نظام تجاري متكامل للرياح والطاقة الشمسية والتخزين

تم تصميم النظام المتكامل للرياح والطاقة الشمسية والتخزين خصيصًا لسيناريوهات مثل دعم الشبكة، وتزويد الطاقة التجارية والصناعية، وبناء الشبكات الصغيرة. يجمع هذا النظام بين توليد الطاقة من الرياح، وتوليد الطاقة الشمسية، ووظائف التخزين. يركز على "التنقل في التوزيع، والتجميع العالي، والتوأمة الرقمية"، مما يوفر مزايا مثل الأمان والموثوقية، وكفاءة عالية وحفظ الطاقة. يمكنه ليس فقط تعويض الطبيعة المتقطعة للطاقة من الرياح والشمس، ولكن أيضًا توفير دعم طاقة مستقر للشبكة والجانب المستخدم، مما يلبي احتياجات إدارة الطاقة في سيناريوهات مختلفة.

المزايا الأساسية: 7 ميزات رئيسية لمواجهة تحديات إدارة الطاقة

1. التنقل في توزيع الطاقة: التنسيق متعدد المصادر والتخصيص حسب الطلب

يمكن للنظام تنسيق تدفق الطاقة بين توليد الطاقة من الرياح، وتوليد الطاقة الشمسية، ووحدات التخزين، والشبكة العامة لتحقيق "التوزيع حسب الطلب":

• عندما يكون توليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية وافرًا، فإنه يعطي الأولوية لتلبية طلب الكهرباء للأحمال ويقوم بتخزين الطاقة الزائدة في وحدة التخزين.

• عندما يكون توليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية غير كافٍ أو خلال ذروة استهلاك الكهرباء، تقوم وحدة التخزين بتفريغ الطاقة بسرعة لتوفير الطاقة أو تسحب الطاقة تلقائيًا من الشبكة.

• يدعم التحويل بين وضع "خارج الشبكة / متصل بالشبكة". في السيناريوهات خارج الشبكة، تقوم الوحدات (الرياح + الشمس + التخزين) بتزويد الطاقة بشكل تعاوني. وفي السيناريوهات المتصلة بالشبكة، يمكنها التعاون مع الشبكة للتنظيم، مع تكيف مع مختلف احتياجات الطاقة.

2. تصميم متكامل للغاية: تبسيط الهيكل، وتقليل التكلفة، وتحسين الكفاءة

يستخدم هندسة "الطاقة الشمسية والتخزين متكاملة"، حيث يتم دمج وظائف العكس الضوئي وإدارة التخزين والتنظيم في جهاز واحد. مقارنة بأنظمة التقسيم التقليدية:

• يقلل من أكثر من 50٪ من المكونات الخارجية، مما يقلل من مساحة الأرض المطلوبة للمعدات (حيث يوفر النظام الواحد 30٪ مقارنة بأنظمة التقسيم).

• يتبسط عملية التركيب، حيث لا يتطلب ضبط الوحدات الضوئية والتخزين والعكس فرادى، مما يقلل من التوصيلات على الموقع بنسبة 60٪ ويخفف من دورة النشر.

• يقلل من التعقيد في الصيانة اللاحقة، مما يجعل الكشف عن الأخطاء في نقطة واحدة أكثر سهولة ويخفض تكاليف التشغيل والصيانة.

3. التحكم بالتوأمة الرقمية: التعيين الفوري والتنبؤ الدقيق

مزود بنظام إدارة الطاقة الذكي (EMS)، يقوم ببناء "مرآة افتراضية" للنظام باستخدام تقنية التوأمة الرقمية:

• تعيين بيانات التشغيل الفعلية مثل سرعة الرياح، وشدة الضوء، وسعة التخزين، وقوة الأحمال، مع تقديم العملية الكاملة لـ "توليد الطاقة - تخزين الطاقة - استهلاك الطاقة" بصرياً.

• بناءً على البيانات التاريخية والخوارزميات، يقوم بتوقع اتجاه العرض والطلب على الطاقة لمدة 24 ساعة القادمة ويقوم بتعديل استراتيجية شحن وتفريغ الطاقة مسبقًا (على سبيل المثال، بناءً على البيانات الجوية، يقوم بتوقع ضعف ضوء الشمس وقوة الرياح في اليوم التالي ويقوم بتخزين الطاقة في اليوم الحالي).

• يدعم التحكم السحابي البعيد، مما يسمح بتعديل معلمات التشغيل عبر الكمبيوتر أو الهاتف المحمول دون الحاجة لمراقبة على الموقع.

4. التشغيل الآمن والموثوق: الحماية متعددة الطبقات، والصمود أمام المخاطر

يقوم ببناء نظام ضمان أمان شامل من المعدات إلى النظام، مما يزيل مخاطر التشغيل:

• الأمان الكهربائي: يحتوي العكس على حماية ضد زيادة الجهد، وزيادة التيار، والاختصار لمنع تلف المعدات بسبب التقلبات الجهدية.

• أمان التخزين: تستخدم وحدة التخزين تصميمًا مقاومًا للحريق والانفجار، ومجهزة بمراقبة درجة الحرارة والرطوبة، وتعمل على قطع التيار تلقائيًا في حالة حدوث أي تشوهات.

• التكيف البيئي: المكونات الأساسية مقاومة للحرارة المنخفضة والمرتفعة (-30 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية)، والرياح، والرمال، والأمطار، ومناسبة للمناخات المعقدة مثل المرتفعات، والمناطق الساحلية، والصحاري.

• توافق الشبكة: عند الاتصال بالشبكة، يلتزم بأدنى معايير الجهد والتردد للشبكة، مما يتجنب التأثيرات على الشبكة.

5. تحويل الطاقة بكفاءة عالية: خسائر منخفضة، نقل عالي، وزيادة الإيرادات

يقوم النظام بتحسين كفاءة تحويل الطاقة في جميع المراحل، مما يقلل من خسارة الطاقة:

• تستخدم كل من الوحدات الضوئية والمحركات الرياحية تقنيات توليد الطاقة ذات الكفاءة العالية، مما يعزز معدل الاستلام للرياح والطاقة الشمسية.

• يتميز العكس بكفاءة تحويل عالية، ومع استراتيجيات شحن وتفريغ الطاقة، يقلل من خسارة الطاقة أثناء التخزين والإطلاق.

• معدل استخدام الطاقة الكلي للنظام ≥85٪، وباستخدام تقنية MPPT الأكثر تقدمًا، يزيد من إنتاج الطاقة بنسبة 15٪ إلى 20٪ مقارنة بأنظمة الرياح والطاقة الشمسية التقليدية تحت نفس موارد الرياح والطاقة الشمسية.

6. ضمان تخزين الطاقة طويل الأمد: متانة، استهلاك منخفض، وتقليل التكاليف

تستخدم وحدة التخزين خلايا بطارية ذات دورة حياة طويلة، مما يوفر المزايا التالية: • يمكن أن تصل دورة الحياة لأكثر من 5,000 مرة، وأن تكون فترة الخدمة تتجاوز 10 سنوات تحت الاستخدام الطبيعي، مما يقلل من تكاليف الاستبدال المتوسطة.

• تدعم الشحن والتفريغ العميق (عمق التفريغ ≥ 80٪)، مع استغلال عالٍ لسعة التخزين، مما يتجنب مشكلة "القدرة الوهمية".

• تحتوي على وظائف صيانة ذاتية، تقوم تلقائيًا بموازنة جهد الخلية، مما يتأخر في تدهور السعة ويحافظ على سعة التخزين المستقرة على المدى الطويل.

7. التنبيه المبكر للتشغيل والصيانة الذكي: الكشف المبكر، وتقليل وقت التوقف

يحتوي نظام EMS على قدرات التنبيه المبكر للأعطال والتشخيص الذاتي، مما يقلل من صعوبات التشغيل والصيانة:

• مراقبة حالة المكونات في الوقت الفعلي، مثل الأعطال الغير طبيعية في المحركات الرياحية، والظل على الوحدات الضوئية، وتدهور خلايا البطارية، وإرسال معلومات التنبيه مسبقًا؛

• يأتي مع دليل الكشف عن الأعطال، والذي يوضح بوضوح سبب التشوه وخطوات الحل، مما يسمح للمحترفين غير المتخصصين بالتعامل مع المشكلة في البداية؛

• يدعم إحصاءات بيانات التشغيل والصيانة، ويولد تقارير إنتاج الطاقة والتخزين والأعطال تلقائيًا، مما يسهل تحسين استراتيجيات التشغيل والصيانة.

التكوين الأساسي: التنسيق متعدد المكونات، بناء نظام طاقة مستقر

يحقق النظام التشغيل السلس لسلسلة كاملة من "توليد الطاقة - تخزين الطاقة - التوزيع - الإخراج" من خلال التنسيق الفعال للمكونات الأساسية:

• وحدة توليد الطاقة ثنائية المصدر: تعمل وحدة توليد الطاقة من الرياح والوحدات الضوئية الشمسية معًا، مستفيدة من خصائص التكامل بين الرياح والطاقة الشمسية (طاقة الشمس خلال النهار والطاقة من الرياح في الليل أو خلال فترات الرياح القوية)، مما يقلل من تأثير مصدر الطاقة المتقطع الواحد؛

• وحدة تحكم المحرك الرياحي: متكيفة مع الجهد لتوليد الطاقة من الرياح، تقوم بتحويل الطاقة من الرياح إلى كهرباء مستقرة، ولديها أيضًا قدرات تنظيم الجهد للتأكد من جودة الكهرباء المتصلة بالنظام؛

• المعدات المتكاملة للطاقة الشمسية والتخزين: تدمج وظائف العكس الضوئي وإدارة شحن وتفريغ الطاقة، وتقوم بتنظيم الكهرباء الضوئية والتخزين بشكل موحد، مما يبسط هيكل النظام؛

• نظام إدارة الطاقة الذكي (EMS): يعمل كـ "دماغ النظام"، مسؤول عن التعيين الرقمي، وتوزيع الطاقة، والرصد الأمني، والتنبيه المبكر للتشغيل والصيانة، مما يحقق الذكاء في العملية الكاملة؛

• تصميم توافق واسع النطاق: يدعم نطاق الجهد المدخل الواسع (200V إلى 800V)، ويتراوح الطاقة المقننة من 20kW إلى 50kW، وسعة التخزين من 50kWh إلى أكثر من 100kWh، مما يتكيف مع احتياجات الكهرباء المختلفة.

التطبيقات الأساسية: 8 سيناريوهات، تمكين الشبكات والجانب المستخدم

1. قص أقصى الشبكة وملء الأودية

   الرد على تقلبات الحمل في الشبكة، خلال فترات ذروة استهلاك الكهرباء (مثل بعد الظهر في الصيف والليل في الشتاء)، تقوم وحدة التخزين بإطلاق الكهرباء، مما يقلل من الضغط على تزويد الطاقة للشبكة؛ خلال فترات الركود (مثل الصباح الباكر)، تقوم بتخزين الطاقة الزائدة من الطاقة الشمسية والرياح أو الكهرباء الرخيصة من الشبكة، مما ينعم من منحنى الحمل في الشبكة ويساعد في تشغيل الشبكة المستقر.

2. إمداد الطاقة المستقر

   تعويض الطبيعة المتقطعة للطاقة من الرياح والشمس، من خلال "قص الأقصى وملء الأودية" بواسطة وحدة التخزين، يضمن إمداد الجهد والتردد المستقر (ثلاثة أطوار AC 400V، 50/60Hz)، مما يزود مباشرة بالمعدات الدقيقة (مثل مراكز البيانات، وأجهزة المختبرات)، مما يتجنب أعطال المعدات بسبب التقلبات الجهدية.

3. الطاقة الاحتياطية الطارئة

   عند حدوث انقطاع فجائي للتيار الكهربائي في الشبكة العامة (مثل بسبب الكوارث الطبيعية أو أعطال الخطوط)، يمكن للنظام التحويل إلى "وضع خارج الشبكة" في غضون ميلي ثانية، حيث تقوم وحدة التخزين بإطلاق الكهرباء بسرعة لتزويد الأحمال الحرجة (مثل وحدات العناية المركزة في المستشفيات، وأبراج الاتصالات، ومراكز القيادة الطارئة) بالكهرباء المستمرة، مما يتجنب الخسائر الكبيرة الناتجة عن انقطاع الكهرباء.

4. إمداد الطاقة المستقل في الشبكات الصغيرة

   في المناطق النائية بدون شبكة (مثل القرى الجبلية، والمناطق التعدينية النائية)، يمكن للنظام بناء شبكة صغيرة مستقلة، يقوم بتوليد الطاقة من خلال التنسيق بين "الرياح + الشمس + التخزين"، مما يلبي احتياجات الكهرباء للسكان والإنتاج في المنطقة، دون الاعتماد على نقل الشبكة على مسافات طويلة، مما يقلل من تكاليف بناء الشبكة.

5. تنظيم تردد وجهد الشبكة

   كجهاز خدمة مساعدة للشبكة الكهربائية، يمكن للنظام الرد بسرعة على التقلبات في تردد وجهد الشبكة (مثل الانحرافات الترددية الناتجة عن الزيادات أو التقلبات المفاجئة في الطاقة من الرياح أو الطاقة الشمسية)، ويقوم بضبط قوة شحن وتفريغ الطاقة في التخزين، ويعوض عن التغيرات في الحمل الشبكي في الوقت الفعلي، مما يساعد الشبكة على الحفاظ على استقرار التردد (50/60Hz ± 0.2Hz) ويعزز مرونة الشبكة.

6. حفظ الطاقة وتقليل التكاليف للعملاء التجاريين والصناعيين

   في مواجهة نقطة الألم المتعلقة بـ "اختلاف كبير في أسعار الكهرباء بين الذروة والركود" للعملاء التجاريين والصناعيين، يقوم النظام بتخزين الكهرباء الرخيصة من الشبكة أو الطاقة الزائدة من الرياح والطاقة الشمسية خلال فترات الركود (مثل في الليل المتأخر) وإطلاق الطاقة المخزنة خلال فترات الذروة (مثل أثناء الإنتاج النهاري)، مما يحل محل الكهرباء الرخيصة من الشبكة ويقلل من تكاليف الكهرباء للشركات. في بعض السيناريوهات، يمكن تحقيق توفير في الكهرباء بنسبة تتراوح بين 20٪ إلى 30٪.

7. دمج الطاقة المتجددة

   مع نشره بالقرب من محطات توليد الطاقة الكبيرة من الرياح والطاقة الشمسية، يقوم النظام بتخزين الكهرباء الزائدة التي تنتجها المحطات (لمنع "ترك الرياح والطاقة الشمسية") وتزويد الشبكة بالكهرباء عند الحاجة، مما يحسن معدل استخدام الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية ويساهم في تحقيق أهداف "الكربون المزدوج". في الوقت نفسه، يخلق إيرادات إضافية للمحطات.

8. حماية الأحمال الحساسة

   بالنسبة للأحمال ذات المتطلبات العالية لاستقرار الطاقة (مثل خطوط إنتاج الأشباه الموصلات ومعدات الاختبار الدقيق)، يقدم النظام "دعم الطاقة المستمر". يقوم بمراقبة جودة الشبكة باستمرار ويقوم بالتحول الفوري إلى تزويد الطاقة من التخزين دون انقطاع إذا حدثت مشاكل مثل انخفاض الجهد أو التوافقيات في الشبكة، مما يضمن عدم إيقاف الأحمال ويخفض خسائر الإنتاج.

سيناريوهات التطبيق الدقيقة: تغطية ستة مجالات أساسية

• المناطق الصناعية والتجارية

  تزويد الطاقة للورش الإنتاجية، والمباني المكتبية، والمرافق الداعمة داخل المنطقة، وتقليل تكاليف الكهرباء من خلال "قص الأقصى وملء الأودية"، ويعمل كمصدر طاقة احتياطي لضمان عدم انقطاع خطوط الإنتاج، مناسبة للصناعات مثل التصنيع الميكانيكي ومعالجة الإلكترونيات.

• المناطق التعدينية النائية / القرى

  في المناطق النائية بدون شبكة أو مع شبكات غير مستقرة، يتم بناء شبكة صغيرة مستقلة لتلبية احتياجات الكهرباء للمعدات التعدينية (مثل الكسارات الصغيرة) والسكان في القرى، مما يحل محل المولدات الديزل ويقلل من التلوث وتكاليف الوقود.

• المباني العامة الكبيرة

  تزويد الطاقة للمستشفيات، ومراكز البيانات، ومحطات النقل (المطارات، محطات القطارات السريعة)، وتقديم إمداد مستقر لضمان تشغيل الأحمال الحساسة، ويعمل كمصدر طاقة احتياطي خلال انقطاع الشبكة لمنع حوادث طبية، أو فقدان البيانات، أو تعطل النقل.

• المرافق الداعمة لمحطات الطاقة المتجددة

  بالتعاون مع محطات توليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية، يقوم النظام بتخزين الكهرباء الزائدة من المحطات، مما يحسن معدل دمج الطاقة المتجددة، ويقدم طاقة مستقرة للمعدات المساعدة للمحطات (مثل مرافق المراقبة والصيانة)، مما يقلل من اعتماد المحطات على الشبكة.

• الخدمات المساعدة للشبكات الكهربائية الحضرية

  يتم نشره في مراكز الحمل في الشبكات الكهربائية الحضرية (مثل المناطق التجارية والسكنية)، ويشارك في قص الأقصى وملء الأودية وتنظيم التردد والجهد، مما يخفف الضغط على تزويد الطاقة للشبكة، خاصة مناسبة للمناطق ذات الأحمال الكهربائية الكثيفة وصعوبة توسع الشبكة.

• سيناريوهات العمل الميداني

  تزويد الطاقة للمواقع الميدانية مثل الاستكشاف الجيولوجي، والأبحاث الميدانية، والنقاط الحدودية. يتميز النظام بتصميم خفيف الوزن مناسب للنقل الميداني، ويمكنه تحقيق الإمداد الذاتي للطاقة من "الرياح + الشمس + التخزين" دون تركيب معقد، مما يلبي احتياجات الكهرباء للتشغيل المعدات والحياة الشخصية للموظفين.

 تكوين النظام