ما هو نظام تخزين طاقة البطارية (BESS)؟ 

فهم نظام تخزين طاقة البطارية (BESS)

أ نظام تخزين طاقة البطارية (BESS) يعد نظام BESS ابتكارًا رائعًا يساعدك على تخزين وتوزيع الطاقة في شكل كهرباء. إذن، كيف يعمل؟ تخيل البطارية المستخدمة في مصباح يدوي ولكن على نطاق أوسع بكثير. يستخدم نظام BESS البطاريات لتخزين الطاقة الكهربائية، والتي يمكنك استخدامها لاحقًا عند الحاجة إليها.

تتمثل فائدة نظام BESS في دمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية خلال فترات انخفاض الطلب (أوقات الذروة). عندما يزداد الطلب (أوقات الذروة)، يمكنك استخدام هذه الطاقة المخزنة لتقليل التكاليف وتحقيق الفوائد لنفسك.

مكونات نظام BESS

يتضمن نظام BESS عدة مكونات رئيسية تعمل معًا لتخزين الطاقة وتحويلها حسب الحاجة.

المكونات الرئيسية هي:

المكونات الإضافية

1. نظام تحويل الطاقة (PCS)، والمعروف أيضًا باسم العاكس ثنائي الاتجاه، يحول في المقام الأول الكهرباء المستمرة من خلايا البطارية إلى كهرباء مترددة والعكس صحيح. بالإضافة إلى ذلك، يلعب نظام PCS دورًا حاسمًا في التحكم في معدلات شحن وتفريغ البطارية بناءً على متطلبات الشبكة.
2. ال محول يعمل المحول على رفع أو خفض مستويات الجهد الكهربائي. في نظام تخزين طاقة البطارية، يكون المحول ضروريًا لمطابقة مستويات الجهد للتيار المتناوب الناتج مع متطلبات الشبكة الكهربائية أو الحمل المتصل. ومن خلال القيام بذلك، فإنه يضمن التكامل السلس والفعال لنظام تخزين طاقة البطارية مع النظام الكهربائي.
3. نظام اخماد الحرائق يضمن التشغيل الآمن ويمنع الحرائق الكهربائية.
4. التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)ينظم درجة الحرارة الداخلية للحصول على أداء مثالي للبطارية.

أنواع البطاريات المستخدمة في BESS

في هذا القسم، سنناقش أكثر أنواع البطاريات شيوعًا المستخدمة في BESS: بطاريات ليثيوم أيون, بطاريات التدفق، و بطاريات الرصاص الحمضية.

بطاريات ليثيوم أيون أصبحت البطاريات الليثيوم أيونية شائعة بشكل متزايد في السنوات الأخيرة بسبب كثافتها العالية للطاقة وعمرها الطويل ومعدل التفريغ الذاتي المنخفض نسبيًا. هذه البطاريات مناسبة تمامًا لتطبيقات BESS لأنها يمكنها تخزين كميات كبيرة من الطاقة في مساحة صغيرة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا عندما تكون المساحة محدودة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بمعدل شحن وتفريغ أسرع مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى، مما يسمح بكفاءة وأداء أفضل في BESS الخاص بك.

بطاريات التدفق تعد البطاريات المتدفقة خيارًا آخر لنظام BESS. تخزن هذه البطاريات الطاقة في شكل إلكتروليتات سائلة، مما يسمح بفصل سعة الطاقة وسعة الطاقة. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لبطاريات التدفق في قابليتها للتوسع - فببساطة عن طريق زيادة حجم خزانات الإلكتروليت، يمكنك زيادة سعة الطاقة الإجمالية للنظام. ومع ذلك، عادةً ما تكون كثافة طاقة بطاريات التدفق أقل من بطاريات الليثيوم أيون، والتي قد تتطلب مساحة أكبر للتركيب. من الجانب المشرق، تُعرف بطاريات التدفق بعمر دورة طويل وقدرتها على الشحن والتفريغ بشكل متكرر دون تدهور كبير.

أخيرا، بطاريات الرصاص الحمضية لقد تم استخدام البطاريات القابلة لإعادة الشحن في تطبيقات BESS لسنوات عديدة، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى انخفاض تكلفتها وتوافرها. تتمتع هذه البطاريات القابلة لإعادة الشحن بكثافة طاقة منخفضة نسبيًا مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون والبطاريات المتدفقة، ولكنها أيضًا موثوقة للغاية ويمكنها تحمل مجموعة واسعة من ظروف التشغيل. في حين أن بطاريات الرصاص الحمضية قد لا تكون الخيار الأمثل لكل تطبيق BESS نظرًا لحجمها ووزنها، إلا أنها لا تزال توفر خيارًا قيمًا وفعّالاً من حيث التكلفة لاحتياجات تخزين الطاقة المحددة.

كيف يعمل نظام BESS؟

باعتبارها حلاً مبتكرًا لتخزين الطاقة تلعب دورًا حاسمًا في تخزين وإدارة الكهرباء بكفاءة، فهي مصممة لتخزين وتوزيع الطاقة على شكل كهرباء، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في تطبيقات مثل شبكات الكهرباء والمركبات الكهربائية ومنشآت الطاقة الشمسية والمنازل الذكية.

عندما تقوم بالاستفادة من مصادر الطاقة المختلفة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، يقوم نظام BESS الخاص بك بالتقاط الكهرباء وتخزينها في بطاريات قابلة لإعادة الشحن. 

فيما يلي مخطط عام لكيفية عمل BESS:

1. توليد الطاقة: مصادر الطاقة المتجددة تنتج الكهرباء.
2. شحن البطاريات: يتم تخزين الطاقة الكهربائية في بطاريات BESS.
3. تفريغ البطاريات: عند الحاجة، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في البطاريات إلى الشبكة الكهربائية أو تطبيق آخر.
4. دعم التحميل: يساعد نظام BESS على توفير الطاقة الثابتة لشبكات الكهرباء من خلال إدارة التقلبات ودعم الطلب في أوقات الذروة.

من الأشياء التي يجب أن تعرفها أن نظام BESS مصمم لتحويل التيار المستمر (DC) من البطاريات إلى التيار المتردد (AC)، وهو النوع القياسي من الكهرباء المستخدمة في المنازل والشركات. يتم تحقيق هذا التحويل باستخدام العاكسات في نظام تخزين الطاقة. علاوة على ذلك، يمكن أن يعمل في الاتجاه المعاكس، وتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، لشحن البطاريات.

تطبيق BESS

دعونا نستكشف بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا وكيف يمكنها تحسين حياتك اليومية:

1. الطاقة الإحتياطية: يمكن أن يوفر لك نظام BESS مصدرًا موثوقًا للطاقة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو حالات الطوارئ. وهذا يضمن استمرار عمل أجهزتك وأجهزتك الأساسية، مما يمنحك راحة البال في المواقف غير المتوقعة.
2. حلاقة الذروة: يختلف استهلاكك للكهرباء على مدار اليوم، حيث يكون الطلب أعلى عادةً خلال ساعات الذروة. يتيح لك نظام BESS تخزين الطاقة خلال ساعات الذروة واستخدامها خلال فترات الطلب المرتفع، مما قد يساعدك في تقليل فاتورة الكهرباء وموازنة الحمل على الشبكة.
3. اتصال الشبكة: يمكن استخدام نظام BESS لدعم الشبكة من خلال توفير خدمات مثل تنظيم التردد ودعم الجهد وتسوية الأحمال. يساعد هذا في تحسين استقرار الشبكة ويقلل الحاجة إلى محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري.

الجوانب الاقتصادية لـ BESS

تكاليف التركيب

عند التفكير في نظام تخزين طاقة البطارية (BESS)، ستحتاج إلى وضع تكاليف التركيب في الحسبان. يمكن أن تختلف هذه التكاليف حسب حجم النظام وتعقيده. عادةً، تتطلب الأنظمة الأكبر حجمًا المزيد من الاستثمار، ولكن يمكن أن تلعب اقتصاديات الحجم دورًا في هذا، مما يجعل التكلفة لكل وحدة من سعة تخزين الطاقة أقل بالنسبة للأنظمة الأكبر حجمًا.

توليد الإيرادات

يمكن أن تولد BESS إيرادات بطرق مختلفة، بما في ذلك تقديم الخدمات لشبكة المرافق والمشاركة في أسواق الطاقة. على سبيل المثال، يمكن أن تقدم BESS الخاصة بك:

• خدمات تنظيم التردد: يمكن للبطاريات الاستجابة بسرعة لتقلبات تردد الشبكة، مما يساعد في الحفاظ على استقرار الشبكة وتحقيق إيرادات لك في هذه العملية.
• التحكيم في الطاقة: باستخدام نظام BESS، يمكنك شراء الطاقة عندما تكون الأسعار منخفضة وبيعها مرة أخرى إلى الشبكة عندما تكون الأسعار مرتفعة.
• تأجيل سعة الشبكة: من خلال استخدام نظام BESS الخاص بك للتخفيف من قيود الشبكة، يمكنك الحصول على تعويض عن تأخير الحاجة إلى ترقيات الشبكة.

يمكن أن تعوض هذه التدفقات من الإيرادات التكاليف الأولية وتساهم في ربحية استثمارك في BESS.

توفير فواتير الطاقة

إن تنفيذ نظام BESS قد يؤدي إلى توفير كبير في فواتير الطاقة الخاصة بك. وفيما يلي بعض الطرق التي يمكن أن يساعدك بها نظام BESS في توفير المال:

• حلاقة الذروة: يمكن لنظام BESS الخاص بك تخزين الطاقة خارج ساعات الذروة عندما تكون أسعار الطاقة منخفضة وتفريغها خلال ساعات الذروة عندما تكون أسعار الطاقة أعلى، مما يقلل من رسوم الطلب في أوقات الذروة.
• تحسين وقت الاستخدام: من خلال فهم معدلات الاستخدام حسب الوقت (TOU) الخاصة بمرافقك، يمكنك تحقيق أقصى استفادة من BESS الخاص بك عن طريق شحنه خلال فترات الأسعار المنخفضة والتفريغ خلال فترات الأسعار المرتفعة.
• التكامل المتجدد: إذا كان لديك مصدر للطاقة المتجددة، مثل الألواح الشمسية، فيمكن لنظام BESS تخزين الطاقة الزائدة لاستخدامها خلال الأوقات التي يكون فيها توليد الطاقة المتجددة منخفضًا أو غير موجود. يساعد هذا في تعظيم قيمة نظام الطاقة المتجددة لديك.

باختصار، تشمل الجوانب الاقتصادية لنظام BESS تكاليف التركيب وتوليد الإيرادات وتوفير فواتير الطاقة. ومن خلال النظر بعناية في هذه العوامل، يمكنك تحقيق أقصى استفادة من استثمارك في نظام BESS، والاستفادة في النهاية من انخفاض تكاليف الطاقة وزيادة تدفقات الإيرادات.

إجراءات السلامة لـ BESS

عند التعامل مع أنظمة تخزين طاقة البطاريات، من الضروري إعطاء الأولوية للسلامة لحماية الأشخاص والممتلكات. من خلال تنفيذ تدابير السلامة الصحيحة، يمكنك ضمان تشغيل نظام تخزين طاقة البطاريات بكفاءة مع التخفيف من أي مخاطر محتملة. فيما يلي بعض تدابير السلامة الرئيسية التي يجب وضعها في الاعتبار:

1. الموقع والتركيب المناسبين:تأكد من تثبيت نظام BESS الخاص بك ووضعه في مكان يتوافق مع لوائح السلامة وأفضل الممارسات. قد يتضمن ذلك مسافة كافية من الهياكل الأخرى أو الامتثال لإرشادات محددة من السلطات المحلية.
2. الإدارة الحراريةلتجنب ارتفاع درجة الحرارة، يجب توفير نظام قوي لإدارة الحرارة. ويشمل ذلك أجهزة استشعار درجة الحرارة وأنظمة التبريد والمراقبة المنتظمة للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثالية.
3. الحماية من الحرائق:تنفيذ تدابير الحماية من الحرائق مثل الحواجز المقاومة للحرائق وأنظمة إخماد الحرائق المناسبة، وخاصة في تركيبات BESS واسعة النطاق. بالإضافة إلى ذلك، تأكد من أن نظامك يتوافق مع قواعد السلامة من الحرائق المحلية.
4. الصيانة الدورية:قم بإجراء عمليات تفتيش وصيانة روتينية لضمان التشغيل الآمن لجهاز BESS الخاص بك. يتضمن ذلك فحص خلايا البطارية والاتصالات وأنظمة المراقبة بحثًا عن علامات التآكل أو التلف.
5. لافتات السلامة والملصقات:قم بوضع علامات واضحة على جميع المخاطر والتحذيرات المتعلقة بالسلامة حول تركيب نظام BESS الخاص بك، بما في ذلك المخاطر الكهربائية والمتعلقة بالحرائق. يساعد هذا في ضمان أن أي شخص يتفاعل مع النظام على دراية كاملة بالمخاطر المحتملة.
6. الاستعداد للطوارئ:ضع خطة استجابة للطوارئ، مع تحديد الأدوار والمسؤوليات والإجراءات بوضوح. يجب أن تتضمن هذه الخطة معلومات الاتصال في حالات الطوارئ، وطرق الهروب، وخطط التعامل مع أي مشكلات محتملة قد تنشأ مع نظام BESS الخاص بك.

صيانة وكفاءة نظام BESS

إن صيانة نظام تخزين طاقة البطارية أمر ضروري لضمان الأداء والكفاءة على المدى الطويل. تمامًا مثل أي نظام كهربائي آخر، الصيانة الدورية ويمكن أن يساعدك تحديث نظام BESS ومراقبته في تحديد المشكلات المحتملة والحفاظ على تشغيل النظام بسلاسة.

أحد الجوانب المهمة للصيانة هو التحقق من نظام إدارة البطارية (BMS)، مما يضمن سلامة وكفاءة نظام البطارية. من خلال مراقبة نظام إدارة البطارية، يمكنك تحسين تخزين الطاقة واستخدامها، وربما إطالة عمر البطاريات.

لضمان بقاء نظام BESS الخاص بك فعالاً، يجب عليك أيضًا أن تكون على دراية بعوامل مثل كثافة الطاقةيشير هذا إلى كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في بطارية لكل وحدة حجم أو كتلة. تعني كثافة الطاقة الأعلى عادةً نظام بطارية أصغر وأخف وزنًا، مما يجعل من السهل دمجه في تطبيقات مختلفة. ضع في اعتبارك أن كثافة الطاقة يمكن أن تؤثر على الكفاءة الإجمالية لجهاز BESS الخاص بك، لذا اختر البطاريات ذات كثافة الطاقة المناسبة لاحتياجاتك المحددة.

وهنا بعض نصائح عامة للصيانة لمساعدتك في الحفاظ على كفاءة نظام BESS الخاص بك وأدائه الجيد:

• فحص البطاريات والموصلات والمحطات الطرفية بحثًا عن علامات التآكل أو التلف.
• ينظف حجرة البطارية وأطرافها لمنع تراكم الأوساخ والحطام.
• شد أية اتصالات فضفاضة لضمان نقل الطاقة الأمثل.
• امتحان قم بفحص البطاريات بانتظام للتأكد من أنها تحتفظ بالشحنة وتعمل كما هو متوقع.
• شاشة درجة الحرارة والجهد والتيار للنظام للتأكد من أنه يعمل ضمن المعايير المقصودة.
• يستبدل أي مكونات تالفة أو ذات أداء ضعيف حسب الحاجة.

العلاقة بين الشبكات الصغيرة ونظام BESS

تخيل أنك تعيش في مجتمع يولد ويستهلك الكهرباء بنفسه. وهنا يأتي دور الشبكات الصغيرة. والشبكات الصغيرة عبارة عن شبكة طاقة صغيرة الحجم تربط بين مصادر الطاقة المحلية، مثل الألواح الشمسية، أو توربينات الرياح، أو مولدات الغاز، والأحمال الكهربائية المحلية. ويمكن تشغيلها بشكل مستقل أو بالاشتراك مع شبكة الطاقة الرئيسية، مما يوفر قدرًا أكبر من الموثوقية والمرونة.

يعد نظام تخزين الطاقة بالبطاريات أحد المكونات الرئيسية للشبكة الكهربائية الصغيرة. يخزن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات الطاقة في شكل كهرباء، والتي يمكن توزيعها عندما يبلغ الطلب ذروته أو عندما تكون مصادر الطاقة المتجددة غير متوفرة بشكل متقطع. يساعد هذا في ضمان بقاء إمدادات الكهرباء لديك مستقرة وغير منقطعة.

فوائد نظام BESS في الشبكات الصغيرة:

1. مزود الطاقة غير المنقطع (UPS): يعمل نظام BESS كنسخة احتياطية موثوقة لمنع انقطاع التيار الكهربائي والحفاظ على مصدر الطاقة عندما تكون الشبكة الرئيسية معطلة أو أثناء حالات الطوارئ مثل الكوارث الطبيعية.
2. استقرار الشبكة: من خلال الاستجابة الفورية لتقلبات الطلب على الطاقة، يساهم نظام BESS في إنشاء شبكة أكثر استقرارًا وكفاءة. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص عندما يتم دمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ذات المخرجات المتغيرة في الشبكة الصغيرة.
3. تحسين تكامل الطاقة المتجددة: يساعد نظام BESS على تسهيل إمدادات الطاقة من المصادر المتجددة المتقطعة، مما يسمح بالاستخدام الفعال للطاقة المتاحة وتقليل الحاجة إلى مولدات الوقود الأحفوري.
4. إدارة التحميل: من خلال تخزين الطاقة الزائدة خلال ساعات الطلب المنخفض وإطلاقها خلال فترات الطلب المرتفع، يساعد نظام BESS على تقليل الأحمال القصوى وتخفيف الضغط على الشبكة الرئيسية.

خدمات الشبكة وBESS

مع تغير احتياجات شبكة الطاقة واستمرار نمو مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، أصبحت أنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS) أداة أساسية للحفاظ على التشغيل الأمثل للشبكة. سيشرح هذا القسم كيف يمكن لأنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS) توفير خدمات قيمة للشبكة وتحسين جودة الطاقة ودعم موارد الطاقة الموزعة.

أولاً، دعونا نناقش خدمات الشبكة. خدمات الشبكة هي الأنشطة والحلول المختلفة التي تؤديها أنظمة تخزين طاقة البطاريات لدعم موثوقية واستقرار نظام الطاقة. وتشمل بعض الأمثلة تنظيم الترددات وموازنة الطاقة وتقليل ذروة الطلب. باستخدام BESS، يمكن للمرافق تخزين الطاقة الزائدة المنتجة خلال فترات انخفاض الطلب وإطلاقها عندما يكون الطلب مرتفعًا، مما يساعد في الحفاظ على إمداد طاقة متوازن على الشبكة.

نظرًا لأن الشبكة تتضمن المزيد مصادر الطاقة الموزعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يصبح من الضروري الحفاظ على جودة الطاقة. إن دمج كميات كبيرة من الطاقة المتجددة المتغيرة يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في جودة الطاقة، بما في ذلك تقلبات الجهد، والتشوهات التوافقية، واختلالات التردد. يمكن أن يساعد نظام BESS في التخفيف من هذه المشكلات عن طريق امتصاص أو تفريغ الطاقة حسب الحاجة، مما يضمن بقاء جودة الطاقة الإجمالية مستقرة.

من ناحية جودة الطاقةيمكن لنظام BESS أن يساعد في الحفاظ على جهد النظام وتردده، مما يقلل من خطر انقطاع التيار الكهربائي أو انخفاضه. على سبيل المثال، في حالة حدوث زيادة مفاجئة في الطلب أو انخفاض في توليد الطاقة المتجددة، يمكن لنظام BESS إطلاق الطاقة المخزنة لتثبيت الشبكة وتجنب الاضطرابات. هذه الاستجابة السريعة ضرورية لضمان إمداد موثوق به بالطاقة للمستهلكين.

الآن دعونا نفكر تكرار التنظيم. يعمل نظام الطاقة بتردد محدد، يتم صيانته لتوفير إمداد ثابت ومستمر من الكهرباء. عندما ينقطع التوازن بين العرض والطلب على الطاقة، يمكن لـ BESS التدخل. من خلال الشحن أو التفريغ السريع للطاقة، يساعد في التحكم في تردد النظام ومنع الانقطاعات المحتملة.

الأسئلة الشائعة

ما هي المكونات الرئيسية لنظام BESS؟

يشتمل نظام تخزين البطاريات عادةً على خلايا بطارية مرتبة في وحدات منظمة في سلاسل لتحقيق الجهد المستمر اللازم. غالبًا ما تسمى هذه السلاسل بالرفوف. ثم يتم توجيه مخرجات التيار المستمر المجمعة من الرفوف إلى نظام تحويل الطاقة (PCS)، وهو عبارة عن عاكس رباعي الأرباع يحول طاقة التيار المستمر إلى كهرباء مترددة قابلة للاستخدام.

كيف تساعد مرافق BESS في استقرار شبكة الطاقة؟

تلعب مرافق BESS دورًا حاسمًا في استقرار شبكة الطاقة. فهي توفر الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وتساعد في تسوية الأحمال، وتساعد في إدارة التقلبات في العرض والطلب على الكهرباء. من خلال الشحن والتفريغ السريع للطاقة، يمكن لمرافق BESS الحفاظ على استقرار الشبكة وموثوقيتها في مواقف مثل التغيرات المفاجئة في توليد الطاقة المتجددة أو ارتفاعات الطلب غير المتوقعة.

ما هي الفوائد الرئيسية لتطبيق نظام BESS؟

يوفر تنفيذ نظام تخزين الطاقة بالبطاريات العديد من الفوائد الرئيسية، بما في ذلك تحسين استقرار الشبكة وموثوقيتها، وزيادة استخدام مصادر الطاقة المتجددة، وتقليل الاعتماد على محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري، وتوفير التكاليف المحتملة من خلال التحكيم في الطاقة وخفض رسوم ذروة الطلب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لتقنية BESS توفير طاقة احتياطية أثناء حالات الطوارئ، مما يساعد على تقليل تأثير انقطاع التيار الكهربائي.

من هم بعض كبار مصنعي تكنولوجيا BESS؟

هناك العديد من الشركات المصنعة في سوق تقنية BESS، ومن بين اللاعبين الرئيسيين Tesla وLG Chem وSamsung SDI وPanasonic وDeye، وغيرها. تقدم هذه الشركات المصنعة مجموعة من منتجات وحلول تخزين طاقة البطاريات، والتي تلبي احتياجات وتطبيقات مختلفة في قطاع الطاقة المتجددة. من خلال مقارنة عروض هذه الشركات المصنعة الرائدة، يمكنك العثور على الحل المناسب لاحتياجات تخزين الطاقة الخاصة بك.