سیستم ذخیرهسازی انرژی صنعتی و تجاری مدولار: راهحل ذخیرهسازی انرژی سفارشی برای زیرساختهای صنعتی منسوخ شده
Ⅰ. نکات دردناک انرژی و نیاز به بازسازی در پارکهای صنعتی قدیمی
- هزینههای برق بالا
- تفاوت قیمت قابل توجه بین ساعات اوج و فرورفت (مثلاً، اوج: ۱.۲ یوان/کیلووات ساعت در مقابل فرورفت: ۰.۳ یوان/کیلووات ساعت)، با مصرف ساعات اوج که بیش از ۴۰٪ از هزینههای کل را تشکیل میدهد.
- ظرفیت ترانسفورماتور ناکافی، همراه با هزینههای توسعه خیلی بالا (بیش از ۵۰۰۰۰۰ یوان برای هر بروزرسانی واحد).
- محدودیتهای فضایی و تجهیزاتی
- چیدمان فشرده که هیچ فضا ذخیرهسازی انرژی را ندارد، باعث میشود سیستمهای ذخیرهسازی انرژی معمولی غیرقابل اجرا شوند.
- تجهیزات قدیمی با کارایی پایین و عدم نظارت زنده، که منجر به ۲۰-۳۰٪ افزایش شدت انرژی نسبت به کارخانههای پیشرفته میشود.
- پایداری ضعیف تامین برق
- قطعهای غیرمنتظره برق منجر به توقف تولید و زیانهای سالانه بیش از میلیونها؛ ظرفیت ذخیرهسازی انرژی پشتیبان ناکافی.
- فشار کربنی و عوامل سیاسی
- وابستگی بالا به منابع انرژی سنتی باعث افزایش هزینههای مالیات کربن (مثلاً، انتشارات سالانه > ۱۵۰۰ تن میتواند موجب جریمههای میلیونها شود).
- حمایتهای دولتی (مثلاً ۰.۵ یوان/کیلووات ساعت برای ذخیرهسازی انرژی) باعث انگیزهبخشی به بهروزرسانیها میشود.
II. راهحلهای اصلی ICESS
- سیستم ذخیرهسازی انرژی ماژولار: غلبه بر محدودیتهای فضایی
- طراحی فوقالعاده لاغر: واحدهای ماژولار با عرض ≤۹۰ سانتیمتر (مثلاً SigenStack) که بدون تغییرات بنیادی در فواصل ساختمانها/بین تجهیزات قرار میگیرند.
- باربری توزیعشده: وزن واحد کمتر از ۳۰۰ کیلوگرم؛ نصب توسط دو نفر که به محدودیتهای ساختاری کارخانههای قدیمی تطبیق مییابد.
- ظرفیت مقیاسپذیر: از ۱۰۰ کیلووات/۲۰۰ کیلووات ساعت تا ۱۰ مگاوات+ (با حمایت از باتریهای یون لیتیوم، باتریهای جریان و غیره).
- پیوند فتوولتائیک-ذخیرهسازی-شارژ: بهینهسازی پویای انرژی
|
اجزاء |
راهحل |
مزایا |
|
تولید فتوولتائیک |
پانلهای تکبلوری (≥۲۲٪ کارایی) روی سقفها/پارکینگها؛ پیشبینی عملکرد با هوش مصنوعی؛ محافظ ضد معکوس برای جلوگیری از جرائم شبکه. |
تولید سالانه: ۲.۴ میلیون کیلووات ساعت (سیستم ۲ مگاوات)، پوشش ۳۰٪ بار روزانه. |
|
ذخیرهسازی هوشمند |
شارژ در ساعات فرورفت و تخلیه در ساعات اوج (سودآوری قیمتی)؛ مدیریت تقاضا برای تسطیح منحنی بار (کاهش ۳۰٪ بار اوج روی ترانسفورماتورها). |
۳۰٪ سودآوری بالاتر در هر دوره؛ دوره بازپرداخت <۴ سال. |
|
پایانههای شارژ |
پوشش کامل ۷-۲۴۰ کیلووات؛ قیمتگذاری بر اساس زمان + شارژ توالی (جلوگیری از بار اضافه ترانسفورماتور). |
کاهش ۶۰٪ هزینه شارژ برای لوکوموتیوهای برقی؛ کاهش ۴۰٪ برای خودروهای کارکنان. |
3.پیکربندی ذخیرهسازی انرژی چند مقیاسی
|
نوع ذخیرهسازی |
زمان پاسخ |
سناریو کاربردی |
مورد استفاده در کارخانههای قدیمی |
|
سوپرکندانسورها |
<۱ ثانیه |
پشتیبانی افت ولتاژ؛ جذب بازیابی آسانسورها. |
ضمن تولید پیوسته دستگاههای دقیق. |
|
ذخیرهسازی یون لیتیوم |
دقایق |
کاهش بار اوج روزانه (۲-۴ ساعت تخلیه). |
جایگزینی ژنراتورهای دیزل برای پشتیبانی اضطراری ۲ ساعته. |
|
LH₂/هوای فشرده |
ساعات+ |
تنظیم هفتگی/ماهانه؛ گرمایش زمستانی. |
استفاده مجدد از خطوط لوله متروک برای ذخیرهسازی انرژی (مورد کسریان). |
III. پلتفرم مدیریت هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی
- نظارت زنده: ادغام دادههای فتوولتائیک، ذخیرهسازی و پایانههای شارژ برای تجسم پویای "منبع-شبکه-بار-ذخیرهسازی".
- برنامهریزی مبتنی بر هوش مصنوعی: اولویتبندی مصرف انرژی سبز؛ تنظیم خودکار ذخیرهسازی/انرژی شبکه در مواقع کمبود؛ تنظیم بار خطوط تولید غیرضروری/پایانههای شارژ.
- مدیریت کربن: ایجاد خودکار گزارشهای انتشار مطابق با استانداردهای صنعتی؛ حمایت از معاملات اعتبار کربن.
- نگهداری و تعمیر هوشمند: هشدارهای پیشبینی خطا (>۹۵٪ دقت)؛ ایجاد خودکار سفارشهای کاری؛ ۵۰٪ کارایی بالاتر در نگهداری.
IV. نقشهی اجرایی بازسازی
- ارزیابی فضایی و طراحی
- استفاده از اسکن BIM برای شناسایی فضاهای خالی (مثلاً فواصل ≥۹۰ سانتیمتر میتوانند سیستمهای ۱ مگاوات ساعت را مستقر کنند).
- اجرای مرحلهای
- مرحله ۱: ذخیرهسازی ماژولار + پایانههای شارژ هوشمند (در ۳ ماه برای کاهش اولیه بار اوج).
- مرحله ۲: گسترش فتوولتائیک روی سقفها + ذخیرهسازی بلندمدت (مثلاً بازسازی تانکهای هیدروژن متروک برای ذخیرهسازی LH₂).
- هماهنگی سیاستها و تأمین مالی
- تحصیل حمایتهای محلی و وامهای سبز.
V. تجزیه و تحلیل مزایا
|
شاخص |
قبل از بازسازی |
بعد از بازسازی |
بهبود |
|
هزینهی برق سالانه |
۲۴ میلیون یوان |
۱۹ میلیون یوان |
↓۲۰.۸٪ |
|
نیاز به گسترش ترانسفورماتور |
افزایش ۳۰٪ ظرفیت |
صفر ظرفیت جدید |
صرفهجویی ۳ میلیون یوان |
|
اطمینانپذیری تامین برق |
۲۰ ساعت قطع برق/سال |
<۲ ساعت قطع برق/سال |
↑۹۰٪ |
|
کاهش کربن |
۱۵۰۰ تن/سال |
تصدیق پارک صنعتی صفر کربن |
جایزه کارخانه سبز استانی |
VI. مطالعه موردی: تحول مرکز انرژی مانهایم
نکته دردناک: یک سایت ۸ هکتاری کارخانه ذغال سنگ بازنشسته با لولههای زیرزمینی متراکم؛ صفر زمین موجود برای ذخیرهسازی بزرگمقیاس جدید.
راهحل:
- حداکثر استفاده از زیرساختهای موجود: یکپارچهسازی نقاط دسترسی شبکه اصلی برای نصب ۵۰ مگاوات/۱۰۰ مگاوات ساعت ذخیرهسازی LFP (بدون استفاده از زمین جدید).
- درج بهینه فضایی: ۳۰ واحد استاندارد ISO به ساختارهای کارخانه متروکه تجهیز شد.
مزایا: - مقیاسپذیری و ظرفیت: کاهش اوج سالانه = ۲۰۰٪ بار اوج محلی؛ ۱۰۰ مگاوات ساعت تامین انرژی برای صنایع حیاتی >۲ ساعت.
- بازدهی محیطی و اقتصادی:
- کاهش سالانه CO₂: ۷۵۰۰ تن (معادل ۳ میلیون لیتر سوخت صرفهجویی یا ۸۵+ هکتار جنگلزدن مجدد).
- درآمد سالانه >۱.۵ میلیون یورو از دلاربازی برق و خدمات تنظیم فرکانس شبکه.
