يمكن لحاوية تخزين الطاقة بالبطاريات بسعة 5 ميغاواط/ساعة أن تخفف الضغط على ربط الشبكة الكهربائية عن طريق امتصاص الطاقة المتجددة عند محدودية التصدير، وتفريغها عندما تكون الشبكة قادرة على استيعاب الطاقة أو عندما يحتاج إنتاج المشروع إلى دعم. وتعتمد النتيجة على تصنيف نظام تحويل الطاقة، واستراتيجية التوزيع، وحدود الربط البيني، وفقدان الطاقة في النظام، والاحتياطي التشغيلي - وليس على سعة 5 ميغاواط/ساعة وحدها.
وونفولت يُصنّف حاوية PoseidonVolt 2.0 كخيار لتخزين الطاقة على نطاق واسع يصل إلى 5 ميغاواط/ساعة. ويشمل تصميمها الأوسع مجموعات بطاريات الليثيوم و معدات PCS ثنائية الاتجاهمما يسمح للمطورين ومقاولي الهندسة والمشتريات والإنشاءات بتكوين الطاقة والكهرباء وفقًا لدراسة الشبكة.
ما هو قيد الشبكة الذي يُتوقع أن يحلّه نظام تخزين الطاقة بالبطاريات؟
قد يعني ضغط ربط الشبكة عدة أمور مختلفة: حد أقصى للتصدير، أو زيادة حمل المحولات، أو حدود معدل التغير، أو تقليص الطاقة المتجددة، أو حساسية الجهد، أو ضرورة توفير الطاقة المجدولة. تتطلب كل مشكلة هدف تحكم مختلف. يجب على فريق المشروع تحديد الشرط المحدد بعبارات قابلة للقياس قبل اختيار كمية الحاويات.
| مشكلة في الشبكة | الإجراء المطلوب من BESS | محرك تحديد الحجم الأساسي |
| حدود التصدير | فرض رسوم تتجاوز مستوى التصدير المسموح به | مدة الطاقة الفائضة وقوة الشحن |
| توصيل مسائي | تحويل الطاقة المتجددة خلال النهار | سعة الطاقة وفقدان الطاقة ذهابًا وإيابًا |
| التحكم في المنحدر | امتصاص أو توفير التغيرات السريعة | استجابة نظام التحكم في الطاقة (PCS) وتصنيف الطاقة |
| ازدحام المحولات | قم بتقييد عمليات الاستيراد/التصدير للموقع إلى ما دون الحد المسموح به. | مدة الذروة واستجابة القياس |
| احتياطي دعم الشبكة | حافظ على مساحة كافية للأوامر | نافذة حالة الشحن والتوافر |
قد يجمع مشروع واحد عدة مهام، لكن يجب أن تكون أولوية التحكم واضحة. على سبيل المثال، البطارية التي تُحفظ شبه ممتلئة كاحتياطية لديها قدرة أقل على استيعاب انخفاض الطاقة الشمسية. ولا يكون تراكم الإيرادات ذا مصداقية إلا إذا كانت حالة الشحن نفسها كافية لدعم الخدمات الموعودة في الوقت المطلوب.
كيف يمكن تحويل 5 ميغاواط ساعة إلى تصميم قابل للتمويل؟
افصل الطاقة الاسمية عن الطاقة القابلة للتوصيل
تنخفض الطاقة المتاحة للتوصيل بسبب احتياطي التشغيل، وحدود عمق التفريغ، ودرجة الحرارة، والتدهور، والأحمال المساعدة، وفقدان الطاقة في نظام تحويل الطاقة، وفقدان الطاقة في المحولات. ينبغي أن تستخدم النماذج المالية الطاقة عند نقطة الربط، وليس فقط سعة خلايا البطارية. يصبح هذا التمييز جوهريًا عند قياس الطاقة المضمونة عند عداد الشبكة.
حدد نسبة الطاقة إلى القدرة في نظام تحويل الطاقة
يمكن لنظام طاقة بقدرة 5 ميغاواط/ساعة مقترن بنظام تحويل الطاقة بقدرة 1 ميغاواط أن يُفرغ شحنته لمدة خمس ساعات تقريبًا قبل احتساب الفاقد والاحتياطي؛ بينما تُستخدم نفس الطاقة مع نظام بقدرة 2.5 ميغاواط لفترة أقصر وبقدرة أعلى. تعتمد النسبة الصحيحة على مدة تشغيل الشبكة، وليس على ملصق العبوة القياسي.
تدهور النموذج مقارنة بخطة الإرسال
يؤثر عمق الدورة، ومتوسط حالة الشحن، ودرجة الحرارة، والوقت الزمني على الطاقة المتاحة. يجب أن يوضح النموذج عدد الدورات المتوقعة، والاحتياطي المحفوظ، وما إذا كانت هناك حاجة إلى زيادة الطاقة لتلبية ضمان السعة على المدى الطويل.
يشمل الاستهلاك الإضافي
تستهلك أنظمة التبريد والتحكم بالطاقة ومكافحة الحرائق والمضخات والأحمال الاحتياطية الطاقة. وفي البيئات الحارة والرطبة، قد يكون الاستهلاك الإضافي كبيرًا. لذا، ينبغي إدراجه في كل من نموذج إنتاج الطاقة وحساب حمل محول الموقع.
أين يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات المعبأ في حاويات أن يقلل من ضغط التوصيل؟
مزارع الطاقة الشمسية مع تقليص الإنتاج في منتصف النهار
يشحن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات عندما يتجاوز إنتاج الطاقة الشمسية حد التصدير، ثم يفرغ لاحقًا ضمن سعة الربط البيني. يتطلب تحديد الحجم الأمثل معرفة منحنى تقليص الإنتاج التاريخي أو المُحاكى. قد لا تلبي البطارية المصممة بناءً على معدل تقليص الإنتاج السنوي بالميغاواط/ساعة فقط أعلى متطلبات الشحن بالساعة.
مشاريع طاقة الرياح ذات المنحدرات المتغيرة
يمكن لاستجابة نظام تحويل الطاقة السريعة أن تُخفف من حدة التغيرات القصيرة في الخرج، بينما تغطي سعة الطاقة فترات التغير الطويلة. وتُعدّ نطاقات التحكم الميتة مهمة: إذ يمكن للتصحيحات الصغيرة المفرطة أن تزيد من دورات التشغيل دون تحسين توافق الشبكة بشكل ملحوظ.
الشبكات الصناعية الصغيرة تقترب من حدود المحولات
يمكن لنظام حاويات أن يدعم المحركات الكبيرة، وذروات الإنتاج، أو دمج مصادر الطاقة المتجددة دون الحاجة إلى زيادة الربط بالشبكة الرئيسية بشكل فوري. يجب تحديد قواعد تنسيق الحماية والعزل بعناية لأن الشبكة المصغرة تشمل كلاً من الأحمال والتوليد.
برامج تجريبية ودعم القدرة على جانب الشبكة
بالنسبة لتطبيقات جانب الشبكة، تصبح سلطة التحكم، والقياس، وتكرار الاتصالات، وأهداف التوافر، واختبار الاستجابة عناصر أساسية. يجب تصميم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات كمعدات للشبكة، مع وجود واجهات واضحة بين المالك، والمشغل، ومقاول الهندسة والمشتريات والإنشاء، ومورد النظام.
ما هي تفاصيل تكامل الحاويات التي تتطلب قرارات مبكرة؟
- ترتيب مجموعة البطاريات، وتصميم مُجمِّع التيار المستمر، ونقاط العزل.
- كمية وحدات التحكم الإلكترونية، وفلسفة التكرار، وتوصيل المحول.
- تصميم تبريد يتناسب مع درجة الحرارة والرطوبة المحيطة المحلية.
- واجهة الكشف عن الحرائق وإخمادها وإدارة الغازات والاستجابة للطوارئ.
- الوصول إلى الحاويات، وممرات الصيانة، والرفع، ومسار الاستبدال.
- بروتوكولات الاتصال الخاصة بنظام SCADA ونظام إدارة الطوارئ والعدادات ومرحلات الحماية والمرافق.
- الضوضاء، والصرف، والحماية من التآكل، والمتطلبات المدنية للموقع.
تستخدم بنية مجموعة البطاريات المذكورة وحدات 51.2 فولت، 280 أمبير/ساعة في تكوينات الأنظمة الأكبر. يجب التأكد من ترتيب التيار المستمر بالتفصيل مع تصميم الحاوية ونظام تحويل الطاقة لضمان تنسيق نطاق الجهد، وتيار العطل، وطول الكابل، وعزل الصيانة.
كيف ينبغي لفريق الهندسة والمشتريات والإنشاءات اختبار النظام؟
ينبغي أن تتحقق اختبارات القبول في المصنع والموقع من قدرة الشحن والتفريغ، والطاقة القابلة للاستخدام، ودقة العداد، والتحكم في حالة الشحن، ووقت الاستجابة، وسلوك انقطاع الاتصال، والحمل الإضافي، والإغلاق الطارئ، وواجهات نظام مكافحة الحرائق، والتعافي بعد انقطاع التيار الكهربائي. يجب أن تستخدم الاختبارات نفس نقطة القياس المحددة في ضمان الأداء.
ينبغي أن تتضمن سيناريوهات التشغيل طاقة كاملة عند مستويات شحن عالية ومنخفضة، وتغييرات سريعة في نقاط الضبط، وتوقف الشحن أثناء قيود الشبكة، وفقدان وحدة تحويل الطاقة أو سلسلة بطاريات واحدة في حال وجود نظام احتياطي. تكشف هذه الحالات عن نقاط ضعف في التكامل قبل بدء التشغيل التجاري.
ما هي الأخطاء التجارية التي يجب على المطورين تجنبها؟
الخطأ الأول هو مقارنة الحاويات بناءً على الميغاواط/ساعة فقط. قد يختلف العرضان في نطاق نظام التحكم في الطاقة، والمحول، ونظام إدارة الطاقة، ونظام مكافحة الحرائق، والتبريد، وبدل التدهور، والتركيب، والتشغيل، وشروط الضمان. لذا، فإنّ وجود ورقة نطاق موحدة أمرٌ ضروري.
الخطأ الثاني هو بناء الجدوى المالية على أساس التوزيع اليومي الأمثل. فالتخفيضات، وفروق الأسعار، والصيانة، وأوامر الشبكة، وتضارب حالة الشحن، كلها عوامل تُقلل الإيرادات النظرية. لذا، فإن نموذجًا متحفظًا مع مراعاة حالات الحساسية يُعطي مشروعًا أكثر قابلية للدفاع.
استنتاج
يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات بقدرة 5 ميغاواط/ساعة أن يخفف الضغط على ربط الشبكة الكهربائية عندما يتم تصميم طاقته وقدرته وأنظمة التحكم فيه واحتياطي التشغيل وفقًا لقيد محدد. يُسهّل استخدام الحاويات عملية النشر، ولكنه لا يُغني عن الحاجة إلى دراسات الشبكة والتكامل المُفصّل.
مراجعة المطورين حلول وون فولت على نطاق المرافق ينبغي توفير حد الربط البيني، والملف التعريفي للطاقة المتجددة، وهدف الإرسال، وظروف الموقع، والضمانات المطلوبة حتى يمكن تكوين النظام حول أداء قابل للقياس.
أسئلة متكررة
س1: هل حاوية 5 ميغاواط ساعة هي دائماً نظام لمدة خمس ساعات؟
ج: لا. تعتمد المدة على قدرة نظام تحويل الطاقة (PCS) والطاقة المتاحة للاستخدام. يشير نظام تحويل طاقة بقدرة 1 ميغاواط إلى حوالي خمس ساعات قبل حدوث الفقد والاحتياطي، بينما يوفر نظام تحويل طاقة ذو قدرة أعلى مدة أقصر.
س2: هل يمكن لأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات القضاء على تقليص الطاقة المتجددة؟
ج: يمكن تقليل انقطاع التيار عندما تتطابق طاقة الشحن والسعة المتاحة مع فائض الطاقة. قد تتجاوز حالات انقطاع التيار الطويلة أو المتكررة نطاق الطاقة المتاحة للبطارية.
س3: أين ينبغي قياس الطاقة القابلة للاستخدام؟
أ: يجب أن ينص العقد على ما إذا كانت الطاقة تُقاس عند ناقل التيار المستمر للبطارية، أو مخرج التيار المتردد لنظام تحويل الطاقة، أو المحول، أو نقطة توصيل الشبكة. وتكون الطاقة المُوَصَّلة من الشبكة أقل بسبب الفاقد والأحمال الإضافية.
س4: لماذا هناك حاجة إلى احتياطي حالة الشحن؟
ج: يوفر الاحتياطي هامشًا لأوامر الشبكة، ويحمي حدود التشغيل، ويدعم مهام النسخ الاحتياطي أو الطوارئ. قد يؤدي استخدام البطارية بالكامل لخدمة واحدة إلى تعطيل خدمة أخرى.
س5: ما المعلومات المطلوبة للتصميم الأولي؟
أ: مشاركة ملف تعريف الطاقة المتجددة، وحدود تصدير أو استيراد الشبكة، والطاقة المطلوبة ومدتها، والظروف المحيطة، ومخطط الخط الواحد، وتصميم الموقع، وقواعد الإرسال، وضمانات الأداء المستهدفة.