ما هو الفرق بين أجهزة الكمبيوتر وعاكس؟

في أنظمة تخزين الطاقة والطاقة المتجددة، يُعدّ نظام تحويل الطاقة (PCS) والعاكسات جهازين أساسيين يُذكران كثيرًا، ولكن غالبًا ما يُخلط بينهما. قد لا يفهم الكثيرون تمامًا الاختلافات الوظيفية، أو مبادئ التشغيل، أو حتى سيناريوهات الاستخدام لهذين الجهازين. على الرغم من أن نظام تحويل الطاقة (PCS) والعاكسات تشتركان في روابط تقنية وثيقة، إلا أن بينهما اختلافات جوهرية.

هذه المقالة، المقدمة من شركة GSL ENERGY، وهي شركة مصنعة لبطاريات التخزين، تُلخص بشكل منهجي أوجه التشابه والاختلاف بين أنظمة تخزين الطاقة (PCS) والعاكسات. بالاعتماد على حالات تطبيقية واقعية، تستكشف المقالة مبادئ تحويل الطاقة، ووظائف النظام، والهياكل الطوبولوجية، وتوصيات التكوين لمساعدتك على فهم أعمق لأدوارها وموقعها في أنظمة تخزين الطاقة الحديثة، مما يُقدم إرشادات احترافية لاختيار نظامك وتكوينه.

1. الاختلافات الأساسية بين أجهزة التحكم بالشحن (PCS) والعاكسات

1.1 اتجاه تحويل الطاقة وبنية الطوبولوجيا

PCS (محول تخزين الطاقة): نظام معقد مع تدفق طاقة ثنائي الاتجاه

يتيح التحويل ثنائي الاتجاه وعالي الكفاءة بين التيار المستمر (DC) والتيار المتناوب (AC).

يدعم التبديل بين الشحن والتفريغ على مستوى الملي ثانية ( ≤ 200 مللي ثانية) والتبديل السلس بين الشبكة المتصلة والشبكة غير المتصلة ( ≤ 100 مللي ثانية).

يستخدم عادةً طوبولوجيا تحويل الطاقة متعددة المستويات AC/DC + DC/DC، المتكاملة مع واجهات BMS وEMS.

العاكس: جهاز تحويل الطاقة أحادي الاتجاه

يدعم فقط تحويل التيار المستمر → التيار المتردد، ويُستخدم بشكل أساسي لتوصيل توليد الطاقة الكهروضوئية بالشبكة.

طوبولوجيا بسيطة، تفتقر إلى قدرات التحكم في شحن البطارية وتفريغها.

1.2 التنفيذ الوظيفي وأدوار النظام

وظائف PCS:

يتيح التحكم في الطاقة ثنائية الاتجاه، ويدعم استجابة السعر، وتنظيم التردد.

يوفر دعم الجهد خارج الشبكة وحماية UPS.

يدعم ركوب الجهد المنخفض، وإرسال الطاقة النشطة والتفاعلية، وتحسين جودة الطاقة (THDi < 3%).

وظيفة العاكس:

تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد بكفاءة عالية (>98%).

يوفر وظائف أساسية لتثبيت الجهد والتردد والحماية.

1.3 سيناريوهات التطبيق

سيناريوهات تطبيق PCS:

الشبكات الصغيرة، وتخزين الطاقة على نطاق الشبكة، والمركبات الكهربائية V2G، وتخزين الطاقة التجارية والصناعية.

سيناريوهات تطبيق العاكس:

أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، وإمدادات الطاقة خارج الشبكة، وإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ من خلال نظام UPS.

2. التقنيات الرئيسية لتكوين نظام تخزين الطاقة

2.1 تصميم بنية النظام

اقتران التيار المستمر:

تتشارك الأنظمة الكهروضوئية والبطاريات في ناقل تيار مستمر مشترك، مما يوفر كفاءة تحويل عالية وملاءمة للمشاريع الجديدة.

اقتران التيار المتردد:

يتم توصيل العاكسات الكهروضوئية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية بحافلات تيار متردد منفصلة، ​​مع وحدات مستقلة، مما يجعل هذا التكوين مناسبًا لترقيات النظام وتطبيقات الشبكة الصغيرة.

2.2 اختيار المعدات الرئيسية

اختيار PCS:

سكني: 5-50 كيلو واط

تجاري وصناعي: 100-250 كيلو واط

مقياس الشبكة: فئة MW

تعتبر الأنظمة المتصلة بالشبكة/غير المتصلة بالشبكة مناسبة للتطبيقات ذات الموثوقية العالية مثل المستشفيات ومراكز البيانات.

أنواع البطاريات:

فوسفات الحديد الليثيوم (LFP): أمان عالي، وعمر طويل، وعمق تفريغ عالي، ومناسب لمعظم التطبيقات.

بطاريات الرصاص الحمضية: منخفضة التكلفة، وعمرها الافتراضي قصير، ومناسبة للتطبيقات ذات الميزانية المحدودة.

أهم مميزات تكوين EMS:

يدعم جدولة مقياس متعدد الأوقات، والتحكم في الطاقة في الوقت الفعلي، وتنبيهات السلامة على ثلاثة مستويات، ومراقبة التوأم الرقمي.

2.3 استراتيجيات التشغيل

التحكيم بين القمة والوادي:

الشحن أثناء انخفاض أسعار الكهرباء والتفريغ أثناء ارتفاع أسعار الكهرباء لتحقيق وفورات في التكاليف.

تنسيق الشبكة الصغيرة:

يستجيب نظام PCS بسرعة لتقلبات الطاقة الكهروضوئية، وينسق مع تشغيل محرك الديزل، ويدعم التشغيل الأسود.

3. مخطط تكوين سيناريو التطبيق النموذجي

3.1 محطة توليد الطاقة لتخزين الطاقة على جانب الشبكة

PCS: وحدة رفع الجهد المتكاملة بقدرة 1.25 ميجاوات

البطارية: بطارية LFP، تم تكوينها بمعدل ساعتين

EMS: يدعم جدولة AGC/AVC

المميزات: محول من النوع الجاف، نظام إطفاء حريق هيبتافلورو بروبان

3.2 تخزين الطاقة التجارية والصناعية

PCS: خزانة مبردة بالسائل 100-200 كيلو واط

البطارية: تم تكوينها بمعدل 0.5C، نموذجي 400 كيلوواط ساعة

EMS: تحسين استراتيجية أسعار الكهرباء

المميزات: التحكم الفردي لكل مجموعة، نظام حماية من الحرائق بثلاثة مستويات

3.3 شبكة تخزين الطاقة الكهروضوئية والديزل

PCS: وحدة هجينة متصلة بالشبكة/غير متصلة بالشبكة بقدرة 50 كيلو وات

البطارية: تم تكوينها لمدة 3 أيام من الاكتفاء الذاتي

مولد ديزل: مصدر طاقة احتياطي، يدعم التبديل السلس

الاستراتيجية: أولوية الطاقة الشمسية، ومرحل البطارية، والنسخ الاحتياطي بالديزل

4. سيناريوهات التطبيق

يستخدم PCS في:

تخزين الطاقة على نطاق الشبكة

الشبكات الصغيرة

شحن السيارات الكهربائية (مع V2G)

تخزين الطاقة التجارية والصناعية

يستخدم العاكس في:

أنظمة ربط الشبكة الشمسية

مصادر الطاقة خارج الشبكة

أنظمة النسخ الاحتياطي الأساسية (UPS)

في ملخص

PCS هو جهاز تحكم ذكي ثنائي الاتجاه ومتعدد الوظائف في قلب أنظمة تخزين الطاقة الحديثة.

العاكس هو محول طاقة أحادي الاتجاه أبسط، ويستخدم بشكل أساسي في تطبيقات الطاقة الشمسية أو النسخ الاحتياطي.