تحتل مسارات تكنولوجيا تخزين الطاقة المركزية والسلسلة مواقع مهمة في مجال تخزين الطاقة الحالي، ولكل منها مزايا وعيوب فريدة ومناسبة لسيناريوهات التطبيقات المختلفة.
طريق تكنولوجيا تخزين الطاقة المركزية
الميزات والمزايا
منطق التحكم البسيط: يتم توصيل حزم البطاريات الخاصة بنظام تخزين الطاقة المركزي مباشرة في سلسلة، ومن ثم يتم توصيل حزم متعددة بالتوازي مع عاكس كبير (PCS) على جانب التيار المستمر، مما يجعل الإدارة والصيانة أسهل.
انخفاض تكلفة النظام: نظرًا لبنيته البسيطة نسبيًا، فإن تكاليف الاستثمار والصيانة الأولية منخفضة، خاصة في عمليات الشراء واسعة النطاق لتقليل التكاليف بشكل أكبر.
من السهل تحقيق جدولة واسعة النطاق: يمكنها تحقيق التوازن الفعال بين العرض والطلب لشبكة الطاقة، وتحسين جودة الكهرباء واستقرارها، وهي مناسبة لتخزين الطاقة على جانب الشبكة ودعم محطات الطاقة المتجددة واسعة النطاق.
فوائد اقتصادية كبيرة: من خلال الإدارة المركزية، تم تخفيض تكاليف المعدات والتشغيل، مما يدل على مزايا اقتصادية كبيرة.
عيب
تأثير البرميل: يعتمد العمر الإجمالي للنظام على الحلقة الأضعف، حيث تؤثر وحدة البطارية الأسوأ أداءً على كفاءة النظام بأكمله.
مشكلة الدوران بين المجموعات: تحتوي مجموعات البطاريات المختلفة على أعماق تفريغ غير متناسقة، مما يؤدي إلى ظواهر الدوران والتأثير على كفاءة الشحن والتفريغ.
التحدي الأمني: يؤدي تشكل التيارات المتداولة بين مجموعات البطاريات المتوازية إلى زيادة خطر الشحن الزائد لخلايا البطارية، مما يشكل تهديدًا للسلامة.
التعقيد العالي للتشغيل والصيانة: عندما يواجه النظام مشاكل، عادة ما يحتاج المصنعون إلى إرسال موظفين فنيين إلى الموقع لتصحيح الأخطاء والصيانة، مما قد يؤدي إلى إطالة وقت التوقف عن العمل وزيادة تكاليف التشغيل والصيانة.
أمثلة التطبيق
وبأخذ مشروع Huaneng Huangtai 100MW/200MWh كمثال، فإن هذه هي أول محطة طاقة لتخزين الطاقة على نطاق واسع في الصين تتبنى بنية PCS مركزية، مما يدل على إمكانات الحلول المركزية في تخزين طاقة الشبكة ودعم الطاقة المتجددة على نطاق واسع.
مسار تكنولوجيا تخزين الطاقة من نوع السلسلة
الميزات والمزايا
مرونة قوية: تتكون كل وحدة من عدة وحدات تخزين طاقة ذات سعة أصغر، ولها وظائف تحكم وإدارة مستقلة، ويمكن تهيئتها بمرونة وفقًا لأنماط توليد واستهلاك الطاقة المختلفة.
تحسين كفاءة النظام: تحقيق إدارة مجموعة واحدة، وتحسين التوازن وكفاءة الشحن والتفريغ لحزم البطاريات.
موثوقية عالية وسهولة الصيانة: في حالة حدوث عطل، يمكنه تحديد موقع مجموعة واحدة بدقة دون التأثير على تشغيل الخزانات الأخرى، مما يقلل من خطر إيقاف تشغيل النظام بشكل عام.
سلامة أعلى: تجنب تأثير التيارات المتداولة وتحقيق عزل الأخطاء واعتماد نظام إدارة حراري فعال لضمان توحيد درجة الحرارة بشكل جيد وعمر بطارية طويل.
عيب
تعد طريقة التكامل معقدة نسبيًا: مقارنة بالتكامل المركزي وتصحيح الأخطاء القائم على السلسلة، فهي أكثر تعقيدًا لأن كل وحدة تخزين طاقة تحتاج إلى تكوين دقيق لضمان استقرار النظام.
زيادة تكلفة النظام: نظرًا لاستخدام المزيد من أجهزة التحسين وأجهزة المراقبة، تكون التكلفة الإجمالية أعلى.
أمثلة التطبيق والمعلمات
يعد مشروع تخزين الطاقة الشمسية بقدرة 3MW/6MWh في Linyang، Dezhou، Shandong حالة نموذجية لاستخدام حلول تخزين الطاقة المتسلسلة. لا يعمل هذا المشروع على تحسين قدرة النظام على التكيف واقتصاده فحسب، بل يثبت قيمته أيضًا في أنظمة الطاقة الموزعة.
أداء التطبيق لمسارين تكنولوجيين على جانب الشبكة وجانب المستخدم وسيناريوهات محددة أخرى
تخزين الطاقة على جانب الشبكة
تخزين الطاقة المركزية
التطبيق على نطاق واسع وفعالية التكلفة: تهيمن تقنية تخزين الطاقة المركزية على تخزين الطاقة على جانب الشبكة نظرًا لسعة الجهاز الفردي الكبيرة، والهيكل المدمج، وسهولة تحقيق تخصيص الطاقة على نطاق واسع.
على سبيل المثال، يمكنها تحقيق التوازن الفعال بين علاقة العرض والطلب لشبكة الطاقة، وتحسين جودة واستقرار الكهرباء، خاصة في مجال دعم تخزين الطاقة في محطات الطاقة الكبيرة للطاقة المتجددة.
دراسة حالة: يعد مشروع Huaneng Huangtai بقدرة 100 ميجاوات/200 ميجاوات في الساعة مثالًا نموذجيًا، والذي يستخدم بنية PCS مركزية لدعم احتياجات تخزين الطاقة على مستوى الشبكة.
تخزين الطاقة من نوع السلسلة
المرونة والموثوقية: على الرغم من أن تخزين الطاقة المركزي أكثر شيوعًا في مجال التخزين واسع النطاق، إلا أنه مع تطور التكنولوجيا، يتغلغل تخزين الطاقة من النوع الخيطي تدريجيًا في هذا المجال. ويسمح تصميمه المعياري بمعالجة أكثر مرونة للتضاريس المعقدة وتخطيطات الطاقة المشتتة، مع تقليل وقت توقف النظام بشكل عام بسبب الرياح.
الاتجاه الناشئ: لقد نجحت بعض أنظمة تخزين الطاقة الجديدة من نوع الشبكة المتصلة بالسلسلة في اجتياز التقييم الفني وهي مناسبة لسيناريوهات التطبيقات المختلفة مثل شبكات الطاقة القوية وشبكات الطاقة الضعيفة والشبكات خارج الشبكة، مما يشير إلى أن هذه التكنولوجيا تتجه نحو تطبيقات واسعة النطاق.
تخزين الطاقة من جانب المستخدم
تخزين الطاقة المركزية
قابلية التطبيق المحدودة: بالنسبة لجانب المستخدم، يحتوي تخزين الطاقة المركزي على عدد قليل نسبيًا من السيناريوهات القابلة للتطبيق نظرًا للحجم الكبير لجهاز واحد، وصعوبة النقل العالية، ومتطلبات موقع التثبيت الصارمة. بالإضافة إلى ذلك، يجب تنفيذ عملية التوسيع أو تجديد الطاقة على أساس مقصورة على حدة، وهو أقل مرونة.
الاعتبارات الاقتصادية: على الرغم من أن تكلفة الاستثمار الأولية منخفضة نسبيًا، إلا أنها ليست فعالة من حيث التكلفة بالنسبة لصغار المستخدمين لأنه بمجرد حدوث عطل، يجب إغلاق النظام بأكمله للفحص، مما يزيد من وقت وتكاليف التشغيل والصيانة.
تخزين الطاقة من نوع السلسلة
تم اعتماده على نطاق واسع: في المقابل، تم استخدام تخزين الطاقة من النوع الخيطي على نطاق واسع في المجالات المنزلية والتجارية. إنه ذو حجم خزانة مفردة صغير، مما يجعل من السهل النقل والتركيب، ويمكنه بسهولة ضبط قوة النظام وقدرته وفقًا للاحتياجات الفعلية.
المزايا واضحة: هذه التكنولوجيا لا تدعم فقط خلط البطاريات القديمة والجديدة، ولكن أيضًا يمكن توسيعها بمرونة وفقًا للمواقف الفعلية، مما يجعلها مناسبة جدًا للتطبيقات الموزعة مثل الخلايا الكهروضوئية على أسطح المنازل، ومحطات الطاقة الصغيرة لتخزين الطاقة، وما إلى ذلك.
سيناريوهات التطبيق المحددة
مزايا تخزين الطاقة المعتمد على السلسلة في أنظمة الطاقة الموزعة: في أنظمة الطاقة الموزعة مثل مجمعات الكربون الخالية من الكربون وتوزيع الطاقة الجديدة وتخزينها، يمكن تكوين تخزين الطاقة المعتمد على السلسلة بدقة وفقًا لأنماط توليد واستهلاك الطاقة المختلفة، مما يحسن الكفاءة والموثوقية من النظام. فهو يحقق إدارة محسنة لوحدات تخزين الطاقة الفردية، وبالتالي مطابقة أفضل للتغيرات في الطلب المحلي على الطاقة.
السلامة والاستقرار: يتم التحكم في كل مجموعة بطارية بشكل فردي للشحن والتفريغ، وتجنب تأثير التيارات المتداولة، وتحقيق عزل الأخطاء، وضمان التشغيل المستقر للنظام على المدى الطويل.
تضاريس معقدة وتخطيط متفرق
القدرة على التكيف القوية: سواء في المناطق الجبلية أو المناطق الحضرية الهامشية، يمكن لتخزين الطاقة من النوع الخيطي أن يتكيف بشكل جيد مع البيئات الجغرافية المعقدة والمتغيرة. وحتى في حالة حدوث عطل في بعض وحدات تخزين الطاقة، يمكن للوحدات المتبقية الاستمرار في العمل، مما يقلل من المخاطر الإجمالية لإيقاف تشغيل النظام.
