تحليل تشغيلي لأنظمة تخزين الطاقة الموزعة للاستخدامات التجارية والصناعية خلف العداد

تكنولوجيا تخزين الطاقة، وهي نقطة محورية في مجال الطاقة الجديدة، تقوم بتخزين الكهرباء لتعديل الطلب على الشبكة في أوقات الذروة والوادي. يقلل التخزين الموزع للطاقة في السياقات التجارية/الصناعية من التكاليف من خلال تقليص الأحمال القصوى، ويعزز استقرار الشبكة، ويخفف من عدم توازنات الذروة والوادي. يستكشف هذا البحث تطبيقه للمستخدمين التجاريين/الصناعيين من خلال السيناريوهات والجدوى.

1 تحليل السيناريوهات التطبيقية
1.1 تحليل الاحتياجات

تسيطر تكاليف الكهرباء على نفقات الطاقة التجارية/الصناعية، خاصة بالنسبة للمصنعين - تتراوح بين 10% إلى 20% من التكاليف الإجمالية للشركات العامة، وتصل إلى 40% إلى 50% للمصهرات. يمكّن التخزين الموزع من تقليص الأحمال القصوى، والتزويد الذاتي، والاستجابة الجانبية للمستهلك، مما يُحسّن الهياكل الطاقوية، ويقلل الاستهلاك، ويحسن التنافسية.

1.1.1 تقليص الذروة وملء الوادي

بناءً على أنماط استهلاك المستخدم وتعريفات المنطقة المحلية، يتم نشر تخزين مناسب الحجم. يتم شحنها خلال فترات الوادي/المستوية ذات التكلفة المنخفضة، وإفراغها خلال فترات الذروة ذات التكلفة العالية لتقليل الأحمال القصوى، وتجنب شراء الكهرباء بأسعار مرتفعة، وتقليل تكاليف الكهرباء.

1.1.2 التزويد الذاتي

يدفع النمو الاقتصادي الطلب على الكهرباء في المناطق الحضرية، مما يؤدي إلى نقص موسمي/دوري. لضمان استقرار الشبكة خلال فترات شح التزويد أو حالات الطوارئ، تستخدم الشركات المرافق نظام الطاقة المرتب، وتشجع الشركات على تقليص طلب الأحمال القصوى أو زيادة استهلاك الوادي.

1.1.3 الاستجابة الجانبية للمستهلك (DSR)

تعتبر DSR حلًا رئيسيًا للتوترات بين تزويد واستهلاك الطاقة، حيث يقوم المستخدمون بضبط الأحمال الكهربائية بشكل مبادر تحت حافز. يمكنها تحقيق تقليص الذروة وملء الوادي. مع تقدم التخزين الموزع، يتم توسيع تجارب DSR. تصدر الشركات المحلية الآن برامج تحفيز، مما يؤكد مكانة تخزين الطاقة في السوق.

1.2 تحليل الأحمال

يناسب التخزين الموزع التجاري/الصناعي سيناريوهات وأحمال متنوعة: الأحمال اليومية، الإنتاج الثلاثي الفترات، والأحمال العشوائية المتقلبة.

1.2.1 الأحمال اليومية

منحنى الحمل مستقر: يرتفع بعد بدء العمل ليصل إلى ذروة مستقرة، ثم ينخفض إلى وادي بعد انتهاء العمل. على سبيل المثال، يبدأ مركز تسوق في الارتفاع عند الساعة 8:00 صباحًا، ويصل إلى الذروة من الساعة 9:00 صباحًا حتى الساعة 6:00 مساءً (مستقر، انخفاضات قليلة)، ويبدأ في الانخفاض بعد الساعة 6:00 مساءً، ويصل إلى الوادي من الساعة 10:00 مساءً حتى الساعة 8:00 صباحًا.
المستخدمون النموذجيون: المجمعات التجارية، المكاتب، المصنعين اليوميين. تتوافق الذروات مع تعريفات النهار العالية، بينما تتوافق الوادي مع تعريفات الليل المنخفضة - مثالي لتقليص الذروة.

1.2.2 الأحمال الإنتاجية الثلاثية الفترات

حمل مستمر على مدار 24 ساعة مع تقلبات طفيفة (مثل أثناء تشغيل المعدات/تغيير المواد). شائع في التعدين/المعادن، باستخدام المعدات المستمرة لمدة 24 ساعة (المراوح، المكابس). تواجه الشركات المنتجة تكاليف عالية واحتياجات صارمة للموثوقية، مما يجعل التخزين مناسبًا لتقليص الذروة والتزويد الذاتي، إلخ.
الفوترة: الصناعية ثنائية الجزء (أساسية + تعرفة الطاقة). يجب أن يأخذ تصميم التخزين في الاعتبار تأثيرات الشحن والإفراغ على الرسوم الأساسية.

2.1.1 الاتصال بجهد منخفض (استمرار)

تتميز طريقة الاتصال بجهد منخفض بمزايا مثل خطة الاتصال البسيطة، وتكلفة إعادة التجهيز المنخفضة، والإجراءات المباشرة. ومع ذلك، فإنها تفرض متطلبات عالية نسبياً على معدل حمل المحول وقدرة امتصاص الحمل. علاوة على ذلك، تعمل فقط للأحمال الخاصة بالمحول المحدد ولا يمكنها تزويد الأحمال الأخرى للمحولات.

2.1.2 الاتصال بجهد عالٍ

يعني الاتصال بجهد عالٍ أن نظام تخزين الطاقة، عبر نظام الرفع المدمج، يتصل بحافلة المستخدم 10kV على مستوى الجهد 10kV. يناسب السيناريوهات التي لا يوجد فيها سعة إضافية للمحول الحالي للمستخدم لتوفير شحن الطاقة، أو عندما يكون هناك عدة محولات للمستخدم مع توزيع الأحمال غير المتساوي. يتم عرض الطريقة المحددة للربط في الشكل 2.

مزايا هذه الطريقة: لا يؤثر شحن الطاقة على معدل حمل المحول، وقوة الشحن غير مقيدة، وامتصاص الأحمال متزامن لعدة محولات، ومعدل امتصاص عالٍ. العيوب: تكاليف أعلى لنظام تخزين الطاقة؛ الحاجة لتجديد شبكات المستخدم بجهد عالٍ (إضافة تكاليف تجديد)؛ وعملية أطول وأكثر صرامة لتوسيع الأعمال/زيادة السعة في شركات الشبكة.

2.2 استراتيجيات الشحن والإفراغ

تحدد طرق الاتصال التكلفة الأولية لبناء نظام تخزين الطاقة، بينما تحدد استراتيجيات الشحن والإفراغ الإيرادات.تختلف الاستراتيجيات حسب السيناريو: على سبيل المثال، في وضع التزويد الذاتي يتم الإفراغ أثناء التقييد/نقص التزويد من الشبكة؛ الاستجابة الجانبية للمستهلك تتبع سياسات قسم الطاقة. يعتبر تقليص الذروة وملء الوادي، وهو الاستخدام الرئيسي التجاري/الصناعي، يتطلب تصميم استراتيجية بناءً على فترات وأسعار التعريفة حسب الوقت.

2.2.1 التعريفات حسب الوقت

خذ على سبيل المثال تعريفات الصناعة الكبيرة 110kV في إحدى المقاطعات؛ تفاصيل في الجدول 1.

2.2.2 تحليل استراتيجيات الشحن والإفراغ

عن طريق تحليل أسعار الكهرباء حسب الوقت، يوجد فترة وادي واحدة، وفترتان مستويتان، وفترتان ذروة كل يوم. بالنسبة لنظام تخزين الطاقة، تؤدي استراتيجية الشحن مرتين والإفراغ مرتين في اليوم إلى أفضل كفاءة اقتصادية، بما في ذلك دورة ذروة-وادي ودورة ذروة-مستوية.

3 الخاتمة

يساعد تطبيق تقنية تخزين الطاقة الموزعة في المجال التجاري والصناعي على تحسين استقرار وأمان شبكة الكهرباء، ويمكنه تخفيف مشكلة اختلافات الذروة والوادي، وفي نفس الوقت، يمكنه توفير تزويد أكثر موثوقية للطاقة للمستخدمين. الجانب التجاري والصناعي للمستخدم هو سيناريو تطبيق نموذجي لتخزين الطاقة الموزع. بالإضافة إلى توفير تكاليف الكهرباء وتقديم فوائد للمستخدمين، يمكنه أيضًا تحسين معدل استهلاك الطاقة النظيفة بكفاءة، وخفض خسائر نقل الكهرباء بشكل فعال، والمساهمة في تحقيق أهداف "الثنائي الكربوني".

يمكن لنظام تخزين الطاقة تحقيق تنظيم الطاقة على الجانب الأحمالي من خلال استراتيجيات شحن وإفراغ البطاريات، وتوفير رسوم الكهرباء عن طريق التحكيم في فرق الأسعار بين الذروة والوادي، ويمكن توسيع الفوائد بشكل أكبر من خلال التعاون مع الاستجابة الجانبية للمستهلك وإدارة الطاقة، إلخ.