أضاف مزودو الطاقة في الولايات المتحدة 10.4 جيجاوات من سعة تخزين البطاريات الجديدة في عام 2024-بزيادة قدرها 66% مقارنة بالعام السابق-مع توقع إدارة معلومات الطاقة زيادة بمقدار 18.2 جيجاوات لعام 2025. ويتجه جزء متزايد من هذه السعة مباشرة إلى الشبكات الصغيرة. ليس لأن التكنولوجيا جديدة، بل لأن الاقتصاد تمكن أخيراً من اللحاق بها. انخفضت تكاليف البطارية. أصبحت كيمياء LFP أفضل. وبدأ مشغلو المنشأة في مقارنة رسوم الطلب الخاصة بهم مع ما يمكن أن يوفره لهم نظام BESS ذو الحجم المناسب - ولم تعد الأرقام نظرية.
ما يلي هو نظرة عملية على كيفية عمل أنظمة تخزين البطاريات ذات الشبكة الصغيرة، وكيمياء البطارية التي تناسب أي وظيفة، والقرارات التي تفصل بين المشاريع التي يتم تسليمها بشكلها الأولي والمشاريع التي تستهلك ميزانيات الطوارئ.
كيف تعمل أنظمة تخزين البطاريات Microgrid
بعيدًا عن المصطلحات، فإن الشبكة الصغيرة هي شبكة طاقة محلية-تعمل على توليد الطاقة وتخزينها وتوزيعها إما جنبًا إلى جنب مع شبكة المرافق أو بمفردها بالكامل. إن نظام تخزين طاقة البطارية (BESS) هو ما يجعل هذا يعمل في العالم الحقيقي وليس على سطح شرائح المؤتمر.
وبدون التخزين، تصبح الشبكة الصغيرة التي تعمل بالطاقة الشمسية-تقع تحت رحمة الغطاء السحابي وغروب الشمس. باستخدام BESS بالحجم المناسب، يتم فصل الشبكة الصغيرة عندما يتم إنتاج الطاقة عند استخدامها-تخزين الفائض أثناء توليد الذروة وإرساله عندما يرتفع الطلب أو تصبح الشبكة معتمة.
أثناء انقطاع الخدمة، يبدأ BESS المقترن بمفتاح نقل ثابت (STS) في التفريغ خلال ميلي ثانية. آلات CNC، وأرفف الخادم، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في غرف الأبحاث-لم يسجل أي منها الانقطاع. تحتاج مولدات الديزل إلى 10-30 ثانية لتدور. في المستشفى أو مصنع أشباه الموصلات، لا تشكل هذه الفجوة إزعاجًا. إنها مسؤولية.
وهذا جزء من السببأنظمة تخزين البطاريات ذات الجهد العالي LFPلقد اكتسبت الكثير من الأرض. يسمح استقرارها الحراري بتغليف أكثر إحكامًا، كما أن دورة حياتها-6,000+ دورات بعمق تفريغ يصل إلى 80%-يعني أن النظام يدفع تكاليفه على مدى 15 عامًا. لتوضيح ذلك بعبارات أكثر وضوحًا: دورة شحن وتفريغ واحدة يوميًا، وتدوم البطارية لفترة أطول من معظم عقود الإيجار التجارية.
لماذا يعد اختيار الكيمياء أمرًا مهمًا أكثر مما يدركه معظم المشترين
ليست كل كيمياء البطارية تنتمي إلى شبكة صغيرة. يعد ارتكاب هذا الخطأ أحد أكثر الأخطاء تكلفة في تخطيط المشاريع، ويحدث في كثير من الأحيان أكثر مما تحب الصناعة الاعتراف به.
يهيمن فوسفات حديد الليثيوم (LFP) على عمليات النشر الحالية لأسباب تتجاوز التسويق. كفاءة رحلة الذهاب والإياب-تزيد عن 92%. دورة الحياة التي تقزم المنافسة. وهامش أمان حراري يغير مسار التأمين بالكامل. وجدت دراسة ScienceDirect لعام 2024 لمقارنة خلايا NMC-811 وLFP من تطبيقات السيارات الحقيقية أن الانتشار الحراري يتحرك بشكل أسرع بخمس مرات في وحدات NMC-811. LFP لا يبدأ الهروب الحراري حتى تصل درجة الحرارة NMC إلى 230 درجة تقريبًا عند 160 درجة. لBESS المعبأة في حاويات للشبكات الصغيرةعندما تجلس في الخارج في فينيكس أو الرياض، فإن حاجز الـ 70 درجة هذا هو الفرق بين الموافقة على التصريح ورجال الإطفاء الذين لن يردوا على مكالماتك.
تلعب بطاريات التدفق لعبة مختلفة تمامًا. أكثر من 20,000 دورة. 100% عمق التفريغ. مناسب تمامًا-للتخزين لمدة-طويلة تتراوح من 4 إلى 12 ساعة. إنها أكبر وأكثر تكلفة لكل كيلووات في الساعة، ولكن بالنسبة لشبكة صغيرة تحتاج إلى البقاء في الجزيرة لمدة نصف يوم-على سبيل المثال، عملية تعدين عن بعد لا يمكنها تحمل فترات التوقف عن العمل-فإنها اقتصادية.
أيون الصوديوم- هو الكيمياء التي يتحدث عنها الجميع في المؤتمرات ولكن القليل منهم ينشرها فعليًا. تشير تقارير BloombergNEF إلى انخفاض تكاليف المواد بنسبة 30% تقريبًا عن تكلفة أيون الليثيوم-. يبدو هذا مقنعًا-إلى أن تدرك أن النشر التجاري للتخزين الثابت لا يزال في المراحل التجريبية. يستحق التتبع. لا يستحق بعد تحديد مشروع بموعد نهائي حقيقي.
بالنسبة لمعظم مشاريع C&I microgrid التي يتم شحنها في عامي 2025 و2026، يكون LFP هو الإعداد الافتراضي. تكتسب بطاريات التدفق مكانًا في سيناريوهات محددة طويلة الأمد-. وأيون الصوديوم- على بعد سنوات قليلة من أن يصبح قرارًا وليس مناقشة.
| المعلمة | LFP (فوسفات الحديد الليثيوم) | بطارية التدفق (الفاناديوم الأكسدة) | الصوديوم-أيون |
|---|---|---|---|
| كفاءة الرحلات ذهابًا وإيابًا- | 92–97% | 65–80% | 85–90% |
| دورة الحياة | 6,000+ @ 80% وزارة الدفاع | 20,000+ | 3,000–5,000 |
| مدة التفريغ | 1-4 ساعات | 4-12 ساعة | 1-4 ساعات |
| بداية الهروب الحراري | ~230 درجة (استقرار عالي) | لا شيء (بالكهرباء مائي) | ~150-200 درجة |
| كثافة الطاقة | 250-300 واط ساعة/كجم (خلية) | 15-25 واط ساعة/كجم | 100-160 واط/كجم |
| النسبي $/kWh (النظام) | $$ | $$$ | $ (متوقع) |
| النضج التجاري | - كيمياء سائدة عالية | عمليات النشر المتخصصة المعتدلة -. | المرحلة التجريبية المبكرة - |
| أفضل Microgrid مناسبا | حلاقة الذروة، والنسخ الاحتياطي، والمراجحة | مدة الجزر-طويلة | تكلفة-أحمال متوسطة وحساسة |
التحجيم والهندسة المعمارية: حيث تحدث الأخطاء الحقيقية
هناك نمط يتكرر باستمرار عبر مشاريع C&I microgrid: يختار شخص ما حاوية BESS من صفحة المنتج، ويتحقق من رقم MWh، ويفترض أنها مغطاة-ثم يكتشف عند بدء التشغيل أن النظام لا يمكنه تحمل حمل الذروة خلال انقطاع لمدة 6 ساعات. البطاريات ليست صغيرة الحجم. كانت الرياضيات.
صيغة التحجيم السريع:سعة BESS القابلة للاستخدام (كيلوواط ساعة)=الحمل الأقصى (كيلوواط) × مدة النسخ الاحتياطي (ساعة) ÷ DoD ÷ جولة - كفاءة الرحلة
مثال: 400 كيلووات × 6 ساعات ÷ 0.85 DoD ÷ 0.93 RTE =الحد الأدنى لسعة اللوحة هو 3,035 كيلووات في الساعة
يعطي "400 كيلو واط × 6 ساعات" الساذج 2400 كيلو واط في الساعة. الرقم الحقيقي-بمجرد حساب عمق-حدود التفريغ-وخسارة كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا--هو 3,035 كيلووات في الساعة. وهذا يعني زيادة في الأجهزة بنسبة 26%. إذا فاتك ذلك، فستتوقف الشبكة الصغيرة عن العمل في الساعة الرابعة بدلاً من المشاركة خلال الحدث بأكمله.
بالنسبة لمعظم شبكات C&I الصغيرة،أنظمة BESS المعبأة في حاويات بحجم مناسب لتطبيقات الشبكات الصغيرةتتراوح من 1 ميجاوات إلى 5 ميجاوات لكل وحدة. تدعم حلول Polinovel المجهزة بالحاويات التوسع المتوازي المعياري-ابدأ بحاوية واحدة، وأضف المزيد مع تطور ملف تعريف التحميل. لا يوجد نسخ-و-استبدال.
ثم هناك سؤال البنية: -AC مقترن أو DC-مقترن؟
من أجل التعديل التحديثي-إضافة مساحة تخزين إلى نظام كهروضوئي موجود-يعد اقتران التيار المتردد دائمًا هو الاختيار الصحيح. محولات منفصلة، لا توجد توصيلات جانبية للتيار المستمر-، وإذا انخفض أحد العاكسين، يستمر الأصل الآخر في الإنتاج. بالنسبة إلى وحدة تخزين جديدة للطاقة الشمسية-زائد- يتم إنشاؤها من الصفر، تفوز وصلات التيار المباشر بالكفاءة: 95-98% شحن عن طريق التخلص من مرحلة تحويل واحدة كاملة، مقابل 87% تقريبًا على مسار التيار المتردد. تمت تغطية المفاضلات-بين كلا الطريقتين بالتفصيل في دليلناتصميم أنظمة تخزين الطاقة الشمسية والطاقة.
| عامل | مكيف هواء-مقترن | DC-مقترن |
|---|---|---|
| العاكسون المطلوبة | منفصل عن PV وBESS | العاكس الهجين المشترك |
| كفاءة الشحن بالطاقة الشمسية | ~86–90% (3 تحويلات) | ~95–98% (تحويل واحد) |
| كفاءة شحن الشبكة | ~90% | ~87% |
| الملاءمة التحديثية | ممتاز - بدون تجديد الأسلاك الكهروضوئية | يتطلب المجمع - إعادة التصميم |
| استعادة قصاصات الطاقة الشمسية | لا | نعم - يعمل التيار المستمر الزائد على تغذية البطارية |
| عملية مستقلة | نعم يعمل - PV وBESS بشكل منفصل | لا يوجد - تبعية عاكسة مشتركة |
| أفضل ملاءمة | التحديثية، والتوسع على مراحل | تصميمات جديدة، أقصى-استهلاك ذاتي |
لقد تغيرت الحالة المالية - أصبح التخزين الآن يدفع تكاليفه بنفسه
قبل بضع سنوات، كانت الحجة المالية لصالح تخزين الشبكات الصغيرة مبنية بالكامل تقريبا على المرونة: تكلفة النظام مقابل تكلفة انقطاع التيار الكهربائي لفترة طويلة. ولا تزال هذه الحجة قائمة. لكنها لم تعد الأولى. نفس BESS الذي يوفر الطاقة الاحتياطية أثناء فشل الشبكة يعمل الآن على توليد الإيرادات بشكل فعال أثناء التشغيل العادي.
إن تخفيض رسوم الطلب هو المثال الأكثر وضوحًا. تقوم المرافق بتقييم الرسوم بناءً على أعلى سحب للطاقة للمنشأة في كل دورة فوترة، وغالبًا ما يتراوح بين 10 إلى 20 دولارًا لكل كيلووات. يمكن أن يواجه مصنع التصنيع الذي يسحب 500 كيلووات لفترة وجيزة لبدء تشغيل الضواغط أو معدات القولبة بالحقن ما بين 5000 إلى 10000 دولار كرسوم طلب شهرية من تلك الزيادات وحدها. يمتص BESS تلك القمم. تنخفض رسوم الطلب بنسبة 40-70٪. تعود هذه الأموال كل شهر دون تغيير طريقة عمل المنشأة.
وقت-استخدام-المراجحة يتراكم طبقة إيرادات أخرى في الأعلى. يتم تحصيل الرسوم بسعر 0.08 إلى 0.12 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة خلال الليل، ويتم التفريغ خلال فترة الذروة المسائية التي تبلغ 0.25 إلى 0.50 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة. في كاليفورنيا بموجب قانون NEM 3.0-حيث انخفض تعويض تصدير الطاقة الشمسية إلى 0.04 دولار - 0.08 دولار/كيلوواط ساعة بينما ارتفعت معدلات الاستيراد المسائية إلى 0.45 دولار - الاستهلاك الذاتي من خلال تخزين البطاريات يوفر ما بين 5 إلى 10 أضعاف قيمة تصدير فائض الطاقة الشمسية إلى الشبكة. أدى هذا التغيير الوحيد في السياسة إلى إعادة تشكيل اقتصاديات الطاقة الشمسية التجارية في كاليفورنيا بين عشية وضحاها.
وتضيف الحوافز الفيدرالية بعدا آخر. يغطي الائتمان الضريبي للاستثمار الخاص بـ IRA 30% من تكاليف مشروع BESS المؤهل، مع إضافات إضافية تصل إلى 10% لكل من المحتوى المحلي ومواقع مجتمع الطاقة. وفي الوقت نفسه، تسمح FERC الآن للبطاريات الموزعة المجمعة بالمشاركة في أسواق الجملة كمحطات طاقة افتراضية-وهو مصدر إيرادات لم يكن موجودًا منذ ثلاث سنوات.
بالنسبة لمرافق C&I الأصغر حجمًا التي لا تحتوي على مساحة لحاوية شحن كاملة، Polinovel'sأنظمة تخزين الطاقة الخارجية بقدرة 60 كيلو واط - 125 كيلو واط(121–241 كيلووات في الساعة) توفر نفس إمكانات تجميع الإيرادات-في حاوية ذات تصنيف IP55 يتم تثبيتها على جدار خارجي.
كيف تبدو عمليات النشر الفعلية
ويعد مركز تدريب خفر السواحل الأمريكي في بيتالوما بولاية كاليفورنيا دراسة حالة مفيدة لأنه يوضح كيفية تقارب تدفقات القيمة المتعددة في مشروع واحد. حصلت شركة تكامل الطاقة النظيفة Ameresco على عقد أداء لتوفير الطاقة بقيمة 43 مليون دولار أمريكي لنشر ما سيصبح أكبر مجموعة طاقة شمسية تابعة لوزارة الأمن الداخلي-5 ميجاوات من الخلايا الكهروضوئية المقترنة بـ 11.6 ميجاوات من سعة تخزين البطارية ومتكاملة مع مولدات الديزل الاحتياطية الحالية.
وشمل المشروع أيضًا محولات جديدة لتوزيع الطاقة، وترقيات إضاءة LED، وأجهزة تنظيم الحرارة الذكية، وشواحن السيارات الكهربائية. توقعت شركة Ameresco توفير تكاليف-للعام الأول تتجاوز 1.2 مليون دولار أمريكي، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض استهلاك الكهرباء والبروبان. هذه منشأة عسكرية-لذلك نعم، المرونة مهمة-ولكن تم تنظيم العقد حول توفير مالي يمكن إثباته، وليس فقط القدرة الاحتياطية. هذا التمييز مهم. إنه يعكس كيف أنه حتى العملاء الذين يعتمدون على المرونة تقليديًا-يتوقعون الآن أن يحقق التخزين اقتصادياته الخاصة.
في بورتوريكو، من الصعب فصل حجة المرونة عن الحجة المالية. قامت Eaton وEnel X بنشر شبكات صغيرة للطاقة الشمسية-بالإضافة إلى-التخزين في منشآت التصنيع المصممة لمقاومة الأعاصير من الفئة 5. أثناء العمليات العادية، تعمل الأنظمة على تقليل تكاليف الطاقة وإعادة الطاقة المولدة من الطاقة الشمسية إلى الشبكة المحلية. أثناء الأحداث الجوية، يحافظون على استمرار الإنتاج. تقوم شركة Enel X بتمويل الأنظمة وتشغيلها بموجب نموذج خدمة الطاقة-ك--نموذج الخدمة، مما يعني أن شركة Eaton لا تتحمل النفقات الرأسمالية-وهي البنية التي تشير Guidehouse Insights إلى أنها شائعة بشكل متزايد في قطاع C&I وأحد أسباب نمو القطاع بشكل أسرع من الشبكات الصغيرة العسكرية أو المؤسسية.
تحكي المواقع البعيدة نسخة أخرى من نفس القصة. أدت عمليات التعدين، ومنشآت المعالجة الزراعية،-وأبراج الاتصالات خارج الشبكة إلى حرق وقود الديزل لعقود من الزمن-باهظ الثمن، وعالي الصوت، وصعب الصيانة-، ويصعب تبريره لأصحاب المصلحة الذين يراقبون تقارير الانبعاثات. بولينوفيلأنظمة تخزين طاقة البطاريات المتنقلة بقدرة 100 كيلو وات في الساعةتم تصميمها خصيصًا لعمليات النشر هذه: وحدات النشر-المثبتة على المقطورة والسريعة- والتي تقترن بالطاقة الشمسية الكهروضوئية لتحل محل 60-80% من استهلاك الديزل.
تميل الشبكات الصغيرة -المنتشرة في الحرم الجامعي في المستشفيات والجامعات والمجمعات الصناعية إلى اتباع منهج تدريجي-بدءًا بأنظمة تخزين البطاريات عالية الجهد للشبكات الصغيرة على الدوائر الحيوية والتوسع إلى تغطية المرافق الكاملة-على مرحلتين أو ثلاث مراحل. إن ميزة البنية المعيارية هنا واضحة: ما يتم تثبيته في المرحلة الأولى لا يتم اقتلاعه في المرحلة الثالثة.
كيفية اختيار نظام تخزين بطارية Microgrid المناسب
تصبح قرارات الشراء التي تبدو واضحة على الورق معقدة بسرعة بمجرد ظهور المتطلبات الخاصة بالموقع-في الصورة.
يجب أن تتطابق السعة ومدة التفريغ مع ملف تعريف التحميل الفعلي-وليس معيارًا عامًا للصناعة. يحتاج مركز البيانات الذي يستهلك طاقة ثابتة تبلغ 200 كيلووات مع هدف احتياطي لمدة 4 ساعات إلى نظام مختلف تمامًا عن مصنع التصنيع الذي يتمتع بقدرة 500 كيلووات عند بدء التشغيل لمدة 15 دقيقة. الطريقة الوحيدة الموثوقة لتحديد الحجم بشكل صحيح هي سحب بيانات جهاز قياس بفاصل زمني مدته 15 دقيقة لمدة 12 شهرًا وتشغيلها من خلال الصيغة أعلاه.
التوافق مع العاكس هو الذي يقود بنية الاقتران. إضافة التخزين إلى النظام الكهروضوئي الحالي؟ يتجنب اقتران التيار المتردد لمس أسلاك التيار المستمر. بناء الحقول الخضراء؟ يلتقط اقتران التيار المستمر من خلال عاكس هجين كل نقطة كفاءة متاحة. عادةً ما يعني اختيار البنية الخاطئة دفع مبالغ زائدة مقابل الأجهزة ذات الأداء الضعيف-وهو خطأ واضح في الماضي وغير مرئي أثناء عملية الشراء.
الشهادة غير قابلة للتفاوض-في أمريكا الشمالية. يحتاج النظام إلى UL 1973 على البطارية، وUL 9540 على BESS المتكامل، وتقرير اختبار UL 9540A لـ AHJ المحلي ومدير الإطفاء. أحد المصائد التي تستمر في اصطياد المشاريع: الحصول على البطاريات من أحد البائعين والمحولات من مورد آخر دون التأكد من أن المجموعة المحددة قد تم اختبارها واعتمادها كنظام متكامل. وتكلف هذه الرقابة بشكل روتيني ثلاثة إلى أربعة أشهر من الجدول الزمني للمشروع.
من السهل التغاضي عن إمكانية التوسعة، كما أن إصلاحها مكلف لاحقًا. نادرًا ما تظل أحمال الطاقة ثابتة-خاصة في الجامعات التي تخطط لشحن المركبات الكهربائية، أو خطوط الإنتاج الإضافية، أو الطاقة الشمسية الإضافية. تعمل الأنظمة المعيارية التي تدعم الاتصال المتوازي للوحدات الإضافية دون تبديل العاكسات أو وحدات التحكم على حماية الاستثمار الأولي من نمو الحمل الذي لم يحدث بعد.
وتقوم الإدارة الحرارية بفصل المعدات التي تعمل وفقًا لورقة المواصفات عن المعدات التي تعمل في الميدان. يحافظ التبريد السائل النشط على الخلايا ضمن نوافذ درجة الحرارة المثالية خلال فصول الصيف الصحراوية ورطوبة ساحل الخليج، مما يؤدي إلى إطالة عمر الدورة بشكل مباشر. بالنسبة للتركيبات الخارجية، فإن العبوات ذات تصنيف IP55 المزودة بنظام إخماد الحرائق المتكامل هي الحد الأدنى. فهم كيفتكوينات مجموعة البطارية وهندسة BMSتؤثر الموثوقية على مستوى النظام- بقدر أهمية كيمياء الخلية نفسها.
أين يذهب السوق من هنا
بلغ سوق تخزين البطاريات ذات الشبكات الصغيرة العالمية ما يقرب من 2.1 مليار دولار في عام 2024. وتتوقع Market.us أن تصل إلى 8.9 مليار دولار بحلول عام 2034 بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 15.6٪. يتضمن أكثر من 67% من تركيبات الشبكات الصغيرة الجديدة في الولايات المتحدة وحدات تخزين بالبطاريات، ويمثل أيون الليثيوم-أكثر من 71% من عمليات النشر المحلية، وفقًا لتقييم الأثر البيئي.
أصبحت وحدات التحكم في الشبكات الصغيرة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي-تصبح جيدة جدًا في مجال-تحسين توزيع الوقت الفعلي-مما يؤدي إلى زيادة الإيرادات من كل كيلووات ساعة مثبتة. تعمل تقنية المركبة -إلى-الشبكة على فتح تجمعات سعة لم تكن موجودة من قبل. وتزداد كثافة أنظمة تخزين الطاقة في الحاويات. يقوم المصنعون الآن بتعبئة 5+ ميجاوات في الساعة في حاوية واحدة بحجم 20-قدم، مما يؤدي إلى تقليص البصمة الفعلية وتكلفة الكيلووات في الساعة مع توحيد الخدمات اللوجستية والتصاريح.
تتوقع إدارة معلومات الطاقة أن تصل سعة البطاريات على نطاق واسع في الولايات المتحدة- إلى 65 جيجاوات بحلول عام 2027. وترتفع أسعار الكهرباء الصناعية بنسبة تقدر بـ 7.2% سنويًا (توقعات الطاقة لعام 2024 من إدارة معلومات الطاقة). تقل فترة الاسترداد للشبكات الصغيرة المجهزة للتخزين-كل عام-وهو خبر جيد إذا كنت تقوم بالنشر الآن، وأخبار أقل سارة إذا كنت لا تزال تدرس السوق بينما يقوم منافسوك بتشغيل الأنظمة.
ملاحظة واحدة حول الجغرافيا: يركز هذا التحليل على سياسة الولايات المتحدة، ولكن عمليات نشر نظام BESS للشبكات الصغيرة تتسارع عالميًا-المشاريع القياسية الأوروبية-، وكهربة جنوب شرق آسيا خارج الشبكة-، والطاقة الريفية- في المناطق الريفية بالصحراء الكبرى. هياكل حوافز مختلفة، ورموز شبكية مختلفة، ونفس الاقتصادات الأساسية.
إذا كنت تقوم بدراسة نطاق مشروع شبكة صغيرة وتحتاج إلى مساعدة في مطابقة سعة البطارية وبنية النظام ومتطلبات الاعتماد مع ملف تعريف تحميل محدد،تحدث إلى فريق Polinovel الهندسيواحصل على عرض فني يتمحور حول ما يحتاجه الموقع فعليًا.
التعليمات
س: ما هو نظام تخزين البطارية Microgrid؟
ج: إنها شبكة BESS مدمجة داخل شبكة صغيرة-شبكة طاقة متضمنة ذاتيًا-يمكن تشغيلها متصلة بشبكة المرافق أو بشكل مستقل في وضع الجزيرة. تقوم البطارية بتخزين الكهرباء من مصادر -الموقع (عادةً الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو المولدات) وإرسالها بناءً على الطلب في الوقت الفعلي-أو جداول الأسعار أو ظروف انقطاع التيار. يشتمل النظام الكامل على وحدات البطارية (LFP الأكثر شيوعًا)، ونظام إدارة المباني (BMS)، وعاكس/جهاز كمبيوتر شخصي (PCS)، وإدارة حرارية، ووحدة تحكم في الشبكة الصغيرة لتنسيق جميع الأصول. على عكس مولد النسخ الاحتياطي المستقل الذي يظل خاملاً في انتظار حالة الطوارئ، يعمل Microgrid BESS على مدار الساعة-مما يقلل تكاليف الطاقة أثناء العمليات العادية ويوفر نسخًا احتياطيًا سلسًا عند فشل الشبكة.
س: كيف يمكنك تحديد حجم تخزين البطارية لشبكة صغيرة؟
ج: أربعة مدخلات: الحمل الأقصى (كيلوواط)، ومدة النسخ الاحتياطي (بالساعات)، وعمق التفريغ (عادةً 85% لـ LFP)، وكفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا (-) (92-95%). اضرب الذروة في المدة، ثم اقسمها على DoD وRTE للحصول على الحد الأدنى من سعة لوحة الاسم. تحتاج المنشأة بقدرة 400 كيلووات والتي تحتاج إلى 6-ساعات احتياطية إلى 3035 كيلووات في الساعة تقريبًا - وليس 2400 كيلووات في الساعة التي تأتي من الضرب البسيط. عامل في التدهور السنوي (2 – 3% لخلايا LFP عالية الجودة) وتغير الحمل الموسمي. قم بتشغيل 12 شهرًا من بيانات مقياس الفاصل الزمني لمدة 15 دقيقة من خلال هذه الصيغة قبل الالتزام بالأجهزة.
س: BESS المعبأة في حاويات للشبكات الصغيرة: السعة والتكلفة والتصميم
ج: تقوم هذه الأنظمة بتجميع البطاريات، والعاكسات، والإدارة الحرارية، وإخماد الحرائق، وأجهزة التحكم في حاويات شحن قياسية مقاس 20-قدمًا أو 40-قدمًا. تتراوح القدرة من 1 ميجاوات في الساعة إلى 5+ ميجاوات في الساعة لكل وحدة، وتتراوح التكاليف على مستوى النظام عادةً ما بين 400 إلى 800 دولار أمريكي/كيلووات في الساعة اعتمادًا على مستوى التكوين والتكامل. تتضمن قرارات التصميم الرئيسية بنية الاقتران (AC مقابل DC)، ومدة التفريغ (2-8 ساعات)، وطريقة التبريد (الهواء مقابل السائل)، ومتطلبات الاعتماد (UL 9540 لأمريكا الشمالية، IEC 62619 دوليًا). تعني التصميمات المعيارية أن النشر الأولي بقدرة 2 ميجاوات في الساعة يمكن أن ينمو إلى 10 ميجاوات في الساعة عن طريق إضافة حاويات - بدون استبدال العاكس أو إعادة الهندسة.
س: ما هي مدة بقاء بطاريات Microgrid؟
ج: توفر بطاريات LFP في خدمة الشبكة الصغيرة عادةً 6000+ دورات كاملة بنسبة 80% DoD قبل الوصول إلى 80% من السعة الأصلية. في دورة واحدة يوميًا، يصل ذلك إلى ما يقرب من 16 عامًا من الاستخدام اليومي. تقدم NMC ما بين 3000 إلى 4000 دورة في ظل ظروف مماثلة. تتجاوز بطاريات التدفق 20000 ولكن بكفاءة أقل في الرحلات ذهابًا وإيابًا. إن أكبر عامل حقيقي لطول العمر-في العالم هو أنظمة الإدارة الحرارية-المزودة بالتبريد السائل النشط الذي يدوم بشكل مستمر أكثر من الهواء-المكافئ في البيانات الميدانية، لا سيما في التركيبات-ذات درجات الحرارة المحيطة-المرتفعة.
س: ما هو الفرق بين BESS وMicrogrid؟
ج: يعد BESS أحد المكونات-الذي يقوم بتخزين الكهرباء وتوزيعها. الشبكة الصغيرة هي النظام بأكمله: مصادر التوليد، وتخزين الطاقة، والأحمال، والبنية التحتية للتوزيع، ووحدة التحكم الذكية التي تنظمها جميعًا. لا يمكن لـ BESS أن يبتعد عن الشبكة أو ينظم الجهد والتردد من تلقاء نفسه؛ فهو يحتاج إلى وحدة تحكم microgrid وشبكة -تشكل عاكسًا. BESS هو خزان الوقود. الشبكة الصغيرة هي السيارة بأكملها.
س: هل يمكن لأنظمة تخزين بطاريات Microgrid أن تعمل خارج الشبكة-؟
ج: نعم-وهذه هي القدرة المحددة التي تفصل الشبكة الصغيرة عن الشبكة القياسية-المرتبطة بالطاقة الشمسية-بالإضافة إلى-إعداد التخزين. مع شبكة - مكونة من عاكس ووحدة تحكم للشبكة الصغيرة، تحافظ BESS على تنظيم الجهد والتردد بشكل مستقل عن شبكة المرافق. هذه هي الطريقة التي تعمل بها المناجم البعيدة والعمليات الزراعية والقواعد العسكرية: تعمل الطاقة الشمسية الكهروضوئية المقترنة بوحدات تخزين البطارية على التعامل مع الدورات اليومية، ويغطي المولد الاحتياطي فترات توليد منخفضة ممتدة-، وتقوم وحدة التحكم في الشبكة الصغيرة بموازنة كل شيء. تتمثل تفاصيل التصميم المهمة في ضمان أن تكون انتقالات العاكس من الشبكة-المتتالية إلى وضع التشكيل-الشبكة خلال أجزاء من الثانية-بطيئة بدرجة كافية وانخفاض الأحمال في وضع عدم الاتصال قبل أن تتولى البطارية المسؤولية.
قم بتنزيل الدليل الكامل لتصميم Microgrid BESS (PDF)