تخزين الطاقة الشمسية والبطاريات للمواقع ذات الاستهلاك الذاتي المنخفض: من أين تأتي القيمة

يشير انخفاض الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية عادةً إلى عدم توافق التوقيت وليس إلى ضعف توليد الطاقة الكهروضوئية. فقد ينتج سطح مبنى تجاري أعلى إنتاجية له في منتصف النهار، بينما تحدث الأحمال الرئيسية في وقت لاحق من بعد الظهر، أو خلال نوبة عمل مسائية، أو خلال الليل.

يمكن تخزين الطاقة الشمسية والبطاريات لنقل جزء من فائض الطاقة إلى فترة تشغيل لاحقة. لا تُنتج البطارية طاقة شمسية إضافية، بل تتغير قيمتها عند توفر هذه الطاقة. وتعتمد قيمتها على منحنى الحمل، وقواعد التصدير، وهيكل التعريفة، ومتطلبات الاحتياطي، وكمية الطاقة الفائضة التي يمكن استغلالها. لذا، ينبغي مراجعة نظام تخزين طاقة البطاريات كجزء من نموذج تشغيل الموقع، وليس إضافته تلقائيًا إلى كل مشروع للطاقة الشمسية الكهروضوئية.

ماذا يكشف انخفاض الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية عن الموقع؟

قبل اختيار نظام التخزين، يحتاج فريق المشروع إلى تحديد سبب خروج الطاقة الكهروضوئية من الموقع أو محدوديتها.

يبلغ إنتاج الطاقة الشمسية وذروة الطلب على الطاقة في المنشأة ذروتهما في أوقات مختلفة

غالباً ما يبلغ إنتاج الطاقة الشمسية ذروته قرب منتصف النهار. وقد يتبع الطلب على الطاقة في المنشآت نمطاً مختلفاً. فقد يشهد المصنع ذروة في بدء التشغيل صباحاً، أو حملاً إنتاجياً مرتفعاً بعد الظهر، أو وردية ثانية بعد غروب الشمس. كما قد تشهد الفنادق والمستودعات أحمالاً أكبر بعد انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية.

لا يُظهر الاستهلاك الشهري هذا التوقيت. ينبغي أن يقارن تقييم المشروع بيانات توليد الطاقة الكهروضوئية وبيانات الأحمال على نفس الإطار الزمني الذي يبلغ 15 دقيقة أو 30 دقيقة. السؤال المهم ليس فقط كمية الطاقة التي يستهلكها الموقع، بل متى يستهلكها.

تختلف قيمة الطاقة الشمسية المصدرة باختلاف المواقع

يمكن بيع الطاقة الشمسية الفائضة إلى الشبكة، أو تقييدها بسقف محدد للتصدير، أو الحد منها عن طريق التحكم في التدفق العكسي. هذه النتائج ليست متكافئة من الناحية المالية.

عندما تكون تعويضات التصدير مُجزية، قد يظل إرسال فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى الشبكة خيارًا معقولًا. أما عندما تكون التعويضات منخفضة، فقد يكون لتأجيل هذه الطاقة إلى فترة لاحقة قيمة أكبر. كما أن فرض قيود صارمة على التصدير قد يجعل تخزين الطاقة في البطاريات التجارية مفيدًا عندما يكون فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية عرضة للتقليص لولا ذلك.

يتطلب ارتفاع مفاجئ قصير في منتصف النهار طاقة شحن مختلفة من نافذة فائضة واسعة تمتد لأربع ساعات. وبالتالي، تعتمد قيمة التخزين على كل من الكيلوواط والكيلوواط ساعة.

أين تُساهم الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات في خلق القيمة؟

بالنسبة للمواقع ذات الاستهلاك الذاتي المنخفض، تتمثل الفرص الرئيسية في تحويل الطاقة، وإدارة الصادرات، والتنسيق مع التحكم في ذروة الطلب.

نقل أحمال الطاقة الشمسية في منتصف النهار إلى أحمال لاحقة في المنشأة

يمكن للطاقة الشمسية الفائضة أن تشحن البطارية خلال النهار، ثم تدعم المنشأة بعد انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية. وهذا بدوره يقلل من مشتريات الطاقة من الشبكة خلال ذروة الإنتاج بعد الظهر، أو الأحمال التجارية المسائية، أو التشغيل الليلي.

تعتمد الفائدة على السعة القابلة للاستخدام، وقدرة نظام تحويل الطاقة، والحمل اللاحق. إذا لم يتمكن نظام تحويل الطاقة من استيعاب ذروة قصيرة للطاقة الشمسية، فقد يتم تصدير جزء من الفائض. قد يدعم نظام تحويل الطاقة عالي القدرة ذو الطاقة المحدودة ذروة قصيرة، ولكنه لن يدعم حملاً طويلاً في المساء.

لذلك، ينبغي أن تتناسب الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين مع شكل تدفق الطاقة بدلاً من الإجماليات اليومية فقط.

تقليل الصادرات، أو منع التدفق العكسي، أو تقليص إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية

عندما ينخفض ​​حمل الموقع عن إنتاج الطاقة الكهروضوئية، يمكن لنظام إدارة الطاقة المُهيأ بشكل صحيح تنسيق شحن البطارية بحيث يتم تخزين الفائض المتاح قبل الوصول إلى عتبة التصدير.

لا يمكن للتخزين أن يقضي تمامًا على تقليص الإنتاج. فقد تكون البطارية ممتلئة بالفعل، أو محجوزة كاحتياطية، أو محدودة بقدرة الشحن. كما أن فترات الفائض الطويلة قد تتجاوز السعة المتاحة. وتكون هذه الحالة أكثر فعالية عندما تكون قيود التصدير صارمة، وتعويضات التصدير منخفضة، ويحدث فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية بانتظام. بينما تكون أقل فعالية عندما يكون التصدير غير مقيد وجذابًا من الناحية المالية.

دمج الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية مع التحكم في ذروة الطلب

قد تُشحن البطارية نفسها من الألواح الشمسية في منتصف النهار، وتُفرغ خلال ذروة الطلب اللاحقة، وتحتفظ بالطاقة كاحتياط. تتنافس هذه الأهداف على نفس الطاقة المخزنة.

يؤدي وجود احتياطي كبير إلى تقليل القدرة على التحول الشمسي، في حين أن التفريغ المبكر قد يترك طاقة غير كافية للذروة الحقيقية.

ينبغي تحديد أولويات التشغيل قبل بدء التشغيل. يجب أن توضح الاستراتيجية الهدف الذي يأتي أولاً، ومقدار الاحتياطي المطلوب، ومتى يجب إيقاف الشحن أو التفريغ. نطاقنا الأوسع حلول الطاقة الشمسية والتخزين يمكن أن تدعم أهداف تشغيلية مختلفة، ولكن يجب أن تحدد بيانات الموقع ترتيب الأولوية.

متى قد تضيف وحدات التخزين قيمة تجارية محدودة؟

يُعد معدل الاستهلاك الذاتي المنخفض إشارة فحص، ولكنه لا يثبت أن التخزين سيكون اقتصاديًا.

تستهلك الأحمال النهارية معظم إنتاج الطاقة الكهروضوئية

قد يستهلك مصنع ذو إنتاج مستقر خلال النهار معظم الطاقة الشمسية المتاحة. لذا، فإن إضافة بطارية كبيرة لزيادة الاستهلاك الذاتي قد لا تُحقق سوى تحسن محدود.

التعويض عن الصادرات أو هامش التعريفة الجمركية صغير جدًا

إذا كانت قيمة التعويضات عن التصدير قريبة من سعر الشراء، فقد لا يُضيف تخزين الطاقة قيمة تُذكر بعد احتساب خسائر التحويل والاستهلاك الإضافي ودورات شحن البطارية. وينطبق الأمر نفسه عندما لا تُظهر أسعار الاستخدام حسب الوقت فرقًا يُذكر بين فترتي الشحن والتفريغ.

متطلبات النسخ الاحتياطي: استخدم أكبر سعة متاحة

قد يتطلب الموقع الذي يجب عليه الحفاظ على الطاقة للأحمال الحيوية الحفاظ على مستوى شحن أدنى مرتفع. وكلما زاد الحمل الحرج وطالت مدة النسخ الاحتياطي المستهدفة، قلت القدرة المتبقية لنقل الطاقة الشمسية، أو الاستجابة للتعرفة، أو تقليل ذروة الطلب.

الجزء القابل للإرسال فقط، بعد الأخذ في الاعتبار القدرة القابلة للاستخدام والقدرة المحجوزة، هو الذي يمكنه دعم الأهداف التجارية الروتينية.

ما هي البيانات التي تُظهر ما إذا كان الموقع يستحق المراجعة؟

تبدأ المراجعة الموثوقة ببيانات زمنية. تحدد الفواتير الشهرية إجمالي الاستهلاك والتعريفات، لكنها لا تُظهر متى يحدث فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو ذروة الطلب.

تراكب منحنيات توليد الطاقة الكهروضوئية وحملها

ابدأ بملف تعريف مدته 15 دقيقة أو 30 دقيقة يغطي الحمل وتوليد الطاقة الكهروضوئية. حدد فترات الفائض، وأقصى طاقة فائضة، ومستويات الحمل المتأخرة، والاختلافات في عطلة نهاية الأسبوع، والتغيرات الموسمية.

يُظهر هذا التداخل ما إذا كان للطاقة الفائضة وجهة مفيدة لاحقًا خلال اليوم. كما يكشف ما إذا كان القيد الرئيسي هو سعة البطارية، أو طاقة نظام تحويل الطاقة، أو ضوابط التصدير. قد يغفل نظام تخزين طاقة البطارية، الذي يُحدد حجمه بناءً على الاستهلاك السنوي فقط، عن هذه العوامل الثلاثة جميعها.

تحديد كميات التعريفات الجمركية وحدود التصدير واحتياجات الاحتياطي

يجب دمج الملف الفني مع أسعار الكهرباء، ورسوم الطلب، وتعويضات التصدير، وحدود التصدير، وسعة المحولات، وجهد الشبكة، والأحمال الحرجة، ومدة النسخ الاحتياطي المستهدفة.

يمكن أن يؤدي الإنتاج المخطط له، أو شحن المركبات الكهربائية، أو توسيع نطاق الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى تغيير حالة التشغيل.

كيف ينبغي لنظام خدمات الطوارئ الطبية أن يوازن بين الأهداف المتنافسة؟

بمجرد أن تتضح قيمة الحالة، يجب على نظام إدارة الطوارئ تحويلها إلى جدول تشغيل.

حدد ترتيب أولويات واضح قبل بدء التشغيل

قد يحافظ التسلسل النموذجي على الحد الأدنى من الاحتياطي الاحتياطي، ويشحن من فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتاح، ويحد من طلب الشبكة بعد الظهر، ويفرغ المزيد فقط خلال فترات الأسعار المرتفعة المختارة.

يختلف الترتيب باختلاف الموقع. قد تحمي مخازن التبريد النسخ الاحتياطية أولاً، بينما قد يعطي المصنع الأولوية للتحكم في ذروة الطلب، وقد يحافظ موقع لا يصدر أي منتجات على هامش الشحن.

ينبغي أن يحدد نظام إدارة الطاقة ما يحدث عندما تتعارض الأهداف، حتى لا تصل البطارية إلى حالة شحن منخفضة قبل الفترة التي تكون فيها ذات قيمة عالية.

قم بتحديث الاستراتيجية مع تغير ظروف الموقع

يختلف إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية باختلاف الفصول، وتتغير فترات الإنتاج، وتتغير التعرفات، وتتأثر حدود البطارية بدرجة الحرارة وحالة الشحن. ينبغي لنظام إدارة الطاقة استخدام بيانات موثوقة من العدادات والطاقة الشمسية الكهروضوئية والحمل والبطارية، مع ضمان التحكم في تغييرات المعايير وتسجيلها.

وهذا يحافظ على توافق استراتيجية تخزين البطاريات التجارية مع الظروف الحالية.

ما هو تصميم النظام الذي يجب أن يتوافق مع خطة تحويل الطاقة؟

يجب أن تدعم طاقة نظام تحويل الطاقة، وسعة البطارية، وطريقة الربط، وضوابط التصدير، والاتصالات نفس الهدف التشغيلي.

طاقة وحدة التحكم الإلكترونية وسعة البطارية تحل مشاكل مختلفة

تحدد قدرة نظام تحويل الطاقة (PCS) بالكيلوواط سرعة امتصاص النظام لفائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو دعم الحمل. أما سعة البطارية بالكيلوواط ساعة فتحدد كمية الطاقة التي يمكن نقلها ومدة استمرار التفريغ.

قد يتطلب فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية القصير والحاد طاقة شحن أعلى ولكن سعة معتدلة. وقد يتطلب الحمل المسائي الطويل سعة طاقة أكبر حتى عندما تكون طاقة التفريغ معتدلة. يجب أن يراعي التصميم أيضًا السعة القابلة للاستخدام، وحالة الشحن الاحتياطية، وفقدان التحويل، وحدود التشغيل.

يجب أن تعمل أنظمة الربط، والرقابة على الصادرات، والاتصالات معًا.

تستخدم أنظمة التوصيل بالتيار المتردد والتيار المستمر مسارات طاقة مختلفة. ويعتمد الاختيار على ما إذا كانت وحدة التخزين تُضاف إلى نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الحالي أو تُركّب مع نظام جديد.

يجب أن يتبادل عداد الطاقة، ومحول الطاقة الشمسية، ونظام تحويل الطاقة، ونظام إدارة المباني، ونظام إدارة الطاقة البيانات الصحيحة. يتطلب التحكم في التدفق العكسي قياسًا دقيقًا عند نقطة ربط الشبكة. قد يؤدي ضعف الاتصال أو تأخر البيانات إلى تقييد غير ضروري للطاقة الشمسية أو تصدير غير مقصود.

يجب التأكد من متطلبات حماية الشبكة ومراقبتها وتصاريحها وتوسعتها قبل الطلب.

كيف يمكن لنظام تخزين الطاقة المتكامل للقطاعين التجاري والصناعي أن يدعم التحول إلى الطاقة الشمسية؟

يمكن للأنظمة المتكاملة تقليل أعمال الربط البيني من خلال الجمع بين البطاريات، ووحدات التحكم في الطاقة، وأجهزة التحكم، والحماية، والإدارة الحرارية، والاتصالات.

في صنواينقوم بتكوين أنظمة تخزين الطاقة وفقًا لمتطلبات المشروع من حيث الطاقة، والطاقة، والشبكة، والموقع، والتشغيل.

ال نظام تخزين الطاقة Sunway بقدرة 100 كيلوواط/261 كيلوواط ساعة مبرد بالسوائل يجمع هذا النظام بين بطارية LFP بسعة 261 كيلوواط/ساعة وقدرة خرج تيار متردد تصل إلى 125 كيلوواط، وقناتين لتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، ونظام إدارة البطارية (BMS)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، وبنية PCS معيارية، وتوزيع الطاقة، والحماية من الحرائق، والتحكم البيئي. يستخدم الخزانة الخارجية المصنفة IP55 نظام تبريد سائل، وتدعم اتصالات CAN وEthernet وRS485.

يؤثر مدخل الطاقة الكهروضوئية على شحن الطاقة الشمسية، ويؤثر خرج نظام تحويل الطاقة على دعم الأحمال، وتؤثر الطاقة المخزنة على مدة التفريغ. ويقوم نظام إدارة الطاقة بتوزيع هذه القدرات بين الاستهلاك الذاتي، والتحكم في ذروة الطلب، والاحتياطي.

يمكن أن يقلل التجميع والاختبار في المصنع من أعمال دمج الموقع، ولكن متطلبات الشبكة المحلية، والحريق، والكابلات، والحماية، والتشغيل لا تزال سارية.

زيادة قيمة الطاقة الشمسية فقط عندما تدعم بيانات الموقع ذلك

تُحقق أنظمة الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات قيمةً مضافةً عند حل مشكلة موثقة تتعلق بالتوقيت، أو التصدير، أو الطلب، أو النسخ الاحتياطي. ولا يكفي انخفاض الاستهلاك الذاتي وحده لتبرير إنشاء نظام كهذا.

تجمع المشاريع الأقوى بين فائض الطاقة المنتظم في منتصف النهار وحمل متأخر، أو اتفاقية تصدير غير مواتية، أو رسوم طلب معقولة، أو متطلبات احتياطية تدعم هدفًا آخر. ويجب أن يتناسب اختيار المعدات مع الموقع من خلال طاقة نظام تحويل الطاقة الشخصية المناسبة، والسعة القابلة للاستخدام، وبنية الاتصالات، وأولويات نظام إدارة الطاقة.

شاركنا بيانات نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ومنحنى الحمل، وحدود التصدير، وفترات التعريفة، وهدف الطاقة الاحتياطية. يمكننا تحديد أوقات فائض الطاقة الشمسية، وتقدير كمية الطاقة التي يمكن تحويلها، ومساعدتك. راجع ملف تعريف الطاقة الشمسية والحمل الخاص بك قبل اختيار التكوين.

التعليمات

س: هل إضافة تخزين البطاريات تزيد دائماً من الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية؟

ج: يمكن للتخزين استيعاب جزء من الطاقة الكهروضوئية الفائضة التي كان سيتم تصديرها أو تقليصها لولا ذلك، ولكن النتيجة تعتمد على سعة البطارية، وقوة شحن نظام الطاقة الكهروضوئية، ومستوى الشحن المتاح، والطلب اللاحق على المنشأة.

س: ما مقدار سعة البطارية المطلوبة للطاقة الشمسية التجارية الفائضة؟

ج: ينبغي أن تستند السعة إلى منحنيات الطاقة الشمسية الكهروضوئية والحمل المتوافقة زمنيًا، ومدة الفائض، وقدرة شحن نظام تحويل الطاقة، ومتطلبات الاحتياطي، وفترة التفريغ المقصودة. حجم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية وحده لا يكفي.

س: هل يمكن لنظام تخزين طاقة البطاريات الواحد أن يدعم استخدام الطاقة الشمسية، وتقليل ذروة الطلب، وتوفير الطاقة الاحتياطية؟

ج: نعم، ولكن الأهداف الثلاثة تشترك في نفس الطاقة المخزنة. يجب على نظام إدارة الطاقة تحديد الأولويات وحدود الاحتياطي وجداول الشحن والتفريغ بحيث لا يعيق أحد الأهداف الآخر.