كيفية اختيار نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية؟

2. كيف يمكن تحقيق التكامل لـ 1 + 1 > 2؟
هناك حلول اندماجية، لكن الاندماج لتحقيق تأثير 1 + 1 > 2 ليس بالأمر السهل.
تُعد تقنية الدمج البصري أكثر تعقيداً. يجب أن يضمن نظام التكامل التشغيل الآمن والمستقر للخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة وشبكة الكهرباء، وأن يتجاوز الحواجز بين مستوى الأجهزة والبرامج والنظام.
يضم نظام دمج التخزين الضوئي العديد من الأجهزة التي تتطلب حل مشكلة توافق الواجهات بين المكونات المادية والبرمجية. غالبًا ما تكون هذه الأجهزة من مصنعين مختلفين، مما يزيد من صعوبة وتكاليف تصميم محطات الطاقة، وشراء المعدات، وتشغيلها، وصيانتها. والأهم من ذلك، أن واجهات الاتصال بين الأجهزة المختلفة تختلف، مما يستلزم إلمامًا لدى مُكاملِي الأنظمة بالبروتوكولات والواجهات المختلفة.
لذلك، فإن دمج التخزين البصري ليس مجرد دمج مادي بسيط لمعدات الخلايا الكهروضوئية ومعدات تخزين الطاقة، بل يعتمد على تقنية الاندماج العميق لتحقيق تأثير 1 + 1 > 2. وهذا يختبر قوة تكامل المُكامل بشكل كبير.

3. ظهر اضطراب التكامل الصناعي نتيجة للمنافسة منخفضة الأسعار
يُعد تكامل الأنظمة مفتاح بناء محطة طاقة تخزين ضوئية، ولكن هناك العديد من التحديات في مجال التكامل المحلي.
من جهة، لا يوجد الكثير من الشركات التي تمتلك قدرة متكاملة على أنظمة التخزين الضوئي. وسواء كان الأمر يتعلق بتقارب التكنولوجيا أو تقارب نماذج الأعمال، فإن تخزين الطاقة في بلدنا لا يزال في المراحل الأولى من التطور الصناعي. تتمتع العديد من الشركات بقوة في مجالات محددة مثل محولات الطاقة الشمسية، وبطاريات تخزين الطاقة، وأنظمة تحويل الطاقة، وأنظمة إدارة الطاقة، وما إلى ذلك، ولكن قلة منها فقط تمتلك أنظمة تخزين ضوئي متكاملة.
من جهة أخرى، اشتدت المنافسة على تقديم عروض أسعار منخفضة، مما يُقيّد الشركات بخفض التكاليف. وقد انخفض سعر عرض تخزين الطاقة حاليًا من 2.15 يوان/واط ساعة (سعر EPC) إلى 1.699 يوان/واط ساعة (سعر EPC) في قطاع الطاقة المتجددة المحلي، وهو سعر أقل بكثير من سعر التكلفة المتعارف عليه في هذا القطاع.
تختلف متطلبات أنظمة تخزين الطاقة باختلاف السيناريوهات، ولا يوجد معيار موحد لتصميم وتكلفة أنظمة تخزين الطاقة، مما يجعلها منطقة رمادية بسهولة.
"تتنافس الشركات الآن على البطاريات، والمعيار هو 6000 دورة شحن. لا يوجد في هذا القطاع معيار تقييم موحد. بعض المصنّعين يتقدمون بعطاءات لمشاريع بطاريات ذات عمر افتراضي أقل من 3000 دورة شحن بأسعار منخفضة. بالطبع، لا يمكننا منافستهم من حيث السعر"، هكذا قال أحد كبار خبراء تخزين الطاقة في حيرة من أمره.
وأضاف المصدر: "بالطبع، يُعدّ الجانب الأكثر أهمية في تكامل نظام تخزين الطاقة هو إدارة سلامة جانب التيار المستمر، أي إدارة سلامة نظام البطاريات، الأمر الذي يتطلب تصميمًا متكاملًا لحماية النظام". تتداخل مستويات إدارة الخلايا والوحدات ومجموعات البطاريات ونظام البطاريات الأربعة، مما يتيح تصميمًا جيدًا لحماية النظام، ومعرفة حالة تشغيلها في الوقت الفعلي، والإنذار المبكر بالأعطال، وفي حال حدوث عطل، يمكن أيضًا تطبيق الحماية التدريجية والحماية السريعة.
وإلا، فإن الأعطال الصغيرة قد تتحول بسهولة إلى مشاكل كبيرة. ففي السنوات الأخيرة، وقع أكثر من 30 حادث حريق في كوريا الجنوبية، ومعظم أسبابها عيوب في تصميم النظام الكهربائي، وأعطال في نظام الحماية.
لا ينتهي الاختبار عند هذا الحد، فهناك مشاكل تتعلق بعمر البطارية، ويجب تصميم نظام للتحكم في درجة حرارة تخزين الطاقة. إن عدم التحكم والتصميم الدقيقين لهذه العناصر، مثل المحاكاة الحرارية الصارمة والتحقق التجريبي، وتصميم قنوات التهوية لحاويات تخزين الطاقة، وتكوين طاقة تكييف الهواء، وغيرها، قد يؤدي بسهولة إلى اختلال توازن درجة حرارة بطاريات الليثيوم داخل الحاوية، مما يزيد من عدم استقرار الخلية.
لقد صادف المؤلف نظام تخزين طاقة لمدة 4 ساعات، وعندما وصل فرق درجة حرارة الخلية إلى 22 درجة مئوية، لم يؤثر ذلك بشكل خطير على عمر البطارية فحسب، بل زاد أيضًا من خطر تشغيل محطة تخزين الطاقة.

4. كيف يمكن إدارة أنظمة تخزين الطاقة بكفاءة؟
بدءًا من اختيار المخطط وحتى تكامل النظام، فإن التشغيل الآمن والفائدة المثلى لنظام تخزين الطاقة بأكمله يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بتشغيل وإدارة النظام بأكمله.
بالمقارنة مع أسلوب التوزيع الاقتصادي التقليدي لمحطات الطاقة، ينبغي مراعاة الإدارة الفعالة للبطاريات والمحولات في محطة تخزين الطاقة بشكل كامل عند توزيع نظام توليد الطاقة الضوئية، وبهذه الطريقة يمكن تحسين سلامة واقتصادية محطة الطاقة بأكملها.
هنا تبرز أهمية نظام إدارة الطاقة (EMS)، الذي يُعدّ بمثابة العقل المدبر لمحطة تخزين الطاقة الضوئية. كيف يعمل تخزين الطاقة مع أنظمة الخلايا الكهروضوئية وشبكات الكهرباء؟ ما مقدار الشحن الأمثل للبطارية، وكيفية شحنها، وكيفية ضمان سلامتها؟ كل هذا يتطلب نظام إدارة طاقة ذكي وفعال للإدارة المتكاملة.
بأخذ تنعيم النظام الكهروضوئي كمثال، يمكن أن يعتمد نظام تخزين الطاقة على التحكم في تنعيم خرج الطاقة الكهروضوئية لتوليد الطاقة الكهروضوئية، وتحديد معلمات التنعيم، ويأخذ نظام إدارة الطاقة معلمات التنعيم كهدف للتحكم، ويتم تطبيق التحكم السريع في الشحن والتفريغ على نظام تخزين الطاقة، بحيث تكون طاقة خرج نظام توليد الطاقة ضمن نطاق معدل التغير المحدد.
في الوقت الراهن، يُعدّ استخدام أنظمة إدارة الطاقة الذكية القائمة على التنبؤ بقدرة الخلايا الكهروضوئية وخصائص استجابة تخزين الطاقة في أجزاء من الثانية، الممارسة الأكثر نضجًا في هذا القطاع، وذلك لتحقيق تحكم سلس في أنظمة الخلايا الكهروضوئية، والحد من تأثيرها على شبكة الكهرباء، وتحسين استقرارها وموثوقية تشغيلها. وفي الوقت نفسه، تم بناء آلية ربط سريعة للغاية (في أجزاء من الثانية) بين نظام إدارة البطارية، ونظام تحويل الطاقة، ونظام إدارة الطاقة، لحماية البطارية والنظام ككل.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن لنظام إدارة الطاقة الذكي المتقدم تحقيق إدارة رقمية متكاملة متعددة الطاقة، وتغطية شاملة للشعر، ونقله، وتوزيعه، مع المشهد الكامل.