نظام تحويل الطاقة ثنائي الاتجاه (PCS) هو حلقة الوصل الكهربائية بين البطارية وشبكة التيار المتردد. يقوم هذا النظام بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر عند شحن البطارية، ثم يعيد تحويل التيار المستمر المخزن إلى تيار متردد عند تزويد البطارية للحمل أو إرسال الطاقة إلى الشبكة. كما يتحكم النظام في الجهد والتيار والتردد ونمط التشغيل. بدون نظام تحويل طاقة ثنائي الاتجاه مناسب، يمكن للبطارية تخزين الطاقة، لكنها لا تستطيع توصيلها بأمان أو بالقدرة المطلوبة.

لذا، يُعدّ نظام تحويل الطاقة (PCS) خيارًا بالغ الأهمية في تصميم أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS). فالوحدة غير المتوافقة قد تُقيّد الطاقة، وتزيد من فاقد التحويل، وتُسبّب أعطالًا في الاتصال، أو تعجز عن دعم الأحمال المهمة أثناء انقطاع الشبكة. ويُساعد اختيار نظام تحويل الطاقة المناسب على تقليل ذروة الطلب، واستخدام المزيد من الطاقة المتجددة، وحماية جودة الطاقة، ودعم التوسع.

وونفولت تُطوّر الشركة معدات وحلول طاقة نظيفة متكاملة للمشاريع الصناعية والتجارية ومشاريع المرافق العامة. تأسست عام 2016، وتُدير مصنعين في مدينة خفي، وتُشير التقارير إلى أن طاقتها الإنتاجية تبلغ 1.2 جيجاواط من الألواح الشمسية و2.5 جيجاواط/ساعة من بطاريات الليثيوم. لمزيد من التفاصيل، يُرجى مراجعة... نبذة عن شركة وون فولت.

ما الذي يفعله نظام التحكم ثنائي الاتجاه في الواقع؟

يشير مصطلح "ثنائي الاتجاه" إلى تدفق الطاقة في كلا الاتجاهين. يقوم نظام تحويل الطاقة بتغيير اتجاهه وفقًا للأوامر الواردة من نظام إدارة الطاقة مع البقاء ضمن الحدود التي يوفرها نظام إدارة البطارية.

الشحن من التيار المتردد إلى التيار المستمر

أثناء الشحن، يقوم مُحَوِّل التيار المتردد/المُقَوِّم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، ثم يُنظِّم التيار المستمر ليتناسب مع جهد البطارية. ويضع نظام إدارة البطارية حدودًا بناءً على معايير مُتعددة، مثل حالة الشحن، ودرجة الحرارة، وجهد الخلية، والتيار، وحالة الأعطال. يُتيح نظام إدارة البطارية تحكمًا دقيقًا في البطارية لمنع زيادة التيار، وزيادة الجهد، وغيرها من الأحداث التي قد تُؤدي إلى إجهاد البطارية أو حتى توقفها عن العمل. كما يُتيح نظام إدارة البطارية الشحن عند انخفاض التعرفة أو عندما يكون إنتاج الطاقة المُتجددة أكبر من الطلب في الموقع.

تفريغ التيار المستمر إلى التيار المتردد

أثناء عملية التفريغ، يعمل جهاز تحويل الطاقة (PCS) كمحول. فهو يحول التيار المستمر للبطارية إلى تيار متردد بالجهد والتردد وشكل الموجة والطور المطلوبين من قبل الحمل أو نقطة توصيل الشبكة.

يدعم هذا النظام تقليل ذروة الطلب، وتوفير الطاقة الاحتياطية، وتحويل الطاقة المتجددة، وخدمات الشبكة. في التطبيقات الصناعية، يمكن لسرعة الاستجابة وأداء التحميل الزائد أن يحددا ما إذا كانت المحركات والمضخات والضواغط وأجهزة التحكم في الإنتاج ستستمر في العمل بشكل طبيعي.

التحكم باستخدام نظام إدارة المباني ونظام إدارة الطاقة

يراقب نظام إدارة البطارية (BMS) حالة البطارية، بينما يُقيّم نظام إدارة الطاقة (EMS) الطلب والأسعار وتوليد الطاقة المتجددة وأولويات التشغيل. ويتلقى نظام تحويل الطاقة (PCS) أمر الطاقة، ويتحقق من حدود البطارية، ويُجري عملية الشحن أو التفريغ المطلوبة.

يُعدّ توافق الاتصالات أمرًا بالغ الأهمية. قد تؤدي البروتوكولات غير الصحيحة، أو تعيين البيانات بشكل خاطئ، أو منطق الأعطال غير السليم إلى تقليل المخرجات المتاحة أو التسبب في إنذارات متكررة. تشمل الواجهات الشائعة CAN وRS485.

لماذا يُعد نظام التحكم في الطاقة (PCS) عنصرًا أساسيًا في تصميم أنظمة تخزين الطاقة الحديثة (BESS)؟

تُشير سعة البطارية وقوة نظام تحويل الطاقة (PCS) إلى جانبين مختلفين من الأداء. تُحدد السعة مقدار الطاقة التي يُمكن تخزينها، بينما تُحدد قوة نظام تحويل الطاقة (PCS) سرعة نقل هذه الطاقة.

يُوازن بين الطاقة ومدة التشغيل

لا تستطيع البطارية الكبيرة المقترنة بنظام تحويل طاقة صغير الحجم تفريغ شحنتها بالسرعة الكافية خلال فترات ذروة الطلب القصيرة. أما نظام تحويل الطاقة كبير الحجم فيزيد التكلفة إذا لم تتمكن البطارية من توفير التيار المطلوب.

يمكن لبطارية سعتها 1 ميغاواط/ساعة مقترنة بنظام تحويل طاقة بقدرة 250 كيلوواط أن تُفرغ شحنتها نظريًا عند القدرة المقدرة لمدة أربع ساعات تقريبًا قبل احتساب الفاقد وحدود التشغيل. يوفر نظام تحويل طاقة بقدرة 500 كيلوواط طاقة أكبر لفترة أقصر. وتعتمد النسبة المثلى على الطاقة المطلوبة ومدة التشغيل.

يحمي جودة الطاقة

تحتاج الأحمال الحساسة إلى جهد وتردد ثابتين، وليس فقط إلى طاقة متاحة. يجب التحقق من التشوه التوافقي، ونطاق معامل القدرة، وقدرة التحميل الزائد، والتحكم في الجهد خارج الشبكة قبل الشراء.

يمكن للأحمال الحثية أن تسحب تيار بدء عالي. وقد يؤدي ضعف التحكم في الحمل الزائد إلى فشل بدء التشغيل أو انقطاع التيار أو إعادة التشغيل المتكررة.

يُتيح أوضاع تشغيل مختلفة

قد تتحول مشاريع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات الحديثة بين أوضاع الاتصال بالشبكة، والانفصال عن الشبكة، والاحتياط، والشبكات المصغرة. ويتحكم نظام تحويل الطاقة في عملية الانتقال ويحدد مدى سرعة دعم البطارية للحمل بعد انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة.

لـ تخزين الطاقة الصناعية والتجاريةتشمل الأهداف الشائعة توفير الطاقة الاحتياطية، وتقليل ذروة الطلب، وزيادة الاستهلاك الذاتي. وقد تقوم المشاريع الأكبر حجماً أيضاً بتنظيم إنتاج الطاقة المتجددة وتشغيل عدة وحدات تحويل الطاقة بالتوازي.

ما هي مشاكل المشتري التي يحلها نظام PCS المتوافق جيدًا؟

ينبغي أن يتبع تصنيفه مشكلة الموقع والهدف التشغيلي، وليس مجرد أكبر طراز متاح.

ذروة الطلب

يمكن شحن البطارية عندما يكون سعر الكهرباء منخفضًا، مثلاً في الليل عندما يكون هناك فائض من الطاقة المتجددة. ثم يمكن تفريغها في أوقات الذروة. يجب أن يعمل نظام تحويل الطاقة بسرعة كافية وأن يوفر طاقة كافية لمنع ذروات الطلب غير المرغوب فيها.

راجع بيانات الحمل المتقطع لأن المتوسطات الشهرية قد تخفي فترات الذروة القصيرة والمكلفة.

الاستهلاك الذاتي المنخفض للطاقة المتجددة

نادراً ما يتطابق إنتاج الطاقة المتجددة مع الطلب على الموقع طوال اليوم. يقوم نظام تحويل الطاقة ثنائي الاتجاه بتخزين الطاقة الفائضة وإطلاقها عند ارتفاع الطلب أو انخفاض الإنتاج.

تأكد مما إذا كان النظام يستخدم اقتران التيار المتردد، أو اقتران التيار المستمر، أو بنية هجينة لأن كل منها يغير مسار التحويل وتصميم الحماية.

مخاطر التوقف والتوسع

قد يُصبح نظام التحكم في العمليات (PCS) الواحد نقطة اختناق. يُمكن للبنية المتوازية تحسين التكرار، حيث يُمكن للوحدات الأخرى الاستمرار في العمل أثناء عزل وحدة واحدة، وذلك اعتمادًا على تصميم التحكم والحماية النهائي.

تتيح لك المرونة في التصميم تركيب الطاقة المطلوبة حاليًا، مع الاحتفاظ بالمساحة ومفاتيح التوزيع والكابلات وأنظمة التحكم للتوسعات المستقبلية. وهذا يقلل من الاستثمار الزائد في البداية، ويتجنب إعادة التصميم بالكامل عند نمو المنشأة.

كيف يدعم جهاز PCS100-1000 مشاريع تخزين الطاقة القابلة للتوسع؟

أحد المنتجات المميزة من القائمة المرفقة هو محول بطارية ثنائي الاتجاه بقدرة 100 كيلوواط - 1000 كيلوواط PCS100-1000تغطي هذه السلسلة مستويات الطاقة من 100 كيلوواط إلى 1000 كيلوواط وتدعم ما يصل إلى ثماني وحدات بالتوازي، مما يسمح لمرحلة التحويل بالتوسع مع الحمل.

الكفاءة وجودة الطاقة

تصل كفاءة التكوينات بقدرة 500 كيلوواط و1000 كيلوواط إلى 98.5% كحد أقصى. ويقل التشوه التوافقي للتيار المتصل بالشبكة عن 3%، بينما لا يتجاوز التشوه التوافقي للجهد المنفصل عن الشبكة 2% تحت الأحمال الخطية.

النسخ الاحتياطي والتواصل

تدعم هذه السلسلة خاصية النقل التلقائي الاختياري لمدة لا تتجاوز 10 مللي ثانية، مما يساعد على الحفاظ على استمرارية عمل الأحمال الحيوية المختارة بعد انقطاع التيار الكهربائي. كما تدعم اتصالات CAN وRS485 التكامل مع أنظمة التحكم في إدارة البطاريات والطاقة.

مطابقة البطارية والموقع

حدد جهد البطارية المطلوب للطراز الذي اخترته. يغطي نطاق الجهد من 500 إلى 900 فولت الطرازات ذات الطاقة المنخفضة، بينما يغطي نطاق الجهد من 900 إلى 1500 فولت الطرازات ذات الطاقة العالية. لمزيد من المعلومات حول هذه السلسلة، بما في ذلك التبريد بالهواء القسري والتشغيل في درجات حرارة تتراوح من -25 درجة مئوية إلى +55 درجة مئوية، راجع المواصفات المتعلقة ببطاريتك، وغرفة التركيب، والارتفاع، والتهوية، وحمل التشغيل.

قد يستخدم المصنع هذه التقنية لتقليل ذروة الطلب على الطاقة وتوفير الطاقة الاحتياطية، بينما قد تستخدمها محطة الطاقة المتجددة لنقل عمليات التوليد. أما بالنسبة للمشاريع الأكبر حجماً، فإن حلول تخزين الطاقة بالبطاريات على نطاق المرافق يجمع بين البطاريات، والمحولات، والتحكم في درجة الحرارة، والحماية الأمنية، والمراقبة في بنية حاوية.

ما الذي يجب عليك التحقق منه قبل اختيار جهاز نقل شخصي؟

تحدد ورقة البيانات حدود المعدات، لكنها لا تحدد المشروع الصحيح. ابدأ بملف تعريف الحمل، وخصائص البطارية، وهدف التشغيل، والبيئة، وخطة التوسع.

متطلبات الطاقة والحمل

راجع الحمل المستمر، والحد الأقصى للطلب، وتيار بدء تشغيل المحرك، وهدف خفض ذروة الحمل، وأولويات النسخ الاحتياطي. افصل الأحمال الحرجة عن الأحمال غير الحرجة.

توافق البطارية

تحقق من نطاق جهد البطارية الكامل، والحد الأقصى للتيار، وحدود حالة الشحن، وأداء البطارية في درجات الحرارة المنخفضة. يجب أن يظل التوافق ساريًا عند أعلى وأدنى جهد تشغيل.

نظام الاتصالات

تأكد من البروتوكولات والسجلات والأوامر والإنذارات ومسؤولية التحكم الرئيسية. اختبر الشحن، وفقدان الشبكة، والتوقف الطارئ، وفشل الاتصال، والاستعادة، وأعطال الوحدات المتوازية.

شروط التركيب

تحقق من درجة الحرارة والرطوبة والارتفاع والغبار والتهوية والضوضاء وحماية الحاوية واحتياجات المحول ومسافة الكابلات وإمكانية الوصول للصيانة.

تقدم شركة WonVolt حلولاً مصممة خصيصاً حلول الطاقةوتشمل هذه الخدمات التحقيق الميداني قبل التصميم، ودعم التركيب، والتشغيل، والتدريب التقني. ويمكن تقديم معلومات المشروع من خلال صفحة الاتصال لذا يمكن تقييم بنية نظام التحكم في الطاقة والبطارية والحماية والتحكم معًا.

أسئلة متكررة

س1: هل محول الطاقة ثنائي الاتجاه هو نفسه محول الطاقة الشمسية العادي؟
ج: لا. يقوم محول الطاقة الشمسية العادي بتحويل التيار المستمر الكهروضوئي إلى تيار متردد. كما يقوم محول الطاقة ثنائي الاتجاه بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر لشحن البطاريات.

س2: كيف يتم تحديد حجم وحدة التحكم الإلكترونية لنظام تخزين الطاقة؟
أ: استخدم طاقة الشحن والتفريغ المطلوبة، وحمل الذروة، وحمل النسخ الاحتياطي، وجهد البطارية، والتيار، ومدة التشغيل. سعة البطارية وحدها لا تكفي.

س3: هل يمكن لجهاز One PCS العمل مع أي بطارية ليثيوم؟
ج: لا. يجب أن تتطابق الفولتية والتيار وبروتوكول الاتصال ومنطق التحكم وحدود السلامة. توصي شركة WonVolt بالتأكد من التوافق قبل التثبيت.

س4: لماذا تعتبر كفاءة نظام التحكم في العمليات مهمة؟
ج: تمر كل دورة شحن وتفريغ عبر نظام التحكم في الطاقة. وتؤدي الكفاءة العالية إلى تقليل فقد الطاقة وتوليد الحرارة وتكاليف التشغيل.

س5: هل يمكن لنظام تحويل الطاقة ثنائي الاتجاه أن يحافظ على استمرار تشغيل الأحمال أثناء انقطاع التيار الكهربائي؟
ج: نعم، عندما يدعم نظام التحكم في الطاقة التشغيل خارج الشبكة ويكون للنظام قدرة تبديل مناسبة، وسعة بطارية، ومنطق تحكم، وحماية.