تحسين استخدام الطاقة الجديدة: حل تخزين الطاقة الصناعية والتجارية لتقليل الطلب في ساعات الذروة وتعزيز استقرار الشبكة وتحقيق المدخرات
Ⅰ. الملخص التنفيذي
مع تسارع الانتقال العالمي للطاقة، ظهرت أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية (ICESS) كحل أساسي لمعالجة الفجوات السعرية بين الذروة والوادي في تسعير الكهرباء والتقلبات الشبكة وتكامل الطاقة المتجددة. من خلال الجمع بين إنتاج الطاقة الجديدة (مثل الطاقة الشمسية والرياح) والتكنولوجيات الذكية للشبكة، تقوم ICESS بتحسين إدارة الطاقة. يغطي هذا الحل المصمم بشكل موديولي سلسلة كاملة من اختيار التكنولوجيا إلى التنفيذ التجاري، مما يوفر نظام إدارة طاقة اقتصادياً قابلاً للتطبيق ومتوافقاً مع معايير السلامة للشركات.
II. تعريف المشكلة: التحديات الرئيسية للطاقة للمستخدمين الصناعيين والتجاريين
- تكاليف كهربائية عالية: تتجاوز فجوة الأسعار بين الذروة والوادي RMB 0.7/kWh، حيث تمثل تعرفة الذروة 72% من تكاليف الكهرباء للشركات.
- عدم استقرار الشبكة: تتسبب الإجراءات القسرية وتقلبات الجهد في توقف الإنتاج وخسارة الكفاءة.
- استخدام منخفض للطاقة المتجددة: معدلات الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية على الموقع تبلغ فقط 30%، بينما تحقق تعرفات الإدخال إلى الشبكة عائدات ضئيلة.
- ضغط سعة الشبكة: تؤدي الذروات القصيرة الأمد للأحمال إلى ترقيات باهظة للشبكة (مثل استبدال المحولات).
III. الحل: هندسة نظام ICESS
1. المكونات الأساسية واختيار التكنولوجيا
|
المكون |
الحل التقني |
الوظيفة والميزة |
|
نظام البطاريات |
بطاريات LFP (رئيسية)، بطاريات التدفق (طويلة الأمد) |
دورة حياة عالية (>6,000 دورة)، الأمان والاستقرار (معتمد UL9540) |
|
نظام تحويل الطاقة (PCS) |
محول ثنائي الاتجاه |
تحويل AC/DC، سرعة الاستجابة <100ms، يدعم التحويل بين الشبكة والفصل عن الشبكة |
|
نظام إدارة الطاقة (EMS) |
منصة EMS الذكية |
تحسين شحن/تفريغ الوقت الحقيقي باستخدام إشارات التعرفة وتنبؤات الأحمال لتعزيز العائد على الاستثمار |
|
إدارة الحرارة والحماية من الحريق |
التبريد السائل + مادة HFC-227ea لإطفاء الحريق |
تحكم في درجة الحرارة (5–30°C)، إخماد الحريق بدون تأخير (pliant NFPA855) |
2. تصميم التكامل النظامي
- الخزانات الموديولية: سعة الخزان الواحد: 500kWh–1MWh، يدعم التوسيع المتوازي (على سبيل المثال، يتطلب النظام 4MWh من 4 إلى 8 خزانات).
- تكامل الطاقات المتعددة:
التناغم بين الطاقة الشمسية والتخزين: يزيد معدل الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية إلى 80%؛
تنسيق التخزين والشحن: يخفف من تأثير أحمال الشحن السريع للسيارات الكهربائية، مما يقلل من الضغط على المحولات.
IV. سيناريوهات التطبيق وأنماط الأعمال
1. السيناريوهات النموذجية
|
السيناريو |
الحل |
الفائدة من الحالة |
|
المصنع المستهلك للطاقة |
تقليل الذروة وإدارة رسوم الطلب |
يوفّر RMB 2M/سنة (نظام 1MW/2MWh) |
|
المجمع التجاري |
نقل الأحمال HVAC + التنسيق مع الطاقة الشمسية |
يقلل التكاليف بنسبة 30%، ويقلل 100 طن CO₂/سنة |
|
محطة الشحن بتخزين الطاقة الشمسية |
التخزين المؤقت لأحمال الشحن السريع + التحكيم |
فترة استرداد أقل من 4 سنوات |
|
الشبكة الصغيرة/خارج الشبكة |
استبدال مولدات الديزل (الجزر، المناجم) |
يقلل الاعتماد على الديزل بنسبة 70% |
2. التحليل الاقتصادي
- توفير التكاليف:
o تحكيم الأسعار: يستفيد من فجوات التعرفة (RMB 0.7/kWh) لتقليل تكاليف الكهرباء بنسبة 15–30%؛
o إدارة رسوم الطلب: يقلل الرسوم القائمة على السعة (تطبق لمحولات >315kVA). - تحليل العائد على الاستثمار:
- الاستثمار الأولي: RMB 5M (نظام 1MW)؛
- فترة استرداد: 3–5 سنوات (وفقًا للدعم المحلي وسياسات التعرفة).
V. خريطة الطريق للتنفيذ
- تقييم الطلب: تحليل بيانات الكهرباء لمدة 12 شهرًا لرسم ملفات الأحمال وأوضاع الذروة والوادي.
- تصميم النظام:
o حساب السعة: سعة التخزين = استهلاك الذروة اليومي المتوسط × DoD (85%) × كفاءة النظام (88%)؛
o اختيار الموقع: قرب مصادر الطاقة المتجددة أو مراكز الأحمال. - النشر والصيانة:
o التثبيت الموديولي (جدول المشروع <30 يومًا)؛
o الرصد الذكي: تنبيهات BMS+EMS في الوقت الحقيقي، تكلفة الصيانة <2% من CAPEX/سنة.
VI. دراسة حالة: مصنع تصنيع الإلكترونيات
- التحدي: الحمل النهاري أعلى بـ 2 مرة من الليلي، مع تشكل تعرفة الذروة 72% من تكاليف الكهرباء.
- الحل: تم نشر نظام بطاريات LFP بقدرة 300kW / سعة 500kWh.
- النتائج:
- تخفيض تكاليف الكهرباء السنوية بنسبة 20%؛
- زيادة معدل الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية إلى 80%؛
- احتياط طارئ لمدة 4 ساعات للخطوط الإنتاجية الحرجة.
