كيفية توسيع نطاق أنظمة تخزين الطاقة خارج الشبكة
توفر حلول تخزين الطاقة خارج الشبكة كهرباء موثوقة للمنازل, المرافق التجارية, المواقع الصناعية النائية, والشبكات الصغيرة دون وصول يمكن الاعتماد عليه إلى شبكة المرافق. من خلال دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية, تخزين البطارية, العاكسون, مولدات احتياطية, وأنظمة إدارة الطاقة (إي إم إس), تساعد هذه الحلول في الحفاظ على توفر الطاقة وتحسين استخدام الطاقة.
لكن, توسيع نطاق نظام خارج الشبكة من 1 كيلوواط ل 100 تتطلب ميغاواط أكثر من مجرد إضافة الألواح الشمسية والبطاريات. يتطلب كل تطبيق بنية كهربائية مناسبة, تكوين العاكس, نظام البطارية, واستراتيجية الرصد.
للمشترين B2B ومطوري المشاريع, يساعد فهم هذه الاختلافات في تقليل خسائر النظام, السيطرة على تكاليف التثبيت, وتحسين الموثوقية التشغيلية.
يقارن هذا الدليل سكني, تجاري, وحلول تخزين الطاقة الصناعية خارج الشبكة بمقياس القوة, بنية النظام, قوة احتياطية, ومتطلبات المراقبة.
1. حلول تخزين الطاقة خارج الشبكة: مقارنة تكوين النظام
| المعلمة | الأنظمة السكنية | الأنظمة التجارية | الشبكات الصناعية الدقيقة |
|---|---|---|---|
| نطاق الطاقة النموذجي | 1-10 كيلوواط | 10-500 كيلوواط | 500 كيلوواط – 100 ميغاواط |
| بنية البطارية | عادة 48 أنظمة الجهد المنخفض الاسمية V | أنظمة البطاريات ذات الجهد العالي أو المعياري | وحدات, أنظمة تخزين طاقة البطاريات في حاويات (بيس) |
| تكوين العاكس | مرحلة واحدة أو مرحلة الانقسام | ثلاث مراحل | أنظمة تحويل الطاقة المعيارية (أجهزة الكمبيوتر) |
| توزيع التيار المتردد | الجهد السكني | عادة 400 الخامس أو 480 V ثلاث مراحل, اعتمادا على المنطقة | قليل- أو توزيع الجهد المتوسط بالمحولات المناسبة |
| تكنولوجيا البطارية | عادة فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) | LFP أو غيرها من الكيمياء المناسبة للتطبيق | حاويات LFP أو أنظمة البطاريات الهندسية الأخرى |
| قوة احتياطية | مولد سكني اختياري | مولد التشغيل التلقائي عند الاقتضاء | مولدات متعددة, مصادر متجددة, والتخزين المنسق |
| يراقب | تطبيق الهاتف المحمول أو العرض المحلي | المراقبة عن بعد والتحكم في المنشأة | نظم الإدارة البيئية الصناعية, سكادا, ووحدات تحكم microgrid |
| أولوية التصميم الأساسية | البساطة والموثوقية المنزلية | إدارة الأحمال والكفاءة التشغيلية | استقرار النظام, حماية, التكرار, والإرسال المنسق |
هذه النطاقات هي معايير توضيحية وليست معايير عالمية للمعدات. تعتمد التكوينات الفعلية على المتطلبات الكهربائية الإقليمية, خصائص التحميل, سعة البطارية, ومواصفات المشروع.
2. تخزين الطاقة السكنية خارج الشبكة: 1-10 كيلوواط
تعطي الأنظمة السكنية الأولوية لبساطة التثبيت, عملية آمنة, وطاقة يمكن الاعتماد عليها للأحمال المنزلية اليومية.
يتضمن التكوين النموذجي:
- الألواح الشمسية الكهروضوئية
- بنك البطارية, في كثير من الأحيان باستخدام 48 بطاريات LFP الاسمية V
- عاكس خارج الشبكة مزود بتحكم متكامل أو خارجي في الشحن الشمسي
- الأحمال المنزلية وتوليد النسخ الاحتياطي الاختياري
بنية النظام المبسطة هي:
الطاقة الشمسية الكهروضوئية → جهاز التحكم بالشحن / العاكس الهجين → تخزين البطارية → الأحمال المنزلية
أ 48 يمكن لنظام بطارية V أن يناسب المنشآت السكنية الأصغر حجمًا, على الرغم من أن بعض الأنظمة تستخدم بطاريات عالية الجهد اعتمادًا على تصميم العاكس.
عند اختيار حل لتخزين الطاقة السكنية خارج الشبكة, يجب على المشترين تقييم استهلاك الكهرباء اليومي, أحمال الذروة, استقلالية البطارية, ومتطلبات تشغيل المحرك. ثلاجات, مضخات, وقد تتطلب مكيفات الهواء قدرة إضافية على زيادة التيار العاكس.
الهدف هو تحقيق التوازن بين سعة البطارية القابلة للاستخدام, توليد الطاقة الشمسية, والطاقة الاحتياطية دون زيادة حجم النظام.
3. تخزين الطاقة التجارية خارج الشبكة: 10-500 كيلوواط
تتطلب التطبيقات التجارية سعة طاقة أكبر وإدارة أكثر تطورًا للأحمال. يشمل المستخدمون النموذجيون الفنادق, مزارع, ورش العمل, المرافق النائية, والعمليات الصناعية الصغيرة.
قد يتكامل النظام التجاري:
- وحدات تخزين البطاريات ذات الجهد العالي أو الجهد المنخفض
- محولات ثلاثية الطور
- مصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية
- التشغيل التلقائي للمولدات الاحتياطية
- أنظمة المراقبة والتحكم عن بعد القابلة للبرمجة
الهندسة المعمارية النموذجية هي:
الطاقة الشمسية الكهروضوئية + تخزين البطارية + مولد احتياطي ← نظام طاقة ثلاثي الطور ← الأحمال التجارية
يمكن أن تعمل هياكل البطاريات ذات الجهد العالي على تقليل التيار المستمر لمستوى طاقة معين, المساعدة في تقليل خسائر الكابلات ومتطلبات الموصلات عندما يتم تصميم النظام بشكل صحيح. لكن, يجب أن يأخذ اختيار الجهد أيضًا في الاعتبار توافق المعدات, العزل, حماية, والسلامة الكهربائية.
قد تستخدم الأنظمة التجارية EMS أو وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (الشركات المحدودة العامة) لتنسيق شحن البطارية, تشغيل المولد, وإدارة الأحمال.
للمرافق مع المضخات, المبردات, الضواغط, أو غيرها من المعدات التي تعمل بمحرك, يجب على المهندسين التحقق من قدرة التحميل الزائد للعاكس وبدء الأداء. ويجب عليهم أيضًا تقييم ما إذا كان النظام يمكنه دعم الأحمال الحرجة خلال فترات انخفاض توليد الطاقة الشمسية.
4. تخزين الطاقة الصناعية خارج الشبكة: 500 كيلوواط – 100 ميغاواط
تدعم حلول تخزين الطاقة الصناعية خارج الشبكة التطبيقات ذات الحجم الكبير, مستمر, أو متطلبات الكهرباء ذات المهام الحرجة. وتشمل الأمثلة عمليات التعدين عن بعد, مرافق المعالجة الصناعية, مجتمعات معزولة, والشبكات الصغيرة الكبيرة التي تعمل بالطاقة المتجددة.
بهذا المقياس, يصبح النظام شبكة طاقة متكاملة بدلاً من تركيب بطارية بسيط.
مكونات النظام الرئيسية
أنظمة تخزين طاقة البطاريات في حاويات (بيس)
توفر حاويات البطاريات المعيارية سعة طاقة قابلة للتطوير. يمكن استخدام التبريد السائل حيثما يتطلب ذلك تصميم البطارية, ظروف التشغيل, وأهداف الإدارة الحرارية.
أنظمة تحويل الطاقة (أجهزة الكمبيوتر)
تعمل وحدات PCS على تحويل طاقة بطارية التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد وإدارة الشحن والتفريغ. يجب أن تتطابق قدراتها في تشكيل الشبكة أو متابعة الشبكة مع استراتيجية تشغيل الشبكة الصغيرة.
توزيع الجهد المتوسط
تقوم المحولات بتوصيل معدات تحويل الطاقة بشبكات التوزيع عند الاقتضاء. قد تستخدم الأنظمة الصناعية الحافلات ذات الجهد المتوسط, مع تحديد مستويات الجهد وفقًا لمتطلبات الموقع وتصميم الشبكة.
نظام إدارة الطاقة (إي إم إس)
يقوم EMS بتنسيق إرسال البطارية, الجيل المتجدد, تشغيل المولد, تحميل الأولويات, وحدود تشغيل النظام.
العمارة الصناعية المبسطة هي:
الطاقة الشمسية الكهروضوئية + رياح + بطارية بيس + المولدات ← أجهزة الكمبيوتر والمحولات ← شبكة التوزيع الصناعية ← أحمال المصنع
اعتمادا على المشروع, قد يتطلب النظام أيضًا مرحلات حماية, ضوابط المزامنة, الاتصالات الزائدة عن الحاجة, الحماية من الحرائق, والقدرة على البداية السوداء.
للمشترين الصناعيين, الأولوية هي تصميم نظام متكامل يلبي الطلب على الطاقة, مدة الطاقة, أهداف الموثوقية, ومتطلبات الصيانة.
5. كم عدد وحدات BESS المطلوبة لـ 100 نظام ميغاواط خارج الشبكة?
أ 100 يتطلب نظام MW عمومًا وحدات تحويل طاقة متعددة وكتل تخزين طاقة منسقة بدلاً من وحدة واحدة 100 العاكس ميغاواط.
على سبيل المثال, افتراضية 100 يمكن استخدام تركيب MW:
| تصنيف PCS التوضيحي | عدد الوحدات ل 100 ميغاواط |
|---|---|
| 2.5 ميغاواط | 40 |
| 5 ميغاواط | 20 |
| 10 ميغاواط | 10 |
تمثل هذه الأرقام أمثلة حسابية لإجمالي القدرة المقدرة, ليس تخطيط المعدات الموصى بها. يجب أن تأخذ التصاميم الفعلية بعين الاعتبار الاستهلاك الإضافي, التكرار, حدود التشغيل, والقدرة الاحتياطية.
تعتبر سعة طاقة البطارية مواصفات منفصلة. أ 100 سيتطلب نظام MW المصمم لمدة أربع ساعات من التفريغ تقريبًا 400 ميغاواط ساعة من الطاقة الاسمية القابلة للتسليم قبل حساب خسائر النظام, احتياطيات التشغيل, وحدود القدرة القابلة للاستخدام.
تتطلب الشبكة الصغيرة الكبيرة خارج الشبكة أيضًا ضوابط منسقة. اعتمادا على التصميم, يمكن لوحدة تحكم microgrid إدارة الطاقة النشطة والمتفاعلة, مزامنة المولدات, الحفاظ على التردد والجهد, وتنسيق استعادة النظام بعد انقطاعه.
مهم: يمكن لعناصر التحكم في تشكيل الشبكة تحديد مرجع الجهد والتردد للشبكة الصغيرة, لكن القدرة الحالية لخطأ العاكس محدودة بتصميم المعدات. ولذلك يجب تصميم تنسيق الحماية للشبكة بأكملها.
6. كيف تتغير متطلبات EMS والمراقبة عن بعد مع حجم النظام
يصبح الرصد أكثر أهمية مثل عدد الأصول, مخاطر التشغيل, وتزداد التفاعلات الرقابية.
| مقياس النظام | متطلبات المراقبة | الوظائف الرئيسية |
|---|---|---|
| سكني | تطبيق الهاتف المحمول أو العرض المحلي | حالة شحن البطارية, توليد الطاقة الشمسية, الاستهلاك المنزلي, إنذار |
| تجاري | المراقبة عن بعد, بلك, أو تكامل إدارة المرافق | إدارة الأحمال, حالة المولد, أداء البطارية, تنبيهات الخطأ |
| صناعي | إي إم إس, سكادا, ووحدة تحكم microgrid | إيفاد منسق, واجهات حماية النظام, التنبؤ المتجددة, جودة الطاقة, والتقارير التشغيلية |
للمستخدمين السكنية, قد تكون بيانات الطاقة الواضحة والإنذارات الأساسية كافية.
غالبًا ما تحتاج المرافق التجارية إلى رؤية إضافية لذروة الطلب, توافر المولد, وتشغيل الحمل الحرج.
تتطلب الشبكات الصغيرة الصناعية نهجا أكثر شمولا. اعتمادا على تعقيد المشروع, قد تحتاج منصة التحكم إلى تشغيل مستقل محليًا, الاتصالات الزائدة عن الحاجة, سجلات الأحداث التفصيلية, والتحكم المنسق في مصادر التوليد المتعددة.
وينبغي أن تتوافق بنية المراقبة المناسبة مع المتطلبات التشغيلية وليس مع قدرة النظام وحدها.
7. كيفية اختيار الحل المناسب لتخزين الطاقة خارج الشبكة
قبل اختيار المعدات, يجب على المشترين ومطوري المشاريع في مجال B2B تقييم خمسة عوامل.
1. تحميل الملف الشخصي وذروة الطلب
حساب استهلاك الطاقة اليومي, الحد الأقصى للطلب المتزامن, أحمال بدء المحرك, ومتطلبات الحمل الحرج.
2. مدة النسخ الاحتياطي المطلوبة
حدد المدة التي يجب أن يعمل فيها النظام بدون الطاقة الشمسية أو غيرها من مصادر الطاقة المتجددة. يحدد هذا سعة طاقة البطارية المطلوبة القابلة للاستخدام.
3. بنية تحويل الطاقة
حدد تقييمات العاكس أو PCS, جهد خرج التيار المتردد, تكوين المرحلة, وجهد البطارية حسب الأحمال والمعايير الكهربائية المطلوبة.
4. تكامل الطاقة المتجددة والمولدات
تقييم توافر الموارد الشمسية, التقلبات الموسمية, استراتيجية تشغيل المولدات, والخدمات اللوجستية للوقود حيثما ينطبق ذلك.
5. المراقبة والموثوقية
تحديد وظائف EMS, الوصول عن بعد, تنسيق الحماية, التكرار, ودعم الصيانة بناءً على عواقب انقطاع التيار الكهربائي.
توفر هذه العوامل أساسًا أقوى لاختيار المعدات من تصنيف الطاقة وحده.
خاتمة: توسيع نطاق تخزين الطاقة خارج الشبكة بما يتناسب مع متطلبات المشروع الحقيقية
تعمل حلول تخزين الطاقة خارج الشبكة الناجحة على مطابقة بنية النظام مع الطلب على الطاقة في التطبيق, مدة الطاقة, وبيئة التشغيل.
تعطي الأنظمة السكنية عادةً الأولوية للبساطة والموثوقية المنزلية. تتطلب التركيبات التجارية إدارة أكثر تقدمًا للأحمال وتكاملًا للطاقة على ثلاث مراحل. تعتمد الشبكات الصغيرة الصناعية على وحدات BESS, وحدات PCS المنسقة, البنية التحتية المناسبة للتوزيع, وضوابط EMS المتكاملة.
من خلال تقييم قدرة الطاقة, طاقة البطارية, أداء العاكس, توليد النسخ الاحتياطي, ومتطلبات المراقبة معًا, يمكن لمطوري المشاريع بناء نظام يناسب احتياجات التشغيل الفعلية الخاصة بهم.
استكشف حلول تخزين الطاقة خارج الشبكة من Huatao
توفر Huatao حلول تخزين الطاقة الشمسية والطاقة لمتطلبات التطبيقات المختلفة. قم بزيارة صفحة حلول Huatao خارج الشبكة لاستكشاف خيارات النظام.
اتصل بفريقنا لمناقشة متطلبات طاقة المشروع, سعة البطارية, تكوين العاكس, وتصميم نظام مخصص لسكنك, تجاري, أو التطبيق الصناعي.
أضف تعليقا