حلول تخزين البطاريات السكنية: تمكين إدارة الطاقة الذكية لنظم الطاقة الشمسية المنزلية
حلول تخزين البطاريات السكنية: تمكين إدارة الطاقة الذكية لنظم الطاقة الشمسية المنزلية
أ. الاحتياجات الأساسية والخلفية
مع انتشار الأنظمة الكهروضوئية الموزعة، تواجه الأسر ثلاثة تحديات رئيسية في الاستهلاك الذاتي:
عدم التوافق الزمني: ذروة إنتاج الطاقة الشمسية (خلال النهار) لا تتوافق مع ذروة استهلاك الأسر (في المساء).
قيود الشبكة: بعض المناطق تفرض قيودًا على حصص التغذية الزائدة أو لديها تعريفات شراء منخفضة.
قوة القدرة على الصمود: خطر انقطاع التيار الكهربائي خلال الأحوال الجوية القاسية أو فشل الشبكة.
تعالج أنظمة تخزين البطاريات السكنية (RBS) هذه المشكلات من خلال نهج متكامل "الطاقة الشمسية + التخزين"، مما يتيح نقل الوقت للطاقة ويزيد من كفاءة الطاقة الذاتية للأسر.
ث. قيمة الحل الأساسي
تحسين الاقتصاد
تقليل الذروة / ملء الفجوات (التقليب): تخزين الطاقة الشمسية الرخيصة أثناء النهار لاستبدال الطاقة الكهربائية عالية التكلفة في المساء.
مثال: يمكن أن تتجاوز فروقات أسعار استخدام الوقت (TOU) في كاليفورنيا 0.25 دولارًا لكل كيلوواط ساعة، مما يسمح بتحقيق وفورات سنوية في فواتير الكهرباء تزيد عن 800 دولار.
زيادة معدل الاستهلاك الذاتي: يرتفع الاستهلاك الذاتي العادي للطاقة الشمسية من حوالي 30% إلى أكثر من 80%.
تقليل رسوم الطلب: يتجنب المستخدمون التجاريون والصناعيون التعريفات القائمة على الذروة.
تعزيز موثوقية الطاقة
الطاقة الاحتياطية التلقائية (وظيفة UPS): التحويل السلس إلى الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاعات الشبكة.
يدعم الأحمال الحرجة (الإضاءة، الثلاجات، معدات الشبكات) لمدة تزيد عن 4-12 ساعة.
مصدر الطاقة في حالات الطوارئ: يوفر قوة صمود الطاقة أثناء الأحداث الجوية القاسية.
دعم الشبكة والتناغم
مشاركة محطة الطاقة الافتراضية (VPP): تحقيق إيرادات إضافية بتوفير خدمات الشبكة.
تثبيت الشبكة: يساعد في موازنة تقلبات الشبكة، مما يسمح بزيادة نسبة الطاقة المتجددة.
ج. تركيب النظام الفني
المكون |
وصف الوظيفة |
الخيارات التقنية الرئيسية |
بطارية تخزين الطاقة |
وحدة تخزين الطاقة الرئيسية |
ليثيوم أيون (LFP - LiFePO₄ غالب، >95% من الحصة) |
المستحث الهجين |
تحويل DC/AC وتحكم النظام |
DC من الألواح الشمسية → DC/AC للتخزين → AC للأحمال |
نظام إدارة الطاقة (EMS) |
النواة الذكية للتوزيع |
خوارزميات الذكاء الاصطناعي تحسّن استراتيجيات الشحن والإفراز بناءً على: |
منصة المراقبة |
التحكم المرئي والتقارير |
تطبيق الهاتف المحمول للمشاهدة الفورية: |
د. مثال على التكوين النموذجي (بناءً على 5 كيلوواط PV + 10 كيلوواط ساعي تخزين)
المعلمة |
مثال على التكوين (مثل Tesla Powerwall 2) |
فائدة المستخدم |
سعة التخزين |
10 كيلوواط ساعي |
تغطي الحمل الأساسي للمساء لأسرة من 4 أفراد |
كفاءة الرحلة الدائرية |
>90% (AC-AC) |
خسارة الطاقة أثناء التخزين والإفراز <10% |
الطاقة الاحتياطية |
5 كيلوواط مستمر / 7 كيلوواط ذروة |
يدعم تشغيل الأجهزة ذات الطاقة العالية (مثل وحدات التكييف) |
فترة الاسترداد |
6-8 سنوات (مثل ألمانيا وأستراليا - المناطق ذات التعريفات العالية) |
تقل هذه الفترة باستمرار مع زيادة أسعار الكهرباء |
تقليل الكربون |
2.5-3 طن/سنة CO₂e |
مكافئ لزراعة حوالي 120 شجرة/سنة |
هـ. توصيات التنفيذ الرئيسية
أساسيات تصميم النظام
اختيار البطارية: اعطي الأولوية لبطاريات LFP (الأمان، العمر الطويل).
تحديد السعة: سعة التخزين ≈ 30-50% من استهلاك الكهرباء اليومي المتوسط.
المستحث الهجين: تأكد من توافقه مع الأنظمة الشمسية الحالية والحاجات المستقبلية للتوسع.
الأمان والامتثال
معايير الشهادات: UL9540 (الولايات المتحدة)، IEC62619 (الدولية)، GB/T36276 (الصين).
متطلبات التركيب: جدران مقاومة للحريق/تهوية كافية/تحكم في درجة الحرارة (تقييد الطاقة >35°C).
موافقة الربط بالشبكة: يجب الالتزام بلوائح التقنية المحلية للربط بالشبكة.
و. نظرة عامة على السوق والاتجاهات
انخفاض التكاليف: كان متوسط سعر التخزين السكني العالمي 298 دولارًا لكل كيلوواط ساعة في عام 2023 (↓82% مقارنة بعام 2015).
محركات السياسة: الدعم في الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة (مثل ائتمان ضريبة ITC بنسبة 30% في الولايات المتحدة).
تطور التكنولوجيا:
▶ بطاريات أيون الصوديوم (بديل أقل تكلفة)
▶ التكامل بين الطاقة الشمسية والتخزين وشحن السيارات الكهربائية (V2H - السيارة إلى المنزل)
▶ تداول الطاقة باستخدام تقنية البلوكتشين (بيع الكهرباء بين الأقران)
