عادةً ما تهيمن على فاتورة الكهرباء في المصانع ذروات قصيرة جدًا، مثل: بدء تشغيل المحرك، أو بدء تشغيل خط الإنتاج، أو بدء تشغيل الضاغط، أو ذروة استهلاك نظام التكييف والتهوية. في هذه الحالات، حتى زيادة طفيفة في الحد الأقصى للطلب قد تؤدي إلى ارتفاع كبير في التكاليف، حتى مع ثبات إجمالي الطاقة المستهلكة. لكي يُضيف نظام تخزين الطاقة في قطاع الصناعات التحويلية قيمةً، يجب أن يكون قادرًا على الشحن والتفريغ والاستجابة في الوقت المناسب. وهنا يلعب نظام تحويل الطاقة دورًا حاسمًا. تخزن البطارية الطاقة، بينما يُستخدم نظام تحويل الطاقة لنقلها بين وحدة التخزين والأحمال المختلفة وألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية وشبكة الكهرباء.

لماذا يعتمد تقليل ذروة الطلب على التحكم في نظام PCS؟

لا يقتصر تقليل ذروة الاستهلاك على زيادة سعة البطارية فحسب، بل يتطلب نظامًا قادرًا على رصد تغيرات الأحمال، وإطلاق الطاقة بسرعة كافية، وإيقاف التفريغ قبل أن تتأثر سلامة البطارية. في المصانع، قد يتغير منحنى الطاقة عدة مرات خلال وردية عمل واحدة، لذا يجب أن يعمل نظام تحويل الطاقة (PCS) بالتنسيق مع نظام إدارة البطارية (BMS) ونظام إدارة الطاقة (EMS) بدلًا من أن يكون مجرد عاكس بسيط.

وحدة التحكم في الطاقة (PCS) هي جسر الطاقة بين البطارية وأحمال المصنع

يقوم نظام تحويل الطاقة (PCS) بتحويل التيار المتردد والتيار المستمر في كلا الاتجاهين. أثناء الشحن، يحول النظام طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر ويخزنها في البطارية. أثناء التفريغ، يحول النظام طاقة التيار المستمر مرة أخرى إلى طاقة تيار متردد لتشغيل أحمال المصنع أو ربطها بالشبكة الكهربائية.

مكون مثل 100KW-1MW بطارية محول ثنائي الاتجاه PCS100-1000-الولايات المتحدة يؤدي هذا الدور ضمن نظام تخزين الطاقة التجاري والصناعي الأكبر. وهو ليس الحل الكامل، ولكنه طبقة أساسية لتحويل الطاقة. فبدون تحكم مستقر في نظام تحويل الطاقة، لا يمكن للبطارية دعم تقليل ذروة الطلب، أو توفير الطاقة الاحتياطية، أو الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، أو تشغيل الشبكات الصغيرة بطريقة آمنة وفعالة.

يساعدك نظام التحكم في الطاقة (PCS) على التحكم في الحد الأقصى للطلب

يُعدّ التحكم في الطلب أحد الأهداف الرئيسية لتخزين الطاقة الموزعة في القطاعين الصناعي والتجاري. إذ يُمكن للنظام التحكم في الحد الأقصى للطلب ضمن حدود العقد، مما قد يُقلل من تكاليف الكهرباء المرتبطة بالطلب. ويقوم نظام التحكم في الطاقة (PCS) بتنفيذ أمر الطاقة عندما يُقرر نظام إدارة الطاقة (EMS) أن الحمل قد بلغ ذروته.

على سبيل المثال، إذا اقترب حمل مصنعك من الحد الأقصى، يمكن لنظام إدارة الطاقة إرسال أمر تفريغ. عندئذٍ، يقوم نظام تحويل الطاقة بتفريغ طاقة البطارية لتغطية جزء من الحمل. من جانب الشبكة، يصبح منحنى الطلب أكثر استواءً. هذه هي الفكرة الأساسية لتقليل ذروة الطلب بذكاء.

كيف يتناسب نظام تحويل الطاقة من 100 كيلوواط إلى 1 ميغاواط مع تخزين الطاقة في المصانع؟

يُعد نطاق أنظمة تحويل الطاقة (PCS) من 100 كيلوواط إلى 1 ميغاواط مفيدًا للعديد من المصانع، حيث يغطي ورش العمل الصغيرة، ومواقع الإنتاج المتوسطة، والمستودعات، والمجمعات الصناعية، ومشاريع الطاقة الشمسية مع التخزين. وتعتمد القدرة المناسبة لنظام تحويل الطاقة على ذروة الحمل، وسعة المحول، ونظام التعرفة، وحجم البطارية، وهدف الطاقة الاحتياطية.

قم بمطابقة طاقة نظام التحكم في الطاقة مع منحنى الحمل الخاص بك

قبل اختيار حجم وحدة تحويل الطاقة، ينبغي دراسة نمط استهلاك الطاقة. قد لا يحتاج مصنع ذو ذروة استهلاك قصيرة تبلغ 150 كيلوواط إلى وحدة تحويل طاقة بقدرة 1 ميغاواط. أما موقع يضم عدة خطوط إنتاج، ومخازن تبريد، وضواغط هواء، ومحركات كبيرة، فقد يحتاج إلى تكوين طاقة أعلى.

ينبغي أن تتضمن مراجعة المقاسات العملية ما يلي:

• أعلى مستوى للطلب خلال الاثني عشر شهرًا الماضية
• مدة الذروة وتردد الذروة
• سعة المحول وحدود العقد
• قائمة الأحمال الحرجة
• سعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، إن وجدت
• سعة البطارية المخطط لها ووقت التفريغ

في مشروع نموذجي لتخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة في القطاعين الصناعي والتجاري، يمكن لنظام تحويل الطاقة بقدرة 500 كيلوواط العمل مع بطارية تخزين بسعة 1 ميغاواط/ساعة وسعة كهروضوئية تبلغ 1 ميغاواط. خلال النهار، يمكن للطاقة الكهروضوئية تزويد أحمال المصنع أولاً، ثم يُستخدم الفائض منها لشحن البطارية. أما في الليل أو خلال فترات ذروة الأسعار، فتُفرغ البطارية، ويمكن للشبكة الكهربائية أن تُكمل عملية التزويد.

اختر تصميم النظام الذي يحيط بالحل بأكمله

لا ينبغي اختيار نظام التحكم في الطاقة (PCS) بمفرده. يجب أن يتوافق مع نظام البطاريات، ونظام إدارة البطاريات (BMS)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، ومفاتيح التوزيع، والمحولات، وأنظمة الحماية من الحرائق، وطبقة الاتصالات، ومنطق التحكم في الموقع. إذا كنت تخطط لمشروع كامل للتحكم والبنية التحتية، فـ حلول صناعية وتجارية ينبغي مراجعتها كنظام متكامل بدلاً من كونها قائمة بأجهزة منفصلة.

هذا الأمر بالغ الأهمية لأن تقليل ذروة الطلب يتطلب تنسيقًا دقيقًا. يحمي نظام إدارة البطارية (BMS) البطارية، بينما يقوم نظام تحويل الطاقة (PCS) بتحويل الطاقة والتحكم بها، ويقوم نظام إدارة الطاقة (EMS) بتحليل توقعات الأحمال وأسعار الكهرباء وقيود النظام. عندما تعمل هذه الطبقات معًا، يستطيع نظام التخزين تقليل ذروة الطلب دون إجهاد البطارية أو تعطيل الإنتاج.

ما الذي يجعل نظام PCS أكثر أمانًا للاستخدام في المصانع؟

يهتم مستخدمو المصانع عادةً بثلاثة أمور: السلامة، واستمرارية التشغيل، والوفورات المتوقعة. ولا يدعم نظام التحكم في العمليات (PCS) هذه الأمور الثلاثة إلا إذا كان يتمتع بوظائف تحكم وحماية قوية. يجب أن يستجيب بسرعة، ويتواصل بوضوح، ويوقف العمليات غير الآمنة قبل تفاقم العطل.

يحمي نظام إدارة البطارية (BMS) عملية تشغيل البطارية

يتواصل نظام التحكم في الطاقة (PCS) مع نظام إدارة البطارية (BMS) عبر واجهات مثل CAN للحصول على معلومات حول حالة البطارية. يساعد هذا نظام التحكم في الطاقة على تحديد ما إذا كان الشحن أو التفريغ مسموحًا به. يراقب نظام إدارة البطارية جهد البطارية، والتيار، ودرجة الحرارة، وحالة الشحن، وإشارات الأعطال. إذا كانت البطارية ساخنة جدًا، أو منخفضة الشحن جدًا، أو ممتلئة جدًا، أو بها خلل، فيجب على نظام التحكم في الطاقة تقليل الطاقة أو إيقاف التشغيل.

يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية لأنّ حزم البطاريات تحتوي على العديد من الخلايا الموصولة على التوالي والتوازي. ويؤثر اتساق حزمة البطاريات على عمرها وسعتها القابلة للاستخدام. فإذا تمّ الضغط بشدة على جزء ضعيف منها، فقد يفقد النظام بأكمله كفاءته. ويُسهم التنسيق الجيد بين نظامي التحكم في الطاقة (PCS) ونظام إدارة البطارية (BMS) في إطالة عمر البطارية وتحسين سلامة النظام.

وظائف الحماية تقلل من مخاطر الموقع

يجب أن يدعم نظام التحكم في الطاقة (PCS) في المصنع الحماية من الجهد الزائد، والجهد المنخفض، والحمل الزائد، والتيار الزائد، وقصر الدائرة، وارتفاع درجة الحرارة، ومخاطر العزل. كما أن اختبارات التشغيل والإيقاف الذاتي مهمة أيضاً لأنها تساعد في اكتشاف الحالات غير الطبيعية قبل بدء التشغيل.

في وضع الاتصال بالشبكة، يدعم نظام تحويل الطاقة (PCS) تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه، والحماية الأمنية، وتحسين جودة الطاقة. أما في وضع عدم الاتصال بالشبكة، فيمكنه توفير طاقة تيار متردد مستقرة للأحمال المحلية. وفي الوضع الهجين، يمكنه التبديل بين وضع الاتصال بالشبكة ووضع عدم الاتصال بها بناءً على ظروف الموقع. تتيح هذه الأوضاع لنظام تخزين الطاقة (ESS) الخاص بك تحقيق أكثر من مجرد توفير التكاليف، إذ يدعم أيضًا الطاقة الاحتياطية وموثوقية الطاقة المحلية.

كيف يعمل نظام PCS مع نظام EMS لتقليل ذروة الطلب بشكل أكثر ذكاءً؟

يقوم نظام تحويل الطاقة (PCS) بتحويل الطاقة، بينما يحدد نظام إدارة الطاقة (EMS) الاستراتيجية. لا ينبغي للمصنع الذي يسعى إلى تحقيق وفورات حقيقية أن يعتمد فقط على أوقات الشحن والتفريغ الثابتة. تتغير الأحمال، وتتغير خطط الإنتاج، وقد تتفاوت أسعار الكهرباء. يجعل نظام إدارة الطاقة (EMS) النظام أكثر مرونة.

يقوم نظام إدارة الطوارئ ببناء استراتيجية التشغيل

يتولى نظام إدارة الطاقة (EMS) تنسيق الشبكة، والمستخدمين، وتخزين الطاقة الشمسية، ومعدات الشحن، ونظام تحويل الطاقة (PCS)، ونظام إدارة المباني (BMS). ويقوم بجمع البيانات من كل نظام فرعي، ومراقبة التشغيل، واتخاذ قرارات التحكم. بالنسبة لتخزين الطاقة في القطاعين الصناعي والتجاري، يمكن لنظام إدارة الطاقة دعم موازنة ذروة الطلب وانخفاضه، وخفض سعة الذروة، والاستجابة للطلب، والتحكم المركزي عن بُعد.

عندما تُشير توقعات الأحمال إلى ذروة قادمة، يُمكن لنظام إدارة الطاقة (EMS) تجهيز البطارية. وعندما يرتفع إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يُمكن لنظام إدارة الطاقة (EMS) اختيار ما إذا كان سيُغذي الأحمال، أو يشحن البطاريات، أو يتفاعل مع الشبكة. وعند ظهور إنذار، يُمكن لنظام إدارة الطاقة (EMS) تعديل أمر نظام التحكم في الطاقة (PCS) وحماية النظام.

لوحات المعلومات تسهل العمليات

يجب أن يوفر نظام إدارة الطاقة الجيد واجهة عرض مرئية واضحة عبر منصة ويب أو تطبيق أو شاشة عرض معلوماتية. ينبغي أن يتمكن فريقك من عرض تدفق الطاقة، وحالة البطارية، ومخرجات وحدة التحكم في الطاقة، والإنذارات، والبيانات التاريخية، وسجلات التشغيل. هذا يقلل من التخمين ويساعد فريق التشغيل على التحقق من فعالية تقليل ذروة الطلب.

بالنسبة للمواقع التي تخطط لعدة مشاريع تخزين، فإن النطاق الأوسع صفحة الحل يمكننا مساعدتك في مقارنة أنظمة التخزين الصناعية والتجارية، وأنظمة تخزين الطاقة الشمسية، وهياكل المشاريع الأكبر. إذا كان موقعك قد يتوسع من نظام تخزين طاقة مصنع إلى محطة طاقة أكبر، فإن حل على نطاق المرافق كما يمكن أن يوفر مرجعًا مفيدًا لتخطيط النظام.

ما الذي يجب عليك التحقق منه قبل اختيار نظام التحكم الآلي للمصنع؟

يبدأ اختيار نظام التحكم الأمثل في الإنتاج (PCS) ببيانات مصنعك، وليس بملصق المنتج. قد يؤدي اختيار حجم غير مناسب إلى زيادة التكاليف، أو تقليل الوفورات، أو الحد من التوسع المستقبلي. يجب أن يتوافق نظام التحكم المناسب في الإنتاج مع هدف ذروة الإنتاج الحالي ونمو الإنتاج المتوقع غدًا.

اطرح هذه الأسئلة التقنية أولاً

قبل تأكيد طراز جهاز الكمبيوتر الشخصي، تحقق من هذه النقاط:

1. هل يمكن لتصنيف طاقة نظام تحويل الطاقة تغطية خفض ذروة الطاقة المستهدفة؟
2. هل يدعم الشحن والتفريغ ثنائي الاتجاه؟
3. هل يمكنه التواصل بسلاسة مع نظام إدارة المباني (BMS) ونظام إدارة الطاقة (EMS)؟
4. هل يدعم التحكم اليدوي المحلي، والتحكم التلقائي المحلي، والتحكم عن بعد؟
5. هل يمكن تشغيله في أوضاع متصلة بالشبكة، وخارج الشبكة، والأوضاع الهجينة؟
6. هل يوفر التحكم في الطاقة الفعالة والطاقة غير الفعالة؟
7. هل يشمل ذلك الحماية الكاملة وتشخيص الأعطال؟
8. هل يمكن توسيع النظام من خلال التحكم المتوازي إذا زاد الحمل؟

تساعدك هذه الأسئلة على تجنب خطأ شائع: شراء جهاز تحويل الطاقة الذي يمكنه تحويل الطاقة ولكنه لا يستطيع دعم استراتيجية الطاقة الكاملة.

استشر مهندسًا قبل التصميم النهائي

يعتمد تقليل ذروة الطلب على بيانات الأحمال، وقواعد التعريفة، وحدود المحولات، وسعة البطاريات، وقدرة نظام تحويل الطاقة، واستراتيجية التحكم. قبل التصميم النهائي، ينبغي إعداد فواتير الكهرباء، ومنحنيات الأحمال، وتخطيط الموقع، وسعة الطاقة الشمسية، وساعات التشغيل، واحتياجات الطاقة الاحتياطية. بعد ذلك، يمكن للمراجعة الهندسية حساب خطة شحن وتفريغ أفضل.

للحصول على دعم المشروع، أو للمناقشة الفنية، أو للاستفسارات المتعلقة بالموقع، يمكنك الاتصال بـ وونفولت لبدء حوار حول التصميم. وهذا مفيد بشكل خاص عندما يحتاج مصنعك إلى حلول مخصصة لتخفيف ذروة الطلب، أو تخزين الطاقة الشمسية، أو طاقة احتياطية، أو توسعات مستقبلية.

أسئلة متكررة

س1: ما هو دور نظام التحكم في الطاقة (PCS) في تخزين الطاقة في المصانع؟
ج: يقوم نظام تحويل الطاقة (PCS) بتحويل الطاقة بين التيار المتردد والتيار المستمر. يشحن البطارية من التيار المتردد ويفرغ طاقة التيار المستمر من البطارية إلى التيار المتردد لتشغيل أحمال المصنع أو ربطها بالشبكة الكهربائية. كما أنه يستجيب لأوامر نظام إدارة الطاقة (EMS) ويتحقق من بيانات نظام إدارة البطارية (BMS) لضمان التشغيل الآمن.

س2: هل استخدام جهاز كمبيوتر أكبر حجماً أفضل دائماً لحلاقة الشعر في أوقات الذروة؟
ج: لا. قد يؤدي استخدام نظام تحويل طاقة أكبر إلى زيادة التكلفة دون تحقيق وفورات إضافية إذا لم يكن الحمل الأقصى لديك يتطلب كل هذه الطاقة. يجب عليك تحديد حجم نظام تحويل الطاقة بناءً على منحنيات الحمل، ومدة ذروة الاستهلاك، وسعة المحول، وسعة البطارية، وهيكل التعرفة.

س3: كيف يمكن لنظام تحويل الطاقة من 100 كيلوواط إلى 1 ميغاواط أن يقلل من تكاليف الكهرباء في المصنع؟
ج: يمكنها تفريغ الشحنة خلال فترات ذروة الطلب لتقليل الضغط على الشبكة. كما يمكنها الشحن خلال فترات انخفاض الأسعار أو من فائض الطاقة الشمسية، ثم تفريغ الشحنة خلال فترات ارتفاع الأسعار. وهذا يدعم تقليل ذروة الطلب والاستفادة من فروق الأسعار بين فترات الذروة والانخفاض.

س4: لماذا يجب أن تعمل أنظمة التحكم في العمليات (PCS) مع أنظمة إدارة المباني (BMS) وأنظمة إدارة الطاقة (EMS)؟
أ: يحمي نظام إدارة البطارية (BMS) سلامة البطارية من خلال مراقبة الجهد والتيار ودرجة الحرارة وحالة الشحن. يحدد نظام إدارة الطاقة (EMS) استراتيجية التشغيل. ينفذ نظام التحكم في الشحن (PCS) أوامر الشحن والتفريغ. يجب أن تعمل هذه الطبقات الثلاث معًا لضمان التشغيل الآمن والمربح.

س5: متى يجب عليك التفكير في توسيع نظام PCS بالتوازي؟
ج: ينبغي التفكير في التوسع عند توقع زيادة استهلاك الطاقة في المصنع، أو عند زيادة سعة الألواح الشمسية، أو عند إضافة سعة بطاريات مستقبلية. يمكن للتصميم المتوازي أن يساعد نظامًا أصغر على التوسع ليصبح نظام تخزين طاقة تجاريًا وصناعيًا أكبر دون الحاجة إلى استبدال البنية الأساسية بالكامل.