على الرغم من أن الطاقة الشمسية هي إحدى الركائز الأساسية لثورة الطاقة المتجددة، إلا أن اعتماد إنتاجها على الظروف الجوية والوقت من اليوم يخلق تحديًا خطيرًا. يمكن أن يؤدي انخفاض الإنتاج في الطقس الغائم أو في الليل إلى تعريض استقرار الشبكة واستمرارية الطاقة للخطر. وهنا يأتي دور أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS). تقوم أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات بتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة المولدة في محطات الطاقة الشمسية وتتيح استخدامها عند الحاجة إليها؛ وباختصار، فإنها تشكل العمود الفقري لتخزين الطاقة الشمسية. وفي هذا السياق، تزيد أنظمة تخزين الطاقة الشمسية وحلول البطاريات الشمسية من مرونة وكفاءة المشاريع.
لماذا التخزين؟ (الحاجة وتغيير الوقت)
إن الطبيعة المتقطعة للطاقة الشمسية تجعل الحاجة إلى أنظمة تخزين الطاقة الشمسية أمرًا حتميًا. فالطاقة الزائدة التي يتم توليدها خلال النهار تُهدر إذا لم يكن من الممكن نقلها إلى الشبكة؛ وفي الليل أو خلال ساعات الذروة، يكون هناك نقص في الإنتاج. ويعمل تخزين الطاقة الشمسية كجسر يزيل هذا الخلل في التوازن. تعمل حلول تخزين الألواح الشمسية المزودة بتقنيات مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) على تخزين الطاقة من الألواح الشمسية وتوصيلها إلى الشبكة أو المستخدم عند الحاجة. ومن حيث المواصفات التقنية، على سبيل المثال، يمكن أن يزيد تخزين الطاقة من الألواح الشمسية بطاقة 10 ميجاوات وسعة 14 ميجاوات في الساعةمن كفاءة هذه المحطة بشكل كبير. وبهذه الطريقة، تزيد تطبيقات تخزين الطاقة من الألواح الشمسية من موثوقية الطاقة المتجددة والاستفادة منها.
كيفية عمل BESS (المكونات الأساسية)
عادةً ما تتكون بنية BESS عادةً من المكونات التالية:
- خلايا البطارية: تُعد كيمياء الفوسفات الحديدي الليثيوم (LFP) شائعة في مشاريع تخزين الطاقة الشمسية بسبب العمر الطويل والسلامة والاستقرار الحراري.
- نظام تحويل الطاقة (PCS): يضمن تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد نقل الطاقة المخزنة إلى الشبكة بشكل مناسب.
- نظام إدارة البطارية (BMS): يراقب صحة الخلية، ويحافظ على الشحن/التفريغ ضمن الحدود الآمنة.
- نظام إدارة الطاقة (EMS): يعمل على تحسين تدفق الطاقة وفقًا لأهداف تخزين الطاقة في SPP ويطبق استراتيجيات تستند إلى قيود السوق/العقود وإشارات الشبكة.
من خلال البنية والإعدادات المناسبة، تقلل الأنظمة ذات الكفاءة العالية في التشغيل ذهابًا وإيابًا من فقدان الطاقة وتعزز الاقتصاد في التشغيل (على سبيل المثال يمكن استهداف قيم تصل إلى 98%).
المواصفات القياسية الامتثال لمعايير IEC
التصميم والسلامة والأداء في إطار المعايير الدولية:
- IEC 62933-1: المصطلحات.
- IEC 62933-2-1: بارامترات الوحدة وطرق الاختبار (سعة الطاقة المقدرة، زمن الاستجابة، إلخ).
- IEC TS 62933-4-1: التأثيرات البيئية والتوافق البيئي.
يتيح الامتثال لهذه المعايير التشغيل الآمن والقابل للتكرار لأنظمة تخزين SPP.
الوظائف والنتائج
الإسهامات الرئيسية لـ BESS في محطات الطاقة الشمسية:
- استقرار الشبكة: استقرار التقلبات المفاجئة في الطاقة؛ يدعم استقرار التردد/الجهد.
- الوفاء بالطلب في أوقات الذروة (ذروة الحلاقة): يساعد على تقليل التكاليف.
- التحكم في التردد: يساهم في استقرار الإمداد.
- الاستغلال الأمثل لمصادر الطاقة المتجددة: يتم تحويل الإنتاج الزائد من النهار إلى الليل، مما يؤدي إلى مواءمة العرض مع الطلب.
- العمر الافتراضي والموثوقية: على سبيل المثال، يمكن لنظام مصمم بـ 6000 دورة و80% من أهداف وزارة الدفاع أن يوفر أداءً يمكن التنبؤ به على مستوى 10 سنوات.
النُهج الهجينة: الرياح والطاقة الشمسية مع التخزين
تزيد منشآت طاقة الرياح والطاقة الشمسية مع التخزين في الهجينة RES+GES من استخدام السعة وتسطيح المظهر الجانبي. يتم استخدام توليد طاقة الرياح خلال ساعات الليل عن طريق تخزين الرياح، بينما يتم تحويل الموجة الكهروضوئية النهارية إلى البطارية. يمكّن هذا النهج تخزين مزرعة الرياح وحلول تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية من العمل معًا ويوفر ملف تعريف توليد أكثر قابلية للتنبؤ للشبكة.
ما هو عمق التفريغ (DoD)؟ كيف يتم حسابه؟
يشير (عمق التفريغ) إلى النسبة المئوية للسعة الاسمية للبطارية المستخدمة.
- المعادلة: نسبة الإزالة (%) = 100 × (الطاقة المستخدمة / السعة الاسمية)
- مثال: عندما تسحب 80 كيلوواط/ساعة من بطارية بقدرة 100 كيلوواط/ساعة، فإن نسبة 80٪.
- علاقة SoC: DoD + SoC ≈ 100% (SoC = حالة الشحن).
- نصائح التصميم: عادةً ما يعني ارتفاع معدل التفريغ الصوتي العالي عمر دورة أقصر. لذلك، اعتمادًا على سيناريو الاستخدام، يوفر نطاق مقاومة التشبع بنسبة 70-85% خيارًا متوازنًا بين الأداء والعمر الافتراضي.
باختصار، يمكننا تعريف وزارة الدفاع على النحو التالي.
وتزيد أنظمة تخزين الطاقة الشمسية وحلول تخزين الطاقة الشمسية في محطات الطاقة الشمسية بشكل كبير من مرونة الشبكة وكفاءة المحطة من خلال البنية الموحدة والحجم الصحيح واستراتيجيات التحكم الفعالة. وبفضل النهج الهجين وتكامل البطاريات الشمسية عند الحاجة، فإن تخزين الطاقة SPP لا يجعل توليد الطاقة الشمسية من الطاقة الكهروضوئية فعالاً فحسب، بل يجعل جانب الرياح أيضاً فعالاً.
إذا كنت بحاجة إلى أعمال هندسية تتعلق بمحطات تخزين الطاقة الشمسية الخاصة بك، يمكنك الاتصال بنا على [email protected].