خزانة خارجية BESSأصبح حلاً حاسماً لمشاريع تخزين الطاقة C&I، مما يساعد الشركات على تقليل الطلب في أوقات الذروة، وتحسين استخدام الطاقة الشمسية، وتعزيز موثوقية الطاقة. على الرغم من أن أنظمة الساعتين-لا تزال شائعة، إلا أنوكالة الطاقة الدولية (IEA)يلاحظ أن التكوينات ذات المدة الأطول-تجذب اهتمامًا متزايدًا نظرًا لأن أنظمة الطاقة تتطلب مستويات أعلى من المرونة.
ومع ذلك، اختيار الحقبيس في الهواء الطلقيتضمن أكثر من مجرد سعة البطارية. يؤثر كل من تصنيف الطاقة وطاقة البطارية ومدة التفريغ على كيفية أداء النظام في ظل ظروف التشغيل الفعلية.
السؤال الأساسي ليس ما إذا كانت قوة-الأعلى أو المدة-الأطول هي "الأفضل". بدلاً من ذلك، يعتمد الاختيار الصحيح على ملف تعريف التحميل المحدد لديك: فالذروة القصيرة والمكثفة تفضل طاقة أعلى؛ الأحمال المستمرة تفضل مدة أطول. تشرح هذه المقالة كيفية مطابقة التكوين مع متطلبات مشروعك الفعلية.
كيف تؤثر القوة والطاقة والمدة على اختيار BESS
عند اختيارخزانة تخزين البطارية في الهواء الطلقيعد تصنيف الطاقة وطاقة البطارية عاملين رئيسيين يحددان كيفية أداء النظام في التطبيقات المختلفة.
كيف تؤثر القوة المقدرة على اختيار BESS
التصنيف الطاقة (كيلوواط)يحدد قدرة الإخراج المقدرة لـ BESS - مقدار الطاقة التي تم تصميم النظام لتوفيرها بشكل مستمر في ظل ظروف تشغيل محددة.
توفر بعض الأنظمة أيضًا-إمكانية التحميل الزائد على المدى القصير - عادةً طاقة مقدرة تبلغ 1.1–1.2x لمدة تصل إلى 60 ثانية - والتي يجب التحقق منها مع الشركة المصنعة.
يؤثر بشكل مباشر على:
- دعم التحميل: مقدار الطاقة المستمرة التي يمكن للنظام توفيرها للأحمال المتصلة.
- قدرة الحلاقة القصوى: الحد الأقصى لخفض الطلب الذي يمكن تحقيقه بناءً على طاقة التفريغ المتاحة.
- استجابة التحميل على المدى القصير-: القدرة على الاستجابة لتغيرات التحميل المفاجئة، والتي تعتمد أيضًا على خصائص PCS، وإمكانية التحميل الزائد، وإستراتيجية التحكم في النظام.
لمشاريع تخزين البطاريات C&I، يعتمد تحديد حجم تصنيف الطاقة على أهداف تشغيلية محددة وتكوينات الشبكة، وليس إجمالي استهلاك الطاقة في الموقع:
- بالنسبة إلى الشبكة-حلقة الذروة المربوطة:يستهدف الحجم هدف التخفيض الخاص بك، وليس الطلب الكامل على المنشأة. على سبيل المثال، قد يتطلب المصنع الذي تبلغ ذروة الطلب عليه 500 كيلووات ويهدف إلى خفض ذروة الطلب 100 كيلووات معدل طاقة قدره 100 كيلووات. يجب أن يأخذ الحجم النهائي أيضًا في الاعتبار تقلبات الأحمال، واستراتيجية التحكم، وكفاءة النظام، وظروف الاتصال بالشبكة المتاحة.
- بالنسبة لأنظمة-إيقاف الشبكة والنسخ الاحتياطي:يتم تحديد الحجم من خلال السحب المجمع للأحمال الحرجة التي يجب أن تظل قيد التشغيل في وقت واحد-إما أثناء انقطاع الشبكة (النسخ الاحتياطي) أو كمصدر الطاقة الوحيد (خارج-الشبكة).
كيف تؤثر طاقة البطارية على مدة التشغيل
تمثل طاقة البطارية (كيلوواط ساعة) الكمية الاسمية من الطاقة المخزنة في نظام البطارية.
قد تكون الطاقة الفعلية القابلة للاستخدام التي يتم تسليمها للأحمال أقل بسبب عوامل مثل نطاق SOC القابل للاستخدام وكفاءة التحويل والاستهلاك الإضافي ودرجة حرارة التشغيل وحالة البطارية.
تكون سعة الطاقة الأعلى أكثر ملاءمة عندما يركز المشروع على:
- فترات الذروة التعريفية الأطول
- تحول الطاقة الشمسية
- متطلبات النسخ الاحتياطي الموسعة
- تشغيل أطول بمستويات طاقة معتدلة
كيفية تقدير المدة الاسمية BESS
لا ينبغي النظر في تصنيف الطاقة وطاقة البطارية بشكل منفصل. ويحددون معًا المدة التي يمكن أن يستمر فيها BESS في توصيل الطاقة عند مستوى إخراج محدد.
هذه المدة تساعد على مقارنة مختلفةتخزين البطارية في الخزانة الخارجيةالتكوينات وفهم ما إذا كان النظام مصممًا لتوفير دعم أقصر للطاقة{{0}العالية أو توفير طاقة أطول.
الحساب الأساسي هو:
مدة E/P الاسمية=طاقة البطارية الاسمية ÷ الطاقة المقدرة
على سبيل المثال، أتكوين 60 كيلووات / 225 كيلووات في الساعةتبلغ مدة E/P الاسمية حوالي 3.8 ساعات: 225 كيلووات ساعة ÷ 60 كيلووات=3.75 ساعة ≈ 3.8 ساعة.
ومع ذلك، يعكس هذا الحساب قيم اللوحة فقط. قد تكون المدة الفعلية أقل بسبب:
- نافذة SOC قابلة للاستخدام (عادةً 90% DoD لـ LFP
- خسائر تحويل PCS (عادةً كفاءة 95٪)
- الاستهلاك المساعد
- درجة الحرارة المحيطة والإدارة الحرارية
على سبيل المثال، نظام بقدرة 225 كيلووات في الساعة مع 90% من وزارة الدفاع القابلة للاستخدام و95% من كفاءة أجهزة الكمبيوتر الشخصي سيوفر حوالي 225 × 0.9 × 0.95=192 كيلووات في الساعة من طاقة التيار المتردد القابلة للاستخدام، مما يقلل المدة الفعالة إلى حوالي 3.2 ساعة.
مقارنة تكوينات BESS للخزانة التمثيلية الخارجية
تمثل تكوينات BESS المختلفة للخزانة الخارجية توازنات مختلفة بين خرج الطاقة ومدة الطاقة.
التكوينات التالية هي أمثلة تمثيلية تعتمد علىبولينوفيلمواصفات المنتج للخزانة الخارجية BESS.
| إعدادات | القوة المقدرة | طاقة البطارية | المدة الاسمية للربح/الخسارة |
| 60 كيلووات/121 كيلووات في الساعة | 60 كيلوواط | 121 كيلوواط ساعة | ≈2.0h |
| 60 كيلوواط/225 كيلوواط ساعة | 60 كيلوواط | 225 كيلوواط ساعة | =3.8h |
| 125 كيلووات/241 كيلووات في الساعة | 125 كيلوواط | 241 كيلو واط ساعة | =1.9h |
| 125 كيلووات/261 كيلووات في الساعة | 125 كيلوواط | 261 كيلو واط ساعة | =2.1h |
(يتم حساب مدة E/P الاسمية بناءً على طاقة البطارية الاسمية ÷ طاقة الخرج المقدرة. قد تكون مدة التشغيل الفعلية أقل اعتمادًا على نطاق SOC القابل للاستخدام، وكفاءة النظام، والاستهلاك الإضافي، ودرجة الحرارة المحيطة، وملف تعريف الحمل، واستراتيجية التشغيل، وحالة البطارية.)
يوضح الجدول أن سعات البطارية المماثلة لا يزال من الممكن أن تؤدي إلى خصائص تشغيل مختلفة. لفهم هذه الاختلافات، يمكن مقارنة التكوينات من ثلاث وجهات نظر:
- نفس القوة، طاقة مختلفة:يمكن أن يحافظ تكوين 60 كيلووات / 225 كيلووات ساعة على نفس الإخراج لفترة أطول من تكوين 60 كيلووات / 121 كيلووات ساعة، مما يجعل طاقة البطارية هي الفرق الرئيسي بين النظامين.
- نفس الطاقة، قوة مختلفة:التكوين 125 كيلووات / 241 كيلووات في الساعةيمكن أن تدعم أحمالًا أكبر من تكوين 60 كيلووات / 225 كيلووات في الساعة، على الرغم من طاقة البطارية المماثلة. يوضح هذا سبب عدم قدرة الكيلووات ساعة الكافية على تعويض تصنيف الطاقة الأقل من اللازم.
- نفس القوة، المزيد من الطاقة قليلا
ملحوظة:ضمن نفس فئة الطاقة، تكوينات مثل 125 كيلووات / 241 كيلووات في الساعة و125 كيلوواط / 261 كيلوواط ساعةتوفر أيضًا اختلافات الطاقة المتزايدة التي قد تكون مهمة للمشاريع التي تتطلب مدة أطول قليلاً عند نفس مستوى الطاقة.
متى يحتاج مشروع C&I إلى قوة أعلى-BESS؟
عادةً ما يتم تحديد طاقة -BESS أعلى عندما يتطلب المشروع طاقة تفريغ أكبر لدعم الأحمال الأكبر أو ذروات الطلب الأعلى.
عادةً ما يتم أخذ تكوينات الطاقة الأعلى-في الاعتبار من أجل:
1. الحد من الطلب الذروة
عندما تواجه المنشأة فترات قصيرة من ارتفاع الطلب على الكهرباء، يحتاج نظام BESS إلى طاقة إنتاج كافية لتقليل الحمل الأقصى بشكل فعال.
السيناريوهات النموذجية:
- ذروة إنتاج المصنع
- المعدات تعمل في وقت واحد
- ارتفاع رسوم الطلب
التركيز على الاختيار:
قوة تخفيض الذروة المطلوبة (كيلوواط)
2. دعم طاقة شحن EV
بالنسبة لمواقع شحن المركبات الكهربائية، لا يتمثل التحدي غالبًا في استهلاك الطاقة الإجمالي، بل في محدودية سعة الشبكة خلال فترات الشحن العالية.
يمكن أن تساعد الطاقة-الأعلى لـ BESS في توفير طاقة إضافية عند زيادة الطلب على الشحن.
التركيز على الاختيار:
متطلبات طاقة الشحن وحدود الشبكة
3. الأحمال الصناعية-عالية الطاقة
تخلق بعض المعدات الصناعية طلبًا قصيرًا ولكن مكثفًا على الطاقة، بما في ذلك:
- المحركات
- مضخات
- الضواغط
- أنظمة التبريد
بالنسبة لهذه التطبيقات، عادةً ما تكون الطاقة المقدرة وقدرة التحميل الزائد لأجهزة الكمبيوتر أكثر أهمية من مجرد زيادة طاقة البطارية.
التركيز على الاختيار:
الحد الأقصى للتحميل المتزامن
متى يحتاج مشروع C&I إلى مدة أطول لـ BESS؟
تصبح الخزانة الخارجية-ذات المدة الأطول BESS أكثر قيمة عندما يركز المشروع على تحويل الطاقة بمرور الوقت بدلاً من الاستجابة للطلب على الطاقة-على المدى القصير.
عندما تستمر فترات الذروة لفترة أطول
بالنسبة لبعض المستخدمين التجاريين والصناعيين، فإن الهدف ليس فقط تقليل أعلى نقطة طلب، ولكن أيضًا تقليل استهلاك الشبكة طوال فترة -سعر مرتفعة أطول. ولذلك تحتاج محطة BESS إلى طاقة كافية قابلة للاستخدام للحفاظ على التفريغ طوال فترة التعريفة المرتفعة-.
على سبيل المثال:
- مصنع يعاني من ارتفاع الطلب على الكهرباء لعدة ساعات
- منشأة ذات فترة تعريفية ممتدة-من-الاستخدام
ولا يقتصر الاعتبار الرئيسي على مقدار الطاقة التي يمكن للنظام توفيرها فحسب، بل إلى متى يمكنه الحفاظ على هذا الدعم.
متى يجب استخدام الطاقة الشمسية لاحقًا
غالبًا لا يحدث توليد الطاقة الشمسية واستهلاك الكهرباء في نفس الوقت. تسمح مدة BESS- الأطول بتخزين المزيد من الطاقة الشمسية أثناء النهار واستخدامها لاحقًا عند زيادة الطلب.
وهذا مفيد بشكل خاص للمشاريع حيث:
- يكون إنتاج الطاقة الشمسية أعلى خلال ساعات العمل؛
- ولا يزال الطلب المسائي كبيراً.
- تصدير الطاقة الشمسية الزائدة محدود.
في هذه التطبيقات، تصبح طاقة البطارية عاملاً رئيسياً لأن المشروع يحتاج إلى نقل الطاقة عبر فترات زمنية مختلفة.
عندما يتطلب دعم النسخ الاحتياطي عملية موسعة
غالبًا ما تعطي تطبيقات النسخ الاحتياطي الأولوية لمدة تشغيل أطول لأن الهدف الرئيسي هو الحفاظ على تشغيل الأحمال الحرجة أثناء انقطاع الشبكة.
على عكس استهلاك وقت الذروة، حيث يكون التركيز على تقليل-ذروات الطلب على المدى القصير، تتطلب تطبيقات النسخ الاحتياطي طاقة كافية قابلة للاستخدام للحفاظ على التشغيل خلال فترة انقطاع الخدمة المتوقعة.
يعتمد تكوين BESS المطلوب على:
- متطلبات طاقة الحمل الحرجة
- مدة النسخ الاحتياطي المستهدفة
- ظروف التشغيل أثناء انقطاع التيار الكهربائي
مثالان توضيحيان لاختيار خزانة BESS الخارجية
توضح الأمثلة التالية كيف يمكن لأهداف المشروع أن تؤثر على الاختيار بين تكوينات BESS للخزانة الخارجية ذات -طاقة أعلى ومدة أطول-.
(هذه الأمثلة مخصصة للمقارنة الأولية فقط. يتطلب الحجم الفعلي للنظام تقييمًا تفصيليًا لملفات تعريف الأحمال وظروف التشغيل ومتطلبات المشروع.)
مثال 1: حلاقة الذروة في المصنع - عندما تأتي القوة أولاً
حالة المشروع
تواجه منشأة التصنيع فترة قصيرة من ارتفاع الطلب على الكهرباء خلال ساعات الإنتاج.
هدف المشروع هو:
- تقليل الطلب على الشبكة في أوقات الذروة؛
- انخفاض رسوم الطلب؛
- دعم الأحمال الثقيلة أثناء ذروة التشغيل.
يفترض:
- الحد الأقصى المستهدف: 100 كيلوواط
- مدة الدعم المستهدفة: 1.5 ساعة
الحساب الأولي
الطاقة المسلمة المطلوبة: 100 كيلوواط × 1.5 ساعة=150 كيلوواط ساعة
استنادًا إلى الطاقة وحدها، قد يبدو النظام الذي يحتوي على حوالي 150 كيلووات في الساعة من طاقة البطارية كافيًا. ومع ذلك، فإن قوة التفريغ المطلوبة هي القيد الأول للتحجيم.
قد لا يتمكن نظام BESS بقدرة 60 كيلووات من تحقيق هدف التخفيض الأقصى بمقدار 100 كيلووات بمفرده، حتى في حالة توفر طاقة بطارية كافية. يجب تقييم تصنيف الطاقة النهائي بناءً على هدف خفض الطلب، وقدرة PCS، وظروف تشغيل الموقع.
في هذا السيناريو، قد تتماشى خزانة BESS الخارجية من فئة 125 كيلووات- بشكل أفضل مع هدف تخفيض الذروة المطلوب.
المثال 2: تحويل الطاقة الشمسية التجارية - عندما تأتي المدة أولاً
حالة المشروع
لدى المنشأة التجارية فائض في توليد الطاقة الشمسية خلال النهار ولكنها تستمر في استهلاك الكهرباء في المساء.
هدف المشروع هو:
- تخزين الطاقة الشمسية غير المستخدمة؛
- تقليل استهلاك الشبكة المسائية؛
- تحسين الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية-.
تقدير الطاقة المبسط:
بافتراض أن 50 كيلوواط من الفائض الكهروضوئي يظل متاحًا لمدة 3 ساعات
الطاقة المسلمة المطلوبة: 50 كيلووات × 3 ساعات=150 كيلووات ساعة
في هذه الحالة، متطلبات الطاقة معتدلة. التحدي الرئيسي هو تخزين ما يكفي من الطاقة وإطلاقها على مدى فترة أطول.
قد يتوافق التكوين ذو المدة الأطول-، مثل الخزانة الخارجية BESS بقدرة 60 كيلووات / 225 كيلووات في الساعة، مع إستراتيجية التشغيل هذه بشكل أفضل.
توضح هذه الأمثلة سبب عدم وجود "الأفضل" واحدتكوين BESS للخزانة الخارجيةلكل مشروع C&I.
يعتمد الاختيار الصحيح على ما إذا كان المشروع مقيدًا بشكل أساسي بقدرة التفريغ أو مدة التشغيل المطلوبة.
ماذا لو كان المشروع يتطلب طاقة عالية ومدة أطول
قد تتطلب بعض التطبيقات طاقة عالية ومدة ممتدة - على سبيل المثال، منشأة ذات حمل ذروة قصير وتحتاج أيضًا إلى عدة ساعات من التحول الشمسي.
في مثل هذه الحالات، الحل ليس في تفضيل أحدهما على الآخر، بل في:
- قم بتعريف القيد الأكثر أهمية أولاً - هل الحد الأقصى للطاقة هو المحرك الأساسي، أم أن الطاقة تغير القيمة الرئيسية؟
- تحقق مما إذا كان BESS واحدًا يمكنه تلبية كلا المتطلبين - قد توفر بعض التكوينات حلاً متوازنًا يلبي احتياجات الطاقة والمدة.
- فكر في التكوينات المعيارية أو المتوازية - يمكن دمج وحدات BESS المتعددة لتحقيق طاقة أعلى ومدة أطول.
ما هي المعلومات التي تساعد في تحديد تكوين BESS الصحيح؟
اختيارتكوين BESS للخزانة الخارجيةيتطلب أكثر من مجرد مقارنة سعة البطارية أو تصنيف الطاقة.
بعد فهم العلاقة بين القوة والطاقة والمدة، فإن الخطوة التالية هي تقييم كيفية عمل النظام في بيئة المشروع الفعلية.
تتضمن معلومات المشروع الرئيسية ما يلي:
| معلومات المشروع | لماذا يهم؟ |
| تحميل الملف الشخصي | يُظهر متى يتغير الطلب على الطاقة ويساعد في تحديد كيفية شحن وتفريغ BESS |
| هدف خفض الطلب الأقصى | يحدد قوة التفريغ المطلوبة للحلاقة القصوى |
| مدة التشغيل المستهدفة | يساعد على تحديد الطاقة القابلة للاستخدام المطلوبة وطاقة البطارية الاسمية |
| فترات تعرفة الكهرباء | يساعد على تقييم ذروة الحلاقة وفرص تحويل الطاقة |
| الملف الشخصي لتوليد الطاقة الكهروضوئية | يوضح مقدار الطاقة الشمسية المتاحة للتخزين ومتى يمكن تحويلها |
| الأحمال الحرجة | يحدد الطاقة والطاقة الاحتياطية المطلوبة |
| وضع التشغيل | يوضح ما إذا كان النظام سيعمل في وضع الشبكة-المقيد أو الاحتياطي أو الشبكة الصغيرة. |
| شروط الاتصال بالشبكة | تحديد حدود الربط البيني ومتطلبات تكامل النظام |
| طريقة التبريدوالإدارة الحرارية | يؤثر على التحكم في درجة الحرارة، والاستهلاك الإضافي، واستقرار التشغيل، و متطلبات الصيانة |
| بيئة التثبيت | يحدد نطاق درجة الحرارة المحيطة ومتطلبات الحماية المتاحة |
| خطة التوسع المستقبلية | يساعد في تحديد ما إذا كان هناك حاجة إلى تصميم نظام قابل للتطوير أو معياري |
وبعد مراجعة هذه العوامل، تصبح عملية الاختيار أكثر وضوحا. تساعد متطلبات الحمل على تحديد مخرجات الطاقة المطلوبة، بينما تحدد مدة التشغيل وأهداف الطاقة سعة البطارية المناسبة.
بالنسبة لمشاريع المطابقة والتكامل، عادةً ما يأتي التكوين النهائي من الموازنة بين ثلاثة عوامل:
- متطلبات الطاقة - الحد الأقصى للحمل المتزامن الذي يجب دعمه؛
- متطلبات الطاقة - مقدار الكهرباء المطلوب تخزينها؛
- استراتيجية المشروع - كيف سيتم استخدام BESS اليوم وتوسيع نطاقه في المستقبل.
اختيار الخزانة الخارجية المناسبة BESS لا يعني اختيار أعلى سعة للبطارية. يعتمد التكوين الأفضل على متطلبات الطاقة للمشروع، واحتياجات الطاقة القابلة للاستخدام، ومدة التشغيل المستهدفة، وهندسة النظام، وخطط التوسع المستقبلية.
سواء كان الهدف هو ذروة الحلاقة، أو تحويل الطاقة الشمسية، أو الدعم الاحتياطي، فيجب أن يتوافق النظام مع ظروف الموقع الفعلية.
هل تحتاج إلى مساعدة في اختيار الخزانة الخارجية BESS المناسبة لمشروعك؟ شارك ملف تعريف التحميل ومتطلبات الطاقة وأهداف التطبيق مع Polinovel. يمكن لفريقنا المساعدة في تقييم سعة البطارية المناسبة وتقييم الطاقة وتكوين الخزانة.