تخزين الطاقة في الصناعات التحويلية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع

مع توجه العالم نحو مستقبل طاقة أكثر استدامةً ونظافةً، أصبحت أنظمة تخزين الطاقة عنصرًا أساسيًا في مزيج الطاقة. ومن بين هذه الأنظمة، يُعدّ تخزين الطاقة التجاري والصناعي وتخزين البطاريات واسع النطاق حلين بارزين ظهرا في السنوات الأخيرة. في هذه المقالة، سنستكشف الاختلافات بين هذين النوعين من أنظمة تخزين الطاقة وتطبيقاتهما.

غالبًا ما يكون تخزين الطاقة الصناعي والتجاري متكاملًا ومُصممًا بخزانة واحدة. صُممت أنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية لتوفير طاقة احتياطية لمنشآت مثل المباني التجارية والمستشفيات ومراكز البيانات. عادةً ما تكون هذه الأنظمة أصغر حجمًا من أنظمة تخزين البطاريات الكبيرة، وتتراوح سعاتها بين بضع مئات من الكيلوواط وعدة ميغاواط، وهي مصممة لتوفير الطاقة لفترات قصيرة، غالبًا ما تصل إلى بضع ساعات. كما تُستخدم أنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية لتقليل الطلب على الطاقة خلال ساعات الذروة وتحسين جودة الطاقة من خلال توفير تنظيم الجهد والتحكم في التردد.أنظمة تخزين الطاقة C&Iيمكن تركيبها في الموقع أو عن بعد وأصبحت تحظى بشعبية متزايدة للمرافق التي تسعى إلى تقليل تكاليف الطاقة وزيادة مرونة الطاقة.

في المقابل، صُممت أنظمة تخزين الطاقة الكبيرة بالبطاريات لتخزين الطاقة من مصادر متجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. تتراوح سعات هذه الأنظمة بين عشرات ومئات الميجاواط، ويمكنها تخزين الطاقة لفترات زمنية أطول، تتراوح بين بضع ساعات وعدة أيام. وغالبًا ما تُستخدم لتوفير خدمات الشبكة، مثل تقليل أوقات الذروة، وموازنة الأحمال، وتنظيم الترددات. يمكن وضع أنظمة تخزين الطاقة الكبيرة بالبطاريات بالقرب من مصادر الطاقة المتجددة أو بالقرب من الشبكة، حسب الاستخدام، وتزداد شعبيتها مع توجه العالم نحو مزيج طاقة أكثر استدامة.

مخطط هيكلي لنظام تخزين الطاقة التجارية والصناعية

مخطط هيكل نظام محطة تخزين الطاقة

تخزين الطاقة في الصناعات التحويلية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: السعة
تتراوح سعة أنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية عادةً بين بضع مئات من الكيلوواط وبضعة ميغاواط. صُممت هذه الأنظمة لتوفير طاقة احتياطية لفترات قصيرة، عادةً ما تصل إلى بضع ساعات، ولخفض الطلب على الطاقة خلال ساعات الذروة. كما تُستخدم لتحسين جودة الطاقة من خلال تنظيم الجهد والتحكم في التردد.

بالمقارنة، تتمتع أنظمة تخزين الطاقة في البطاريات واسعة النطاق بسعة أعلى بكثير من أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية. تتراوح سعتها عادةً بين عشرات ومئات الميجاواط، وهي مصممة لتخزين الطاقة من مصادر متجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. تتميز هذه الأنظمة بقدرتها على تخزين الطاقة لفترات أطول، تتراوح بين عدة ساعات وعدة أيام، وتُستخدم لتوفير خدمات الشبكة مثل تقليل ذروة الاستهلاك، وموازنة الأحمال، وتنظيم الترددات.

تخزين الطاقة في الصناعات التحويلية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: الحجم
عادةً ما يكون الحجم الفعلي لأنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية أصغر من أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق. يمكن تركيب أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية في الموقع أو عن بُعد، وهي مصممة لتكون مدمجة وسهلة الدمج في المباني أو المرافق القائمة. في المقابل، تتطلب أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق مساحة أكبر، وعادةً ما تُوضع في حقول واسعة أو في مبانٍ خاصة مصممة خصيصًا لاستيعاب البطاريات والمعدات الأخرى المرتبطة بها.

يُعزى الاختلاف في الحجم والسعة بين أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية وأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق بشكل رئيسي إلى اختلاف التطبيقات المُصممة لها. تهدف أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية إلى توفير طاقة احتياطية وتقليل الطلب على الطاقة خلال ساعات الذروة لكل منشأة. في المقابل، تهدف أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق إلى توفير تخزين للطاقة على نطاق أوسع بكثير لدعم دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة وتوفير خدمات الشبكة للمجتمع ككل.

تخزين الطاقة في الصناعات التحويلية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: البطاريات
تخزين الطاقة التجارية والصناعيةتستخدم بطاريات الطاقة. يتطلب تخزين الطاقة التجاري والصناعي زمن استجابة منخفضًا نسبيًا، وتُستخدم البطاريات المعتمدة على الطاقة لمراعاة التكلفة وعمر دورة الحياة وزمن الاستجابة وعوامل أخرى.

تستخدم محطات تخزين الطاقة بطاريات الطاقة لتنظيم التردد. وكما هو الحال في تخزين الطاقة التجارية والصناعية، تستخدم معظم محطات تخزين الطاقة بطاريات الطاقة، ولكن نظرًا للحاجة إلى توفير خدمات الطاقة المساعدة، فإن نظام بطاريات تخزين الطاقة في محطات الطاقة FM يتطلب زمن استجابة أعلى لدورة الحياة. ولتنظيم التردد، تحتاج بطاريات الطوارئ الاحتياطية إلى اختيار نوع الطاقة. وقد أطلقت بعض شركات تخزين الطاقة على مستوى الشبكة دورات نظام بطاريات محطات الطاقة، حيث يمكن أن تصل دورات نظام بطاريات محطات الطاقة إلى حوالي 8000 مرة، أي أعلى من بطاريات الطاقة العادية.

تخزين الطاقة في الصناعات التحويلية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: نظام إدارة البطاريات (BMS)
يمكن أن يوفر نظام بطارية تخزين الطاقة التجارية والصناعية وظائف حماية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد والتيار الزائد ودرجة الحرارة الزائدة وانخفاض درجة الحرارة والدائرة القصيرة وحدود التيارحزمة البطاريةيمكن لأنظمة بطاريات تخزين الطاقة التجارية والصناعية أيضًا توفير وظائف معادلة الجهد أثناء الشحن وتكوين المعلمات ومراقبة البيانات من خلال برامج الخلفية والتواصل مع العديد من أنواع أجهزة الكمبيوتر الشخصية المختلفة والإدارة الذكية المشتركة لأنظمة تخزين الطاقة.

تتميز محطة تخزين الطاقة بهيكلية أكثر تعقيدًا، مع إدارة موحدة للبطاريات في طبقات ومستويات. ووفقًا لخصائص كل طبقة ومستوى، تحسب المحطة وتحلل مختلف معلمات البطارية وحالة تشغيلها، محققةً إدارة فعّالة، مثل المعادلة والإنذار والحماية، بحيث تحقق كل مجموعة من البطاريات إنتاجًا متساويًا، وتضمن وصول النظام إلى أفضل حالة تشغيل وأطول مدة تشغيل. كما توفر معلومات دقيقة وفعالة لإدارة البطاريات، مما يُحسّن كفاءة استخدام طاقة البطارية بشكل كبير، ويُحسّن خصائص الحمل من خلال إدارة معادلة البطارية. وفي الوقت نفسه، تُطيل عمر البطارية إلى أقصى حد، وتضمن استقرار نظام تخزين الطاقة وسلامته وموثوقيته.

تخزين الطاقة في الصناعات التحويلية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: PCS
محول تخزين الطاقة (PCS) هو الجهاز الرئيسي بين أجهزة تخزين الطاقة والشبكة الكهربائية. يتميز محول تخزين الطاقة التجاري والصناعي بوظيفة واحدة نسبيًا وقابلية تكيف أكبر. تعتمد محولات تخزين الطاقة التجارية والصناعية على تحويل التيار ثنائي الاتجاه، وحجمها الصغير، ومرونتها في التوسع وفقًا لاحتياجاتها، وسهولة دمجها مع نظام البطاريات. مع نطاق جهد واسع للغاية يتراوح بين 150 و750 فولت، يمكنها تلبية احتياجات بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات الليثيوم، وبطاريات الليثيوم الليثيوم، وغيرها من البطاريات المتصلة على التوالي والتوازي. تتميز بشحن وتفريغ أحادي الاتجاه، مما يجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من أنواع محولات الطاقة الكهروضوئية.

تتميز وحدة تخزين الطاقة في محطة توليد الطاقة (PCS) بوظيفة دعم الشبكة. يتميز محول محطة توليد الطاقة بتركيز جهد التيار المستمر (DC)، ويمكن تشغيله بأقصى حمل (1500 فولت). بالإضافة إلى وظائفه الأساسية، يتميز المحول أيضًا بوظائف دعم الشبكة، مثل تنظيم التردد الأساسي، وجدولة تحميل شبكة المصدر بسرعة، وغيرها. تتميز الشبكة بقدرتها العالية على التكيف، ويمكنها تحقيق استجابة سريعة للطاقة (<30 مللي ثانية).

تخزين الطاقة الصناعية والتجارية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: EMS
وظائف أنظمة إدارة الطاقة (EMS) لتخزين الطاقة التجارية والصناعية أكثر بساطة. معظم هذه الأنظمة لا تحتاج إلى توصيل الشبكة، بل تحتاج فقط إلى إدارة الطاقة المحلية بكفاءة، ودعم إدارة توازن بطارية نظام التخزين، لضمان السلامة التشغيلية، ودعم الاستجابة السريعة في غضون ميلي ثانية، وتحقيق الإدارة المتكاملة والتنظيم المركزي لمعدات نظام تخزين الطاقة.

يُعد نظام إدارة الطاقة (EMS) لمحطات تخزين الطاقة أكثر تطلبًا. فبالإضافة إلى وظيفة إدارة الطاقة الأساسية، يجب أن يوفر أيضًا واجهة توزيع الشبكة ووظيفة إدارة الطاقة لنظام الشبكة الصغيرة. كما يجب أن يدعم هذا النظام مجموعة متنوعة من أنظمة الاتصالات، وأن يحتوي على واجهة توزيع طاقة قياسية، وأن يكون قادرًا على إدارة ومراقبة طاقة تطبيقات مثل نقل الطاقة، والشبكة الصغيرة، وتنظيم تردد الطاقة، ودعم مراقبة الأنظمة المتكاملة متعددة الطاقة مثل المصدر، والشبكة، والحمل، والتخزين.

تخزين الطاقة الصناعية والتجارية مقابل تخزين البطاريات على نطاق واسع: التطبيقات
تم تصميم أنظمة تخزين الطاقة C&I في المقام الأول لتطبيقات تخزين وإدارة الطاقة في الموقع أو بالقرب من الموقع، بما في ذلك:

• طاقة احتياطية: تُستخدم أنظمة تخزين الطاقة في المنشآت الصناعية والتجارية لتوفير طاقة احتياطية في حال انقطاع التيار الكهربائي أو عطل في الشبكة. يضمن ذلك استمرار العمليات الحيوية دون انقطاع، مثل مراكز البيانات والمستشفيات ومصانع التصنيع.
• تحويل الحمل: يمكن أن تساعد أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية في تقليل تكاليف الطاقة من خلال تحويل استخدام الطاقة من فترات الذروة إلى فترات خارج الذروة عندما تكون الطاقة أرخص.
• الاستجابة للطلب: يمكن استخدام أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية لتقليل الطلب على الطاقة في أوقات الذروة خلال فترات الاستخدام المرتفع للطاقة، مثل موجات الحر، من خلال تخزين الطاقة خلال فترات خارج الذروة ثم تفريغها خلال فترات ذروة الطلب.
• جودة الطاقة: يمكن أن تساعد أنظمة تخزين الطاقة C&I في تحسين جودة الطاقة من خلال توفير تنظيم الجهد والتحكم في التردد، وهو أمر مهم للمعدات والإلكترونيات الحساسة.

على النقيض من ذلك، تم تصميم أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق لتطبيقات تخزين وإدارة الطاقة على نطاق الشبكة، بما في ذلك:

تخزين الطاقة من مصادر متجددة: تُستخدم أنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق لتخزين الطاقة من مصادر متجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والتي تكون متقطعة وتتطلب التخزين لتوفير إمدادات ثابتة من الطاقة.

• تقليص ذروة الطلب: يمكن لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق أن تساعد في تقليل الطلب على الطاقة في أوقات الذروة من خلال تفريغ الطاقة المخزنة خلال فترات الطلب المرتفع، مما قد يساعد في تجنب الحاجة إلى محطات ذروة باهظة الثمن والتي تستخدم فقط خلال فترات الذروة.
• موازنة التحميل: يمكن لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق أن تساعد في موازنة الشبكة من خلال تخزين الطاقة خلال فترات الطلب المنخفض وتفريغها خلال فترات الطلب المرتفع، مما يمكن أن يساعد في منع انقطاع التيار الكهربائي وتحسين استقرار الشبكة.
• تنظيم التردد: يمكن لأنظمة تخزين البطاريات واسعة النطاق أن تساعد في تنظيم تردد الشبكة من خلال توفير أو امتصاص الطاقة للمساعدة في الحفاظ على تردد ثابت، وهو أمر مهم لضمان استقرار الشبكة.

في الختام، لكلٍّ من أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية وتخزين البطاريات واسعة النطاق تطبيقات ومزايا فريدة. تُحسّن أنظمة التصنيع الصناعي والتجارية جودة الطاقة وتوفر دعمًا احتياطيًا للمرافق، بينما يُدمج التخزين واسع النطاق الطاقة المتجددة ويدعم الشبكة. يعتمد اختيار النظام المناسب على احتياجات التطبيق، ومدة التخزين، والفعالية من حيث التكلفة.

هل أنت مستعد لإيجاد أفضل حل تخزين لمشروعك؟ تواصل معنابي إس إل باتلاستكشاف كيف يمكن لأنظمة تخزين الطاقة المصممة خصيصًا أن تلبي احتياجاتك المحددة وتساعدك على تحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة!