نظام تخزين الطاقة الصناعي والتجاري الموديولي: الحل المخصص لتخزين الطاقة البنية التحتية الصناعية القديمة
Ⅰ. نقاط الألم الطاقية واحتياجات التحديث في المجمعات الصناعية القديمة
- تكاليف الكهرباء العالية
- فارق كبير بين الأسعار الذروة والوادي (مثل، الذروة: ¥1.2/كيلوواط ساعة مقابل الوادي: ¥0.3/كيلوواط ساعة)، مع أن استهلاك ساعات الذروة يشكل أكثر من 40% من التكاليف الإجمالية.
- سعة المحول غير كافية، بالإضافة إلى تكاليف التوسعة المرتفعة جداً (أكثر من ¥500,000 لكل تحديث وحدة).
- القيود المكانية والمعدات
- تخطيط مضغوط لا يترك مساحة محجوزة لتخزين الطاقة، مما يجعل أنظمة تخزين الطاقة التقليدية غير ممكنة.
- المعدات القديمة ذات الكفاءة المنخفضة ونقص المراقبة الفعلية، مما يؤدي إلى زيادة كثافة الطاقة بنسبة 20%-30% مقارنة بالمصانع المتقدمة.
- ضعف استقرار تزويد الطاقة
- قطع التيار الكهربائي غير المتوقع يتسبب في توقف الإنتاج، مما يؤدي إلى خسائر سنوية تتجاوز الملايين؛ سعة تخزين الطاقة الاحتياطية غير كافية.
- ضغط الكربون ومحفزات السياسة
- اعتماد عالٍ على مصادر الطاقة التقليدية يؤدي إلى زيادة تكاليف ضريبة الكربون (مثل، الانبعاثات السنوية >1,500 طن تواجه غرامات بملايين اليورو).
- حوافز حكومية (مثل، ¥0.5/كيلوواط ساعة لتخزين الطاقة) تشجع على التحديث.
II. الحلول الأساسية لـ ICESS
- نظام تخزين الطاقة المعياري: التغلب على القيود المكانية
- تصميم رفيع للغاية: وحدات معيارية بعرض ≤90 سم (مثل، SigenStack) يمكن دمجها في الفجوات بين المباني أو بين المعدات دون الحاجة إلى تعديل الأساس.
- حمل موزع: وزن الوحدة الواحدة <300 كجم؛ يمكن تركيبها بواسطة شخصين وتتناسب مع قيود الهياكل في المصانع القديمة.
- سعة قابلة للتوسع: من 100 كيلوواط/200 كيلوواط ساعة إلى 10 ميجاواط+ (تدعم البطاريات الليثيوم أيون والبطاريات الدائرة).
- التكامل بين الطاقة الشمسية والتخزين والشحن: تحسين الديناميكي للطاقة
|
المكون |
الحل |
الفوائد |
|
إنتاج الطاقة الشمسية |
ألواح الأحادية البلورية (≥22% كفاءة) على الأسطح/مظلات السيارات؛ توقعات الإنتاج باستخدام الذكاء الاصطناعي؛ حماية ضد التدفق العكسي لتجنب الغرامات الشبكية. |
الإنتاج السنوي: 2.4 مليون كيلوواط ساعة (نظام 2 ميجاواط)، يغطي 30% من الحمل النهاري. |
|
التخزين الذكي |
شحن في الساعات الخالية واستهلاك في الذروة (استفادة من فرق الأسعار)؛ إدارة الطلب لتسطيح منحنيات الحمل (تقليل الحمل الذروة على المحولات بنسبة 30%). |
عائد أعلى بنسبة 30% لكل دورة؛ فترة استرداد الأموال <4 سنوات. |
|
أكوام الشحن |
تغطية كاملة من 7-240 كيلوواط؛ تسعير زمني + شحن متسلسل (يمنع تحميل المحول الزائد). |
تكلفة شحن أقل بنسبة 60% للرافعات؛ تقليل بنسبة 40% للمركبات الموظفين. |
3.تكوين تخزين الطاقة على مقياس زمني متعدد
|
نوع التخزين |
وقت الاستجابة |
سيناريو التطبيق |
حالة المصنع القديم |
|
المكثفات الفائقة |
<1 ثانية |
دعم انخفاض الجهد؛ امتصاص إعادة توليد المصاعد. |
ضمان استمرارية إنتاج الأجهزة الدقيقة. |
|
تخزين الليثيوم أيون |
دقائق |
تقليل الذروة اليومية (2-4 ساعات تصريف). |
يحل محل المولدات الديزل لاحتياط الطوارئ لمدة ساعتين. |
|
LH₂/هواء مضغوط |
ساعات+ |
تنظيم أسبوعي/شهري؛ التدفئة الشتوية. |
إعادة استخدام الأنابيب المهجورة لتخزين الطاقة (حالة Xiaoshan). |
III. منصة الإدارة الذكية المدعومة بالذكاء الاصطناعي
- مراقبة فورية: تدمج بيانات الطاقة الشمسية والتخزين وأكوام الشحن لتصور ديناميكي "للمنبع-الشبكة-الحمل-التخزين".
- جدولة مدعومة بالذكاء الاصطناعي: تفضل استهلاك الطاقة الخضراء؛ تقوم بشكل آلي بتوزيع الطاقة من التخزين/الشبكة أثناء النقص؛ تعدّل خطوط الإنتاج غير العاجلة/حمل أكوام الشحن.
- إدارة الكربون: تولد تقارير الانبعاثات تلقائياً متوافقة مع معايير الصناعة؛ تدعم تداول حقوق الكربون.
- صيانة ذكية: تنبيهات للأعطال بشكل مسبق (>95% دقة)؛ أوامر عمل آلية؛ كفاءة صيانة أعلى بنسبة 50%.
IV. خارطة الطريق لتنفيذ التحديث
- تقييم المساحة والتصميم
- استخدام مسح BIM لتحديد المساحات الفارغة (مثل، الفجوات ≥90 سم يمكن نشر نظام 1 ميجاواط ساعة فيها).
- النشر التدريجي
- المرحلة الأولى: التخزين المعياري + أكوام الشحن الذكي (تم تكليفها خلال 3 أشهر للتقليل الأساسي للذروة).
- المرحلة الثانية: توسيع الطاقة الشمسية على الأسطح + التخزين طويل الأمد (مثل، إعادة تجهيز خزانات الهيدروجين المهجورة لتخزين LH₂).
- تنسيق السياسات والتمويل
- تأمين الدعم المحلي والقروض الخضراء.
V. تحليل الفوائد
|
المقياس |
قبل التحديث |
بعد التحديث |
التحسين |
|
تكلفة الكهرباء السنوية |
¥24 مليون |
¥19 مليون |
↓20.8% |
|
حاجة توسعة المحول |
زيادة بنسبة 30% في السعة |
لا يوجد سعة جديدة |
وفاء ¥3 مليون |
|
موثوقية تزويد الطاقة |
20 ساعة توقف/سنة |
<2 ساعة توقف/سنة |
↑90% |
|
تقليل الكربون |
1,500 طن/سنة |
مجمع صفر الكربون المعتمد |
جائزة المصنع الأخضر للمحافظة |
VI. دراسة حالة: تحويل مركز الطاقة في مانهايم
نقطة الألم: موقع مصنع فحم قديم بمساحة 8 هكتارات مع أنابيب تحت الأرض كثيفة؛ لا يوجد أرض متاحة لنظم التخزين الجديدة الكبيرة.
الحل:
- أقصى استفادة من البنية التحتية الحالية: دمج نقاط الوصول إلى الشبكة الأصلية لنشر تخزين LFP بقدرة 50 ميجاواط/100 ميجاواط ساعة (دون استخدام أراض جديدة).
- تضمين مساحة مُحسنة: 30 وحدة معيارية ISO تم تجهيزها داخل الهياكل المهجورة للمصنع.
الفوائد: - قابلية التوسع والسعة: تقليص الذروة السنوي = 200% من الحمل الذروة المحلي؛ تخزين 100 ميجاواط ساعة يوفر الطاقة لأكثر من ساعتين للصناعات الحرجة.
- العائد البيئي والاقتصادي:
- تقليل CO₂ السنوي: 7,500 طن (مكافئ لـ 3 ملايين لتر من الوقود المحفوظ أو إعادة تغطية أكثر من 85 هكتاراً).
- الدخل السنوي >€1.5 مليون عبر التحكيم الكهربائي وخدمات تنظيم تردد الشبكة.
