
Ⅰ. خلفية المشكلة
في محطات الطاقة الشمسية، تمثل المحولات الصاعدة المعبأة في حاويات (والتي تُعرف بـ "PV transformers") حوالي 8% إلى 12% من إجمالي استثمارات المعدات، بينما تتجاوز خسائرها 15% من الخسائر الإجمالية للمحطة. غالبًا ما تتجاهل الطرق التقليدية للاختيار التكلفة الكلية للحياة (LCC)، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية خفية.
Ⅱ. التحديات الاقتصادية الأساسية
- التكلفة الأولية العالية
• رفع كبير في الأسعار للعتاد المستورد عالي الجودة؛ بدائل محلية لا تزال غير مثلى.
- خسائر فائضة في الحمل والحمل الفارغ
• يمكن أن تصل الخسائر السنوية من الطاقة الناتجة عن المحولات غير الفعالة إلى 0.5% إلى 1.2% من إجمالي الكهرباء المنتجة.
- تكاليف صيانة غير قابلة للتحكم
• تؤدي الأعطال المتكررة إلى خسائر بسبب التوقف عن العمل؛ تتضاعف تكاليف الإصلاح في المناطق النائية.
- استخدام السعة منخفض
• يسبب التصميم الزائد تشغيلًا طويل الأمد تحت حمل خفيف وانخفاض الكفاءة.
Ⅲ. حلول تحسين الاقتصاد
- استراتيجية تحديد الحجم بدقة: تجنب الزيادة في السعة
• نموذج التوافق الديناميكي للسعة
يستخدم بيانات الإشعاع المحلية + نسبة التيار المباشر إلى التيار المتردد (عادةً 1.1-1.3) لحساب معدل الحمل الأمثل للمحول (موصى به 75%-85%).
مثال: استبدلت محطة بقدرة 100 ميجاوات المحولات التقليدية بسعة 160 ميجافولت أمبير بمعدات خاصة بالطاقة الشمسية بسعة 120 ميجافولت أمبير، مما أدى إلى تقليل الاستثمار الأولي بمقدار ¥2.2 مليون مع الحفاظ على خسائر الحمل.
• تحسين مستوى الجهد
استخدام 35 كيلوفولت (مقابل 33 كيلوفولت) للجهد المتوسط يقلل من تكاليف الكابلات بنسبة 7%-10% ويقلل من تكاليف الشراء للمعدات المحلية.
- تكنولوجيا السيطرة على الخسائر: جوهر تقليل التكلفة الكلية للحياة
• مواد ذات خسائر منخفضة
تقلل المحولات ذات النواة غير البلورية من الخسائر في الحمل الفارغ بنسبة 60%-80%. رغم أن التكلفة الأولية أعلى بنسبة 15%-20%، إلا أن العائد على الاستثمار يتم تحقيقه خلال 3-5 سنوات (حسب ¥0.4/كيلوواط ساعة).
• تعديل السعة الذكي
تمكن مفاتيح التحويل أثناء التشغيل (OLTC) من وضع السعة المنخفضة خلال فترات الإشعاع المنخفض، مما يقلل من الخسائر في الحمل الفارغ بأكثر من 40%.
- التناغم بين التوطين والتوحيد
• استبدال المكونات الأساسية المحلية
اعتماد شرائح البلورات النانوية المنتجة محليًا (رخيصة بنسبة 30% من شركة هيتاشي ميتالز) وأنظمة صب الراتنج الايبوكسي.
• التصميم الوحدوي
محطات الطاقة الشمسية الذكية المصنعة مسبقًا (محولات متكاملة، وحدات الحلقة الرئيسية، أنظمة الرصد) تقلل من تكاليف التركيب على الموقع بنسبة 20% وتقصير الجدول الزمني بـ 15 يومًا.
- نظام الصيانة الذكي: تقليل التكاليف الخفية
• أجهزة الرصد عبر الإنترنت
تعقب درجة حرارة الزيت، الانبعاث الجزئي، وتوجيه تيار القلب بشكل فعلي يحسن دورة الصيانة، مما يقلل من التوقف غير المتوقع.
البيانات: تزيد التشخيص الذكي من MTBF إلى 12 سنة وتقلل من تكاليف O&M بنسبة 35%.
• المشاركة في الاستجابة لطلب الشبكة
تعديل مفاتيح المحول لتوفير الدعم الجهد يولد دخلًا من الخدمات المساعدة للشبكة (¥30-80/ميجاوات·حدث).
- تطبيقات الرافعة المالية
• أدوات التمويل الأخضر
استخدام القروض الخضراء الرخيصة (10%-15% أقل من معدلات المرجع) لشراء المعدات بكفاءة.
• عقود الأداء الطاقي (EPC)
تضمن الشركات الموردة حدود الكفاءة، وتقوم بتعويض الفجوة في تكاليف الكهرباء إذا لم تتحقق.
Ⅳ. التكميل الاقتصادي (حالة محطة 100 ميجاوات)
|
العنصر
|
الحل التقليدي
|
الحل المحسّن
|
الفائدة السنوية
|
|
الاستثمار الأولي
|
¥12 مليون
|
¥9.8 مليون
|
توفير ¥2.2 مليون
|
|
خسائر الحمل الفارغ
|
45 كيلوواط
|
18 كيلوواط (النواة غير البلورية)
|
توفير ¥230 ألف/سنة
|
|
خسائر الحمل (75% من الحمل)
|
210 كيلوواط
|
190 كيلوواط (اللف بالألومنيوم)
|
توفير ¥160 ألف/سنة
|
|
تكاليف O&M
|
¥500 ألف/سنة
|
¥320 ألف/سنة
|
توفير ¥180 ألف/سنة
|
|
فترة الاسترداد
|
—
|
2.8 سنة
|
>22% IRR
|