كيلوواط ساعة مخزنة غرضًا واحدًا في النموذج.
يُغيّر الاحتياطي الاحتياطي الجزء القابل للاستخدام من البطارية. إذا كان على المنشأة الاحتفاظ بالطاقة تحسبًا لانقطاع التيار الكهربائي، فلن تتمكن من استخدام كامل الطاقة المُتاحة يوميًا. وقد يرتفع الاحتياطي أيضًا قبل الأحوال الجوية القاسية أو أعمال الصيانة. ينبغي أن يُعامل النموذج السنوي الاحتياطي كقاعدة تشغيلية، وليس كتخفيض خفي يُطبق بعد تقدير الوفورات.
اختبر النظام الهجين عند حدود العداد
يجب أن تراقب عملية التشغيل إنتاج الطاقة الشمسية، وقيم التيار المستمر للبطارية أو القيم الداخلية، وواردات وصادرات التيار المتردد، وحمل الطلب، وحالة الشحن، وأوامر التحكم على جدول زمني موحد. اختبر حدث شحن عالي الطاقة الشمسية، وتفريغًا مسائيًا، وذروة الطلب، واضطرابًا في الشبكة، والتعافي. تأكد من أن النظام لا يشحن من الشبكة عندما تسمح قاعدة التشغيل بالشحن من الطاقة الشمسية فقط. تشير معلومات النظام المنشورة إلى أن مدة نقل الطاقة في حالة انقطاع الشبكة لا تتجاوز 10 مللي ثانية، ودعم توصيل ما يصل إلى ثلاث وحدات بالتوازي.
WonVolt’ س مجموعة منتجات الطاقة الشمسية و جهة الاتصال بالمشروع يمكن دعم مراجعة التصميم باستخدام مخطط السطح، وبيانات الطقس، والتعرفة، وملف تعريف الحمل، وحدود الشبكة، والاحتياطي المطلوب. يجب أن يحدد القبول الطاقة المفيدة عند عداد التيار المتردد، ووقت الاستجابة، ومستوى الاحتياطي، والشروط التي تسمح للنظام بتغيير الأوضاع.
قارن بين الأحجام البديلة التي لها نفس قواعد الشحن
قم بتشغيل عدة أحجام مختلفة من طاقة البطاريات مع الحفاظ على ثبات أولويات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، والحمل، والاحتياطي، والتعرفة، وطاقة الشحن، والتحكم. قم بالإبلاغ عن الطاقة الشمسية الكهروضوئية المُخفّضة، والاستهلاك الذاتي، وخفض ذروة الاستهلاك، وتغطية الطاقة الاحتياطية، والدورات السنوية، والسعة غير المُستغلة. إن أفضل حجم ليس هو الذي يحتوي على أكبر قدر من الطاقة المُخزّنة، بل هو الذي لا تزال طاقته الإضافية تُؤدي وظيفة قيّمة.
ينبغي أن يشمل اختبار الحساسية تغيرات أسعار الكهرباء، وزيادة الأحمال، وسنوات انخفاض سطوع الشمس، وتقليل فترة صلاحية البطارية. يُظهر هذا ما إذا كان المشروع سيظل مجديًا عند تغير الافتراضات. قد يُخفي توقع واحد لسنة مثالية تصميمًا يعتمد على بقاء جميع الظروف مواتية.
استخدم عدة أيام متتالية في النموذج
يمكن لمحاكاة يوم مشمس واحد أن تجعل البطارية تبدو جاهزة تمامًا كل صباح. قم بنمذجة فترات الغيوم، وأحمال نهاية الأسبوع، وأيام انقطاع التيار الكهربائي، وارتفاع الطلب في المساء بعد انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية. تحقق مما إذا كانت البطارية تصل إلى مستوى الاحتياطي، وما إذا كان شحن الشبكة مسموحًا به، ومقدار الطاقة الكهروضوئية التي يتم تقليصها عندما تظل البطارية ممتلئة جزئيًا.
يجب أن تُظهر النتيجة الطاقة المُستخدَمة من التيار المتردد، وليس فقط سعة التيار المستمر المُسماة. اعرض فقد الشحن والتفريغ، والطاقة الإضافية، والاحتياطي، والطاقة القصوى، والمدة، وحالة الشحن قبل كل حدث مهم. هذا يُبيّن ما إذا كانت طاقة البطارية الإضافية ستُستخدَم فعليًا أم ستبقى غير مُستخدَمة.
أسئلة متكررة
س1: متى يحتاج نظام الطاقة الشمسية الهجين إلى طاقة بطارية أكثر من طاقة الخلايا الكهروضوئية؟
ج: قد يحتاج إلى المزيد من الطاقة المخزنة عندما يستمر العمل المسائي الكبير أو العمل الاحتياطي بعد انتهاء إنتاج الطاقة الشمسية، حتى لو كانت مجموعة الخلايا الكهروضوئية 100 كيلوواط.
س2: هل تكفي مجموعة الألواح الكهروضوئية بقدرة 100 كيلوواط لتشغيل عاكس بطارية بقدرة 100 كيلوواط؟
ج: ليس تلقائياً. يجب أن تتطابق مخرجات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وحدود شحن وتفريغ البطارية، وتوصيل التيار المتردد، وملف تعريف الحمل، وأنماط التشغيل.
س3: هل يمكن للبطارية استعادة كل الطاقة الشمسية المفقودة؟
ج: لا. طاقة الشحن، وسعة الطاقة المتاحة، وحالة الشحن، وحمل الموقع، وفقدان التحويل، وقواعد التصدير تحد من الاسترداد.
س4: لماذا يجب تضمين الاحتياطي الاحتياطي في النموذج المالي؟
ج: الطاقة المخزنة لانقطاعات التيار الكهربائي غير متاحة للتوزيع الاقتصادي اليومي، لذا فإن استخدام اللوحة الاسمية الكاملة سيؤدي إلى المبالغة في تقدير الوفورات السنوية.
س5: ما هي البيانات المطلوبة لتحديد حجم نظام الطاقة الشمسية الهجين؟
أ: استخدم الحمل الفاصل الزمني، وتصميم وإنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وحدود الاستيراد والتصدير، وفترات التعريفة، وأحمال النسخ الاحتياطي، وأهداف انقطاع التيار الكهربائي، وحدود البطارية، وأولوية الإرسال المطلوبة.