A نظام تخزين طاقة البطارية(BESS) هي وحدة طاقة متكاملة معقدة نسبيًا تم إنشاؤها من خلال دمج بطاريات تخزين الطاقة وأجهزة تحويل الطاقة ووحدات التحكم المحلية وأنظمة توزيع الطاقة وأنظمة درجة الحرارة والسلامة من الحرائق وغيرها من المعدات ذات الصلة وفقًا لمتطلبات التطبيقات المحددة. وتشمل خصائصه الأساسية ما يلي:
- 1) الأجهزة الداخلية داخل BESS (نظام تخزين طاقة البطارية) لها أدوار محددة بوضوح وهي مترابطة، وتعمل معًا لتحقيق التحكم في الطاقة والطاقة والجهد عند نقطة اتصال شبكة BESS أو منفذ الإخراج، في ظل فرضية السلامة والكفاءة والعمر الطويل.
- 2) إن سلامة وعمر بطاريات تخزين الطاقة في نظام BESS تحدد إلى حد كبير سلامة وعمر النظام بأكمله، ولها متطلبات فنية صارمة فيما يتعلق ببيئة التشغيل، مما يجعلها جانبًا رئيسيًا يجب مراعاته أثناء تصميم النظام الداخلي.
- 3) يعد جهاز تحويل الطاقة في BESS (نظام تخزين طاقة البطارية) بمثابة عقدة مهمة لتبادل الطاقة لنظام تخزين الطاقة بالكامل مع الشبكة الخارجية. يعكس أدائه بشكل مباشر وضع تشغيل BESS، ودقة التحكم، وسرعة الاستجابة، وملاءمة الشبكة-، ويؤثر أيضًا على تجربة المستخدم الأكثر بديهية للعميل لنظام تخزين الطاقة في فترة زمنية قصيرة.
بطاريات تخزين الطاقة
- 4) تحتوي كل من بطاريات تخزين الطاقة وأجهزة تحويل الطاقة والمعدات مثل أنظمة تكييف الهواء والحماية من الحرائق على وحدات تحكم مستقلة خاصة بها لتحقيق -التشغيل الذاتي أو الإنذار أو الحماية. ومع ذلك، يتم التعامل مع تنفيذ وظائف النظام، والربط والتنسيق بين المعدات،-وعمليات التشغيل والحماية من الأخطاء، والاتصالات الخارجية، والنقل الفعال للمعلومات بواسطة وحدة تحكم محلية، مما يمكّن نظام تخزين الطاقة من المشاركة في إرسال الشبكة أو تحقيق أهداف تطبيق المشروع ككل.
- 5) يتلقى نظام تخزين الطاقة، الذي يعمل كوحدة تنفيذ طاقة داخلية وخارجية موحدة ومستقلة، أوامر الجدولة من نظام إدارة الطاقة على المستوى الأعلى -وينفذ تعليمات التحكم في الطاقة أو الوضع. ولذلك، ينبغي أن تمتلك واجهات اتصال خارجية غنية وأوضاع تشغيل مرنة ومتنوعة. ومن خلال وظائف مثل-نقل الطاقة عند الطلب، والزيادة السريعة للطاقة، والتحكم في تثبيت الجهد، فإنه يعمل على تحسين الأداء التشغيلي العام لتوليد الطاقة، وشبكات الطاقة، وتطبيقات التحميل، وبالتالي إظهار قيمته.
- 6) يعد التحكم والإدارة أمرًا ضروريًا لنظام تخزين الطاقة لتحقيق قيمته، ويعتمد هذا إلى حد كبير على فهم متكامل النظام للأنظمة والضوابط واتجاهات التطوير الحالية في مجال التطبيق. ومن هذا المنظور، فإن اعتبار نظام تخزين الطاقة بمثابة "رقعة طاقة" أو "ترقية مرنة" لنظام الطاقة الحالي أمر معقول تمامًا.
محدودة بقدرة البطارية نفسها
محدودة بقدرة البطارية نفسها ومستوى تطوير أجهزة تحويل الطاقة الإلكترونية، واجهت BESS (أنظمة تخزين طاقة البطارية) دائمًا تناقضًا بين السلامة والكفاءة من ناحية، وكثافة الطاقة العالية والوظائف المتنوعة والمعقدة من ناحية أخرى. ومع تطبيقها على نطاق واسع-على وجه الخصوص في توليد الطاقة المتجددة والتطبيقات-الجانبية للشبكة، تتزايد السعة الإجمالية ومستويات الجهد لأنظمة تخزين الطاقة بشكل مستمر، كما أصبحت بنية الاتصالات أكثر شمولاً، وأصبحت البيئة الكهرومغناطيسية أكثر تعقيدًا. تشكل هذه العوامل تحديات خطيرة لأنظمة تخزين الطاقة وتقنيات تكاملها.
- 1) كيفية إتقان النظرية والتكنولوجيا الأساسية لتطبيقات الصناعة ذات الصلة بشكل شامل، وتكوين سعة وطاقة نظام تخزين الطاقة الفعال والمعقول؛ كيفية اعتماد خطط التحكم المستهدفة لتحقيق التكامل السلس مع الأنظمة الحالية مع تحقيق الأهداف العامة لتطبيق المشروع.
- 2) كيفية تحديد المعايير الفنية المحددة والمتطلبات الوظيفية ومؤشرات الأداء لنظام تخزين الطاقة بناءً على الخصائص التقنية لتطبيق المشروع، وبالتالي اختيار المعدات الداخلية الرئيسية لنظام تخزين الطاقة، مثل أجهزة الكمبيوتر والبطاريات.
- 3) كيفية إجراء التصميم الكهربائي لنظام تخزين الطاقة لضمان السلامة الكهربائية، والحماية الهرمية، وملاءمة الشبكة- للمعدات الداخلية، نظرًا لزيادة السعة ومستويات الجهد لنظام تخزين الطاقة.
- 4) كيفية تحديد وحساب المعلمات وتخطيط تركيب معدات التحكم البيئي الداخلي ومعدات السلامة والحماية من الحرائق لأنظمة تخزين الطاقة، مع التركيز على عمر البطارية وسلامتها، لتحقيق توزيع موحد لدرجة الحرارة وتبديد الحرارة للبطاريات الكبيرة-ذات السعة العالية والكثافة-الطاقة- الكبيرة مع تقليل مساحة الأرض.
- 5) كيفية إدارة المعدات المتنوعة بشكل تعاوني ضمن نظام تخزين الطاقة للاستفادة الكاملة من وظائف وأداء كل جهاز وضمان متطلبات تخزين الطاقة. يتضمن ذلك تحسين الأداء العام للنظام وتجنب تدهور الأداء بسبب أساليب التكامل غير المعقولة؛ وكيفية تحقيق الحماية التعاونية في حالات الخطأ لمنع تفاقم أو انتشار فشل جهاز واحد، مع إيلاء اهتمام خاص للربط والعزل بين المعدات الكهربائية ومعدات البطارية لتجنب مشاكل مثل القوس الكهربائي، وتراكم الحرارة الموضعي، وتلف أو انفجار المكونات الكهربائية التي يمكن أن تعرض سلامة البطارية للخطر.
كيفية بناء بنيات الاتصالات الداخلية والخارجية
- 6) كيفية إنشاء بنيات اتصالات داخلية وخارجية ونماذج بيانات لأنظمة تخزين الطاقة القابلة للتطبيق على سيناريوهات التطبيقات المختلفة، مما يتيح الوصول الموحد للاتصالات وتبادل البيانات بين الأجهزة الداخلية، وتسهيل استقبال نظام تخزين الطاقة الشامل للأوامر ونقل المعلومات إلى نظام الإدارة على المستوى -الأعلى، وتحقيق اتصال منفصل لأوامر التحكم السريعة والكميات الكبيرة المحتملة من البيانات الداخلية، مثل بيانات خلية البطارية، لتجنب تأخير التحكم أو التداخل.
- 7) كيفية إنشاء مشاريع تخزين طاقة أكبر- أو محطات توليد طاقة عن طريق ربط أنظمة تخزين الطاقة المعيارية بالتوازي، وكيفية التخلص من اختلافات الأداء الفردي بين أنظمة تخزين الطاقة من خلال إدارة مستوى المحطة والتحكم فيها، وتجنب -الاقتران المتبادل والتداخل المتبادل بين أنظمة تخزين الطاقة أثناء الجدولة السريعة والانتقالات العابرة، وضمان التشغيل المستقر داخل محطة الطاقة الشاملة، والتحكم في تدفق الطاقة مع شبكة الطاقة، والتبادل السريع للمعلومات وتنفيذ الأوامر مع التحكم في المستوى- العلوي نظام.
- 8) كيفية إكمال تكامل وتركيب وتشغيل المعدات الداخلية في نظام تخزين الطاقة استنادًا إلى معايير التثبيت الهندسية الحالية للكهرباء والحماية من الحرائق ومعايير التثبيت الهندسية BESS (نظام تخزين طاقة البطارية)، وتقليل العمليات في الموقع- أو الحركة المتكررة لحزم البطاريات، وتجنب منصات التثبيت غير المناسبة أو طرق التأريض التي قد تؤدي إلى انخفاض مستوى حماية نظام تخزين الطاقة أو تقديم عوامل عدم الاستقرار.
- 9) كيفية تطبيق التقنيات المتقدمة مثل الذكاء الاصطناعي و blockchain على أنظمة تخزين الطاقة لتحسين إدارتها الذكية، والتنبؤ بعمرها، والإنذار المبكر بالأخطاء، وقدرات التشخيص، وبالتالي تحسين فهم المستخدمين بشكل فعال للأداء الحالي والمستقبلي والتوقعات التشغيلية لنظام تخزين الطاقة، وتوفير أساس الأجهزة الحاسم ووسائل التنفيذ لتحقيق جدولة النظام المتقدمة وتقنيات إدارة الطاقة مثل الشبكات الذكية ومحطات الطاقة الافتراضية.
نظرًا للتعقيد المتأصل في أنظمة تخزين الطاقة، والطبيعة المتخصصة للتطبيقات الخارجية، والمتطلبات العالية على سلامة المعدات، أصبحت تقنية تكامل نظام تخزين الطاقة هي طريقة التنفيذ المحددة والجسر التكنولوجي الضروري الذي يربط المعدات الأساسية (البطاريات، وأجهزة الكمبيوتر، وما إلى ذلك) بمجالات التطبيق.