تُساهم تقنيات تخزين الطاقة في مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الحد من انقطاع التيار الكهربائي، وتضمن دمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الشبكة الكهربائية على نطاق واسع. ومن بين تقنيات تخزين الطاقة الناضجة والمتوفرة تجاريًا حاليًا، يُعد تخزين الطاقة الكهروكيميائي مناسبًا للدمج مع مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية نظرًا لمزاياه المتمثلة في عدم تأثره بالظروف الطبيعية، وسرعة استجابته، وعمره التشغيلي الطويل.
أولاً: النظام الكهروضوئي
توليد الطاقة الكهروضوئية، والمعروف أيضاً باسم توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية، هو تقنية تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية باستخدام التأثير الكهروضوئي عند سطح التلامس بين أشباه الموصلات. ويتكون بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: الألواح الشمسية (وحدات الخلايا الكهروضوئية)، وأجهزة التحكم، والمحولات.
يمكن تقسيم محطات الطاقة الكهروضوئية تقريبًا إلى فئتين بناءً على ترتيب المكونات: محطات الطاقة الكهروضوئية المركزية ومحطات الطاقة الكهروضوئية الموزعة.
محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركزية: هي محطات طاقة شمسية كهروضوئية واسعة النطاق تُبنى في مناطق شاسعة كالصحاري، حيث تُدمج الكهرباء المولدة مباشرةً في الشبكة العامة وتُربط بنظام نقل الجهد العالي لتزويد الأحمال البعيدة. وتنتشر هذه المحطات في مناطق مثل تشينغهاي ونينغشيا وقانسو وشينجيانغ.
محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة: تُبنى هذه المحطات وتُشغّل داخل أو بالقرب من منازل المستخدمين، وتُستخدم أساسًا للاستهلاك الذاتي، مع تغذية الشبكة الكهربائية بأي فائض من الكهرباء. وتعتمد هذه المحطات عادةً على أسطح المنازل ومواقف السيارات وغيرها من المناطق المتفرقة، وهي شائعة في جنوب وشمال الصين. وقد واجه تطوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة تحديات في البداية بسبب إدراجها ضمن إدارة الحجم. إلا أنها أصبحت موضوعًا رائجًا في هذا القطاع بفضل سياسة "المشروع التجريبي الموزع على مستوى المقاطعة".
ثانيًا: أساليب دمج أنظمة تخزين الطاقة
يمكن لمحطات الطاقة الكهروضوئية أن تتبنى نهجين تقنيين: التكامل المركزي من جانب التيار المتردد والتكامل الموزع من جانب التيار المستمر.
التكامل المركزي من جانب التيار المتردد:
في هذا النهج، تُوضع حزمة بطاريات تخزين الطاقة مركزياً في محطة التعزيز/محطة التحويل التابعة لمحطة توليد الطاقة. يتم تحويل طاقة التيار المستمر ورفع شدتها قبل توصيلها بناقل التيار المتردد في محطة التعزيز، مع تحكم نظام التحكم في تبادل الطاقة بين نظام تخزين الطاقة ونظام الطاقة. تتطلب هذه الطريقة تهيئة أنظمة تحويل طاقة متعددة للتشغيل المتوازي، بالإضافة إلى إضافة محولات تعزيز وأجهزة توزيع.
التكامل الموزع من جانب مركز البيانات:
تعتمد هذه الطريقة على توزيع وحدات تخزين الطاقة عبر مصفوفات فرعية متعددة من الألواح الكهروضوئية، حيث تُجهز كل مصفوفة فرعية بجهاز تخزين طاقة خاص بها، يتكون أساسًا من عاكس كهروضوئي، ومحول رفع الجهد، ووحدة تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر، وبطارية تخزين. في هذا النظام الموزع لتخزين الطاقة، يُسهم التواصل بين وحدة تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر والعاكس الكهروضوئي في تنظيم خرج الطاقة، ولكنه لا يُخزن الطاقة الفائضة على جانب التيار المتردد. ولتحقيق تدفق طاقة ثنائي الاتجاه، يجب استبدال العاكس الكهروضوئي أحادي الاتجاه بنظام تحويل طاقة ثنائي الاتجاه.
بالنسبة لمحطات الطاقة الكهروضوئية القائمة، تواجه طريقة التكامل الموزع على جانب التيار المستمر قيودًا بسبب المساحة المحدودة لوضع المعدات والتعديلات الكبيرة في الأسلاك الكهربائية، مما يتطلب انقطاعات طويلة للتيار الكهربائي للتحديث، وبالتالي تكبد تكاليف أعلى.
يضمن تطبيق أنظمة تخزين الطاقة الكهروكيميائية في مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية جودة الطاقة النظيفة وتوافقها مع شبكة الكهرباء، مما يفي بمتطلبات تخزين الطاقة الإلزامية التي تفرضها شركات الشبكة. كما أنه يعالج مشكلة انقطاع التيار الكهربائي ويقلل من هدر الموارد.
