بطارية بسعة 1 ميغاواط ساعة ليست بالضرورة نظام تخزين طاقة بالبطاريات بسعة 1 ميغاواط.

يبدو هذا التمييز بسيطًا، ولكنه يؤثر بشكل كبير على كيفية أداء نظام تخزين طاقة البطارية - وما إذا كان ذلك منطقيًا من الناحية المالية للمشروع.

ضع في اعتبارك ثلاثة أنظمة بنفس سعة البطارية البالغة 1 ميغاواط ساعة:

تخزن الأنواع الثلاثة جميعها تقريبًا نفس كمية الطاقة. ما يختلف هو مدى سرعة توصيل تلك الطاقة.

بالنسبة لمصنع يحاول تقليل ذروة الطلب القصيرة بعد الظهر، قد يكون الحل الصحيح مختلفًا تمامًا عن مشروع الطاقة الشمسية الذي يحتاج إلى نقل عدة ساعات من توليد الطاقة خلال النهار إلى المساء.

ماذا تعني مدة BESS؟

يصف زمن تشغيل نظام تخزين الطاقة بالبطارية المدة التقريبية التي يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطارية أن يفرغ فيها طاقته المقدرة قبل أن تنفد الطاقة المخزنة المتاحة.

على المستوى الأساسي:

على سبيل المثال:

261 كيلوواط ساعة ÷ 125 كيلوواط = 2.09 ساعة

وبعبارة مبسطة، فإن نظام 125 كيلوواط / 261 كيلوواط ساعة هو بالتالي نظام تخزين طاقة بالبطاريات لمدة ساعتين تقريبًا.

إن التشغيل في العالم الحقيقي أكثر تعقيداً. فالطاقة القابلة للاستخدام، وحدود حالة الشحن، وكفاءة النظام، ودرجة الحرارة، وتدهور البطارية، والاستهلاك الإضافي، واستراتيجية التشغيل، كلها عوامل يمكن أن تؤثر على وقت التفريغ الفعلي.

ومع ذلك، فإن نسبة الطاقة إلى القدرة هي واحدة من الأرقام الأولى التي تستحق التحقق منها عند مقارنة تكوينات أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.

لا يمكن استبدال مصطلحي كيلوواط (kW) وكيلوواط ساعة (kWh).

هذا أحد أهم الفروقات في مجال تخزين الطاقة.

يقيس الكيلوواط القدرة الكهربائية.

يخبرك هذا الجهاز بكمية الطاقة التي يمكن للنظام توفيرها في لحظة معينة.

تقيس الكيلوواط ساعة الطاقة.

يخبرك هذا بكمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها وإيصالها بمرور الوقت.

لنفترض أن منشأة ما شهدت ارتفاعًا مفاجئًا في الطلب على الطاقة بمقدار 400 كيلوواط.

تحتوي بطارية 100 كيلوواط / 400 كيلوواط ساعة على طاقة كافية لمدة أربع ساعات عند إنتاجها المقدر، لكنها لا تستطيع تعويض ذروة فورية تبلغ 400 كيلوواط بشكل مستقل لأن إنتاج الطاقة الخاص بها محدود بـ 100 كيلوواط.

يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات بقدرة 400 كيلوواط / 400 كيلوواط ساعة أن يوفر طاقة أكبر بكثير، ولكن لمدة ساعة واحدة تقريبًا عند كامل طاقته المقدرة.

لا يُعد أي من النظامين أفضل بالضرورة. فهما يحلان مشاكل مختلفة.

ما هو برنامج BESS لمدة ساعة واحدة؟

تتمتع وحدة تخزين الطاقة بالبطاريات لمدة ساعة واحدة بنفس سعة الطاقة العددية تقريبًا بالكيلوواط ساعة مثل تصنيف الطاقة بالكيلوواط.

على سبيل المثال:

• 500 كيلوواط / 500 كيلوواط ساعة
• 1 ميغاواط / 1 ميغاواط ساعة
• 2 ميغاواط / 2 ميغاواط ساعة

صُممت هذه الأنظمة لتوفير طاقة عالية نسبياً على مدى فترة زمنية أقصر.

قد يكون التكوين لمدة ساعة واحدة منطقياً عندما يحتاج المشروع إلى الاستجابة لأحداث الطلب قصيرة المدة بدلاً من توفير عدة ساعات من الطاقة المستمرة.

تشمل التطبيقات المحتملة فترات تقليل ذروة الطلب القصيرة، ودعم الطاقة، وخدمات الشبكة المحددة، وتنعيم الطاقة المتجددة، والتطبيقات التي تكون فيها طاقة التفريغ العالية أكثر أهمية من مدة التفريغ الطويلة.

أما بالنسبة لمشاريع C&I، فلا ينبغي اختيار بطارية لمدة ساعة واحدة لمجرد أنها تتطلب سعة طاقة أقل من نظام ذي مدة أطول.

السؤال الأول هو كم من الوقت يستمر ذروة الموقع الفعلية.

ما هو برنامج BESS لمدة ساعتين؟

عادةً ما يكون لدى نظام تخزين الطاقة بالبطاريات لمدة ساعتين سعة طاقة تبلغ ضعف طاقته المقدرة تقريبًا.

ومن الأمثلة على ذلك:

• 100 كيلوواط / 200 كيلوواط ساعة
• 500 كيلوواط / 1 ميغاواط ساعة
• 1 ميغاواط / 2 ميغاواط ساعة

تعتبر التكوينات التي تستغرق ساعتين ذات أهمية خاصة لتخزين الطاقة التجارية والصناعية لأن العديد من تطبيقات C&I تتطلب توازنًا بين الطاقة ومدة التفريغ.

قد تشمل حالات الاستخدام النموذجية ما يلي:

• حلاقة الذقن
• تحويل الطاقة حسب وقت الاستخدام
• الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية
• إدارة الطلب
• فترات النسخ الاحتياطي القصيرة إلى المتوسطة
• الشبكات الصغيرة التجارية
• إدارة أحمال شحن المركبات الكهربائية

لنفترض وجود منشأة مزودة بألواح شمسية على السطح وتعرفة كهرباء تصبح أكثر تكلفة بين أواخر فترة ما بعد الظهر وأوائل المساء.

بدلاً من تصدير فائض الطاقة الشمسية المولدة في منتصف النهار، يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات أن يشحن من الخلايا الكهروضوئية ويفرغ لاحقًا عندما تصبح الكهرباء من الشبكة أكثر تكلفة.

إذا استمرت تلك الفترة ذات القيمة العالية حوالي ساعتين، فقد يوفر نظام الساعتين ذو الحجم المناسب ملاءمة أفضل من نظام الساعة الواحدة أو نظام الأربع ساعات.

ما هو اختبار BESS لمدة 4 ساعات؟

يخزن النظام الذي يعمل لمدة 4 ساعات ما يقارب أربعة أضعاف طاقته المقدرة من الطاقة.

على سبيل المثال:

• 250 كيلوواط / 1 ميغاواط ساعة
• 500 كيلوواط / 2 ميغاواط ساعة
• 1 ميغاواط / 4 ميغاواط ساعة

يصبح التخزين لمدة أربع ساعات أكثر أهمية عندما يكون الهدف هو نقل كمية أكبر من الطاقة على مدى فترة زمنية أطول.

تشمل التطبيقات المحتملة تحويل الطاقة الشمسية لفترات أطول، وفترات الذروة الممتدة، وتكامل الطاقة المتجددة، والشبكات الصغيرة، والتطبيقات الموجهة نحو القدرة، وبعض المشاريع على نطاق المرافق.

تخيل محطة طاقة شمسية تنتج فائضاً كبيراً من الكهرباء بين الساعة 11:00 صباحاً و 3:00 مساءً، بينما يرتفع الطلب المحلي بين الساعة 5:00 مساءً و 9:00 مساءً.

يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات ذي المدة الأطول تخزين جزء من الطاقة المولدة خلال النهار ونقلها إلى المساء.

اختبار BESS لمدة ساعة واحدة مقابل ساعتين مقابل أربع ساعات

هل نظام BESS ذو المدة الأطول هو الأفضل دائمًا؟

لا.

يمكن أن توفر سعة البطارية الأكبر وقت تفريغ أطول، ولكن يجب أن تخلق هذه السعة الإضافية قيمة تشغيلية أو مالية كافية لتبرير نفسها.

قد يؤثر الانتقال من نظام الساعتين إلى نظام الأربع ساعات على ما يلي:

• نفقات رأسمالية للبطاريات
• كمية الخزانة أو الحاوية
• مساحة الموقع
• الشحن والتوصيل
• متطلبات الإدارة الحرارية
• البنية التحتية الكهربائية
• تثبيت
• صيانة
• استراتيجية تعزيز طويلة الأجل

الهدف ليس زيادة مدة التخزين إلى أقصى حد.

مثال واقعي: 125 كيلوواط / 261 كيلوواط ساعة

لنفترض نظام تخزين طاقة البطاريات التجارية بقدرة 125 كيلوواط / 261 كيلوواط ساعة .

وهذا يضع النظام تقريبًا في فئة الساعتين على مستوى اللوحة الاسمية.

يمكن أن يكون هذا التكوين مناسبًا للمواقع التجارية والصناعية التي تتطلب تطبيقات مثل الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، وتقليل ذروة الطلب، وتغيير وقت الاستخدام، وإدارة الأحمال التجارية، ودعم النسخ الاحتياطي.

تعتمد مدة الاستخدام الفعلية على عوامل مثل:

• نافذة حالة الشحن المسموح بها
• عمق التصريف
• كفاءة نظام تحويل الطاقة وكفاءة البطارية
• الأحمال المساعدة
• درجة حرارة التشغيل
• حالة صحة البطارية
• استراتيجية التحكم
• السعة الاحتياطية المطلوبة

ابدأ بملف تعريف الحمل، وليس بكتالوج البطاريات.

تُعد بيانات الأحمال التاريخية للموقع من أهم المدخلات المفيدة لمشروع تخزين الطاقة بالبطاريات التجارية.

من الأفضل أن يقوم مهندسو المشروع بمراجعة البيانات على فترات زمنية مدتها 15 دقيقة بدلاً من الاعتماد فقط على فواتير الكهرباء الشهرية.

يوضح لك الاستهلاك الشهري كمية الكهرباء المستخدمة، لكنه لا يُظهر بوضوح متى حدث أعلى طلب أو كم استمر.

ينبغي أن يأخذ التقييم الأولي المفيد في الاعتبار ما يلي:

• ملف تعريف التحميل كل 15 دقيقة أو كل ساعة
• ذروة الطلب بالكيلوواط
• مدة ذروة الطلب
• تعريفة الكهرباء
• فترات الاستخدام
• القدرة الكهروضوئية الحالية أو المخطط لها
• منحنى توليد الطاقة الكهروضوئية
• قيود الاستيراد/التصدير في الشبكة
• الأحمال الحرجة
• مدة النسخ الاحتياطي المطلوبة
• مساحة التركيب المتاحة
• النمو المتوقع في الطلب المستقبلي

مدة BESS لحلاقة الذروة

يُعدّ الحلاقة في ذروة الموسم مثالاً جيداً على أهمية المدة.

لنفترض أن مصنعًا يعمل عادةً بقدرة 600 كيلوواط تقريبًا، ولكنه يصل إلى 900 كيلوواط بين الساعة 2:00 مساءً والساعة 4:00 مساءً.

إذا كان الهدف هو إبقاء الطلب على الشبكة أقل من 700 كيلوواط، فقد يحتاج نظام تخزين الطاقة بالبطاريات إلى توفير ما يقرب من 200 كيلوواط خلال معظم تلك الفترة.

هذا لا يعني أنه يجب على المشروع شراء بطارية بقدرة 200 كيلوواط / 400 كيلوواط ساعة على الفور.

لا يزال يتعين على المهندسين مراعاة نطاق حالة الشحن القابل للاستخدام، والكفاءة، والتدهور، وهامش الاحتياطي، والاختلافات في منحنى الحمل الفعلي.

مدة نقل الطاقة الشمسية باستخدام نظام تخزين الطاقة بالبطاريات

يتطلب نظام الطاقة الشمسية مع التخزين تحليلاً مختلفاً.

يحتاج المهندسون إلى مقارنة منحنى توليد الطاقة الكهروضوئية مع منحنى استهلاك الموقع.

تتضمن الأسئلة الرئيسية ما يلي:

• ما مقدار الطاقة الشمسية الفائضة المتاحة؟
• متى يحدث هذا الفائض؟
• متى ستكون الكهرباء المخزنة ذات قيمة عالية؟

إذا كان مبنى تجاري ينتج 600 كيلوواط ساعة من فائض الكهرباء الشمسية حوالي منتصف النهار ولكنه يحتاج فقط إلى تحويل 300 كيلوواط ساعة إلى فترة تعريفة مسائية مدتها ساعتان، فإن تركيب عدة ساعات من التخزين الإضافي قد لا يحسن اقتصاديات المشروع.

من ناحية أخرى، قد تحتاج الشبكة الصغيرة البعيدة التي يجب أن تعمل لعدة ساعات بعد غروب الشمس إلى مدة تخزين أطول بكثير.

ماذا عن الطاقة الاحتياطية؟

تُضيف مشاريع النسخ الاحتياطي متغيرًا آخر: الحمل الحرج.

قد يكون للموقع اتصال بشبكة بقدرة 1 ميغاواط ولكن بمعدات بالغة الأهمية بقدرة 200 كيلوواط فقط.

بدلاً من تحديد حجم البطارية بناءً على حمل المنشأة بأكملها، يمكن للمهندسين تحديد الأحمال التي يجب أن تظل قيد التشغيل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

إذا كان متوسط ​​الأحمال الحرجة 150 كيلوواط وكان الهدف هو توفير طاقة احتياطية لمدة أربع ساعات:

لماذا تتغير مدة نظام تخزين الطاقة الأساسي (BESS) خلال عمر المشروع؟

لن تحتفظ البطارية التي يتم تركيبها اليوم بنفس السعة القابلة للاستخدام طوال فترة تشغيلها.

تفقد بطاريات الليثيوم أيون سعتها تدريجياً بسبب كل من التقادم الزمني والاستخدام المتكرر.

لذا ينبغي أن يراعي تصميم أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات على المدى الطويل ما يلي:

• القدرة في بداية الحياة
• ركوب الدراجات السنوي المتوقع
• عمق التصريف
• درجة حرارة التشغيل
• تحلل الخلايا
• متطلبات السعة في نهاية العمر الافتراضي
• شروط الضمان
• إمكانية التوسع في المستقبل

كيفية اختيار مدة نظام BESS المناسبة

1. ما مقدار الطاقة المطلوبة؟

حدد أقصى قدرة بالكيلوواط التي يجب أن توفرها البطارية أو تستوعبها.

2. ما هي المدة اللازمة لتوفير هذه الطاقة؟

ادرس ذروة الطلب الفعلية، والتعرفة، وتحولات الطاقة الشمسية، أو نافذة الدعم.

3. ما مقدار الطاقة القابلة للاستخدام المطلوبة؟

احسب عدد الكيلوواط ساعة المطلوبة مع مراعاة نطاق حالة الشحن التشغيلية وفقدان الطاقة في النظام.

4. ما الذي يجب أن يظل النظام قادراً على فعله بعد سنوات من الآن؟

ضع في اعتبارك التدهور، ومتطلبات الضمان، وظروف الموقع المستقبلية.

الخلاصة النهائية

لا ينبغي تعريف نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) بالكيلوواط/ساعة فقط.

تحتوي أنظمة 1 ميغاواط / 1 ميغاواط ساعة ، و500 كيلوواط / 1 ميغاواط ساعة ، و 250 كيلوواط / 1 ميغاواط ساعة على نفس الكمية تقريبًا من الطاقة المخزنة، ولكنها مصممة لظروف تشغيل مختلفة تمامًا.

بالنسبة للمشاريع التجارية والصناعية، تعتمد مدة التخزين المناسبة على وقت الحاجة إلى الطاقة، وكمية الطاقة المطلوبة، ومدة استمرار هذا الاحتياج، والمشكلة الاقتصادية أو التشغيلية التي من المتوقع أن يحلها النظام.

الأسئلة الشائعة