في ظل خلفية تحول الطاقة العالمية والسعي العاجل لتحقيق أهداف الحياد الكربوني،-واجه مصنع تصنيع متوسط الحجم متخصص في معالجة المكونات الدقيقة العديد من معضلات الطاقة البارزة التي أدت إلى تقييد تطويره-عالي الجودة. وباعتبارها مؤسسة إنتاج متواصل على مدار 24-ساعة، فقد تم تجهيز المصنع بعدد كبير من معدات المعالجة الدقيقة عالية الطاقة، مما أدى إلى حمل كهربائي يومي مستقر وعالي يبلغ 350-400 كيلووات، مع وصول الحمل الأقصى إلى 500 كيلووات أثناء ساعات العمل النهارية. وفي الوقت نفسه، نفذت المنطقة سياسة أسعار-استخدام الكهرباء-مع وجود فجوة كبيرة بين فترات الذروة وفترات الوادي، مما يجعل تكاليف الكهرباء المرتفعة-وقت الذروة عبئًا ثقيلًا على تشغيل المؤسسة. باعتبارها مؤسسة موجهة نحو التصدير-، واجهت أيضًا ضغوطًا عاجلة لتحسين نسبة استخدام الكهرباء الخضراء للامتثال لسياسات تعريفة الكربون الخارجية الصارمة بشكل متزايد (مثل الاتحاد الأوروبي CBAM) والحفاظ على القدرة التنافسية في السوق. بالإضافة إلى ذلك، فرضت إدارة الشبكة المحلية قيودًا صارمة على توصيل الشبكة الكهروضوئية الموزعة، مما يتطلب استهلاك جميع الكهرباء المولدة من الطاقة الكهروضوئية في الموقع دون أي تدفق عكسي إلى الشبكة، مما جعل من الصعب استخدام فائض الطاقة النظيفة وتقليل العائد الاستثماري للمشاريع الكهروضوئية المحتملة. ولمعالجة نقاط الضعف هذه بشكل شامل، قررت المحطة اعتماد حل الطاقة الذكي المتكامل "الخلايا الكهروضوئية (PV) + تخزين الطاقة + نظام إدارة الطاقة (EMS)"، بهدف تحقيق خفض التكلفة وتحسين الكفاءة والتحول الأخضر.
I. تكوين الحل والنظام
ولاستهداف الاحتياجات الفعلية للمحطة، اعتمد المشروع خطة تكوين مخصصة مع تقسيم واضح للعمل وتنسيق فعال بين الوحدات:
النظام الكهروضوئي: تم تكوين مجموعة كهروضوئية موزعة بقدرة 500 كيلووات، تتألف من 20 مجموعة من محولات الطاقة الكهروضوئية عالية الكفاءة بقدرة 25 كيلووات، والتي يمكنها توليد الكهرباء الخضراء بشكل ثابت خلال النهار، مما يوفر مصدرًا موثوقًا للطاقة النظيفة لإنتاج المحطة.
نظام تخزين الطاقة: تم تركيب مجموعتين من خزانات تخزين الطاقة الصناعية والتجارية بقدرة 125 كيلووات/261 كيلووات في الساعة، بسعة تخزين إجمالية للطاقة تبلغ 522 كيلووات في الساعة وإجمالي طاقة تفريغ تبلغ 250 كيلووات. تعتمد الخزانات بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، التي تتميز بالسلامة العالية ودورة الحياة الطويلة، والتي يمكن أن تلبي احتياجات التشغيل المستمر للمصنع.
الإدارة الذكية EMS: تم توصيل جميع المحولات الكهروضوئية وخزائن تخزين الطاقة الموجودة في الموقع-بشكل موحد بنظام EMS رئيسي، والذي يتولى وظائف التحكم والتوزيع الأساسية. ويمكنه -مراقبة حمل المحطة في الوقت الفعلي، وتوليد الطاقة الكهروضوئية، وسعة تخزين الطاقة، والتحكم في مخرجات الطاقة الكهروضوئية لتجنب تدفق الطاقة العكسي، وصياغة إستراتيجيات الشحن-الذكية للتفريغ بناءً على أسعار الوقت-ل-الاستخدام، وتوفير وظائف حماية متعددة مثل التحميل الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة-، وانخفاض الجهد الكهربي لضمان التشغيل الآمن والمستقر للنظام بأكمله.
ثانيا. آلية التشغيل والتأثيرات العملية
1. آلية التشغيل الذكية
حقق نظام إدارة الطاقة (EMS) إدارة محسنة للطاقة من خلال جدولة علمية: خلال فترة أسعار الكهرباء في الوادي (ليلاً)، تم شحن نظام تخزين الطاقة باستخدام طاقة الشبكة منخفضة التكلفة؛ أثناء النهار، عندما يكون توليد الطاقة الكهروضوئية كافيًا، يتم استخدام الكهرباء المولدة لأول مرة في الإنتاج في-الموقع، ويتم تخزين الطاقة الفائضة في نظام تخزين الطاقة؛ خلال فترة ذروة أسعار الكهرباء (ساعات العمل النهارية)، يتم تفريغ نظام تخزين الطاقة لتوفير الطاقة اللازمة للإنتاج، واستبدال طاقة الذروة للشبكة ذات التكلفة العالية-، وبالتالي تعظيم الفوائد الاقتصادية لاستخدام الطاقة.
2. تأثيرات عملية ملحوظة
منذ أن تم تشغيل المشروع بشكل مستقر، فقد حقق فوائد اقتصادية وبيئية وتشغيلية ملحوظة، وحل بشكل فعال معضلات الطاقة في المحطة:
الفوائد الاقتصادية: تم تخفيض تكاليف الكهرباء في المحطة بنسبة 28% مقارنة بالسابق، مما يوفر أكثر من مليون يوان من تكاليف الكهرباء سنويًا، وتبلغ فترة استرداد الاستثمار للمشروع بأكمله حوالي 4.5 سنوات فقط، مع جدوى اقتصادية قوية.
الفوائد البيئية: يولد النظام الكهروضوئي حوالي 600 ألف كيلووات ساعة من الكهرباء الخضراء سنويًا، بمعدل استخدام يزيد عن 98%، بما يتوافق تمامًا مع سياسات الشبكة. وزاد معدل استخدام الكهرباء الخضراء السنوي للمحطة من 0 إلى 35%، مما أدى إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 480 طنًا كل عام، مما ساعد المؤسسة على الوفاء بمسؤوليتها الاجتماعية المتمثلة في الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات.
الفوائد التشغيلية: يعمل نظام تخزين الطاقة كمصدر طاقة احتياطي موثوق به، والذي يمكنه التبديل بسرعة إلى وضع التفريغ خلال 0.1 ثانية في حالة تقلبات جهد الشبكة أو انقطاع التيار الكهربائي على المدى القصير-، مما يضمن التشغيل المستمر لخط الإنتاج وتجنب الخسائر الاقتصادية الناجمة عن إيقاف تشغيل الإنتاج.
ثالثا. أهمية المشروع
لا يعد هذا المشروع مجرد ممارسة ناجحة للمصنع لحل معضلات الطاقة الخاصة به وتحقيق تطوير عالي الجودة-ولكن له أيضًا أهمية توضيحية وقيمة ترويجية هامة للتحول إلى صفر-من الكربون في الصناعة التحويلية بأكملها:
وهو يوفر حلاً قابلاً للتكرار لمصانع التصنيع التي تواجه قيودًا على الاتصال بالشبكة وتكاليف الطاقة المرتفعة، مما يكسر عنق الزجاجة في التطبيقات الكهروضوئية الموزعة في المجالات الصناعية والتجارية.
فهو يضع معيارًا عمليًا للمؤسسات الصناعية الصغيرة والمتوسطة-لتنفيذ تحول كربوني صفري- باستثمار معقول، وفترة استرداد قصيرة، وفوائد ملحوظة.
فهو يشجع التكامل المتعمق- بين الطاقة النظيفة وإنتاج التصنيع، ويوجه المزيد من المؤسسات للتحرك نحو التنمية الخضراء والذكية، ويساهم بشكل إيجابي في تحقيق هدف حياد الكربون العالمي.