تُستخدم أنظمة تخزين الطاقة المنزلية بشكل أساسي في نقل الطاقة وتوزيعها واستهلاكها، في حين تُستخدم أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية بشكل أساسي في توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها واستهلاكها.
1. استهلاك الكهرباء
نوع المنتج: نظام تخزين الطاقة المنزلية, نظام تخزين الطاقة الصناعية والتجارية.ووظائفها هي كما يلي:
التوليد الذاتي والاستخدام الذاتي للطاقة الجديدة: يُشكّل نظام تخزين الطاقة ونظام الطاقة الكهروضوئية الموزعة نظام تخزين كهروضوئي من جانب المستخدم. خلال فترة ذروة توليد الطاقة الكهروضوئية، تُخزّن الطاقة الفائضة وتُطلق خلال فترة ذروة أسعار الكهرباء، مما يُخفّض نفقات فاتورة الكهرباء للمستخدم ويُخفّض تكلفة الكهرباء.
التحكيم في فرق أسعار الكهرباء في ذروة الوادي: في سوق الطاقة الذي يطبق أسعار الكهرباء في ذروة الوادي، يتم فرض رسوم على نظام تخزين الطاقة بأسعار كهرباء منخفضة وتفريغها بأسعار كهرباء عالية لتحقيق التحكيم في فرق أسعار الكهرباء في ذروة الوادي وخفض تكاليف الكهرباء؛
إدارة تكلفة السعة: في الدول والمناطق التي تطبق تسعيرة كهرباء ثنائية، يُقصد بسعر الكهرباء المُحتسب بناءً على حجم الكهرباء الفعلي المُستهلَك، ويعتمد سعر السعة بشكل أساسي على القيمة القصوى لاستهلاك الطاقة الكهربائية للمستخدم. تشير إدارة تكلفة السعة إلى استخدام المستخدمين لأنظمة تخزين الطاقة لتقليل استهلاك الطاقة الأقصى، وبالتالي خفض تكاليف السعة.
النسخ الاحتياطي للطاقة في حالات الطوارئ: عند انقطاع التيار الكهربائي، يمكن لنظام تخزين الطاقة توفير الطاقة المخزنة للمستخدمين، وتجنب انقطاع التيار الكهربائي أثناء عملية إصلاح الخطأ لضمان إمداد الطاقة دون انقطاع للأحمال المهمة وتجنب الخسائر ذات الصلة.
2. روابط النقل والتوزيع
تتضمن أنواع تطبيقات تخزين الطاقة أنظمة تخزين الطاقة المنزلية وأنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، ووظائفها هي كما يلي:
1) خدمة مساعدة لتنظيم تردد الشبكة لنظام تخزين الطاقة المنزلية:
يتم تحقيق تأثير تنظيم تردد الشبكة من خلال التحكم في شحن وتفريغ نظام تخزين الطاقة، مما يوفر خدمة مساعدة للشبكة؛ تطبيق محطة الطاقة الافتراضية VPP: التحكم بذكاء في نظام تخزين الطاقة في منطقة ما، وتحقيق تخصيص الطاقة وتداول الطاقة، ومساعدة المستخدمين على تحقيق الأرباح.
2) نظام تخزين الطاقة الصناعية والتجارية
تخفيف ازدحام النقل والتوزيع: يعني ازدحام الخطوط تجاوز حملها سعتها. يُركّب نظام تخزين الطاقة قبل الخط. عند انسداد الخط، يُمكن تخزين الطاقة الكهربائية غير المنقولة في نظام تخزين الطاقة. عندما يكون حمل الخط أقل من سعته، يُفرّغ نظام تخزين الطاقة الطاقة إلى الخط، مما يُخفّف الازدحام.
التوسع الديناميكي في السعة: تكاليف تخطيط الشبكة التقليدية أو تحديثها وتوسيعها مرتفعة للغاية. في نظام نقل وتوزيع يكون فيه الحمل قريبًا من سعة المعدات، وإذا أمكن تلبية احتياجات الحمل في معظم أوقات السنة، وفقط في فترات ذروة معينة تكون فيها السعة أقل من الحمل، يمكن استخدام نظام تخزين الطاقة لتحسين سعة النقل والتوزيع للشبكة بفعالية مع انخفاض السعة المركبة، مما يُؤخر تكلفة إنشاء مرافق نقل وتوزيع جديدة ويطيل عمر المعدات الأصلية.
دعم الطاقة التفاعلية: يُقصد بدعم الطاقة التفاعلية تنظيم جهد النقل عن طريق حقن أو امتصاص الطاقة التفاعلية في خطوط النقل والتوزيع. يؤدي نقص الطاقة التفاعلية أو زيادتها إلى تقلبات في جهد الشبكة، ويؤثر على جودة الطاقة، بل ويؤدي إلى تلف المعدات الكهربائية. يمكن لنظام تخزين الطاقة تنظيم جهد خطوط النقل والتوزيع عن طريق ضبط الطاقة التفاعلية المُخرَجة.
تنظيم تردد النظام: تؤثر تغيرات التردد على التشغيل الآمن والفعال لمعدات توليد الطاقة واستهلاكها، وعمرها الافتراضي، لذا يُعد تنظيم التردد أمرًا بالغ الأهمية. تتميز أنظمة تخزين الطاقة (وخاصةً أنظمة تخزين الطاقة الكهروكيميائية) بسرعة تنظيم تردد عالية، ويمكنها التبديل بمرونة بين حالتي الشحن والتفريغ، مما يجعلها مصادر عالية الجودة لتنظيم التردد.
3. توليد الطاقة
نوع تطبيق تخزين الطاقة هو نظام تخزين الطاقة الصناعي والتجاري، ووظائفه هي كما يلي:
تنظيم ذروة الحمل للطاقة:
تقوم محطات الطاقة بشحن نظام تخزين الطاقة خلال فترة خارج الذروة وإطلاق الكهرباء المخزنة خلال فترة الذروة، وبالتالي تخفيف الضغط على توليد الطاقة خلال فترة الذروة.
ربط شبكة الطاقة المتجددة:
١) تحسين إنتاج الطاقة المتجددة. من خلال تهيئة تخزين الطاقة في محطات طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية، بناءً على توقعات إنتاج المحطة وجدولة شحن وتفريغ تخزين الطاقة، يتم التحكم بسلاسة في إنتاج الطاقة المتجددة العشوائي والمتقطع والمتقلب لتلبية متطلبات ربط الشبكة.
٢) خفض معدل هجر طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية. تُخزَّن طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية المهجورة من الطاقة المتجددة، ثم تُنقل إلى فترات زمنية أخرى لتوصيلها بالشبكة الكهربائية لتحسين معدل استخدام الطاقة المتجددة.
وحدات الطاقة: نظرًا لاختلاف حمل الطاقة باختلاف الفترات الزمنية، تحتاج وحدات الطاقة العاملة بالفحم إلى تحمل قدرات تنظيم حمل الذروة، لذا يلزم تخصيص قدر معين من قدرة توليد الطاقة كسعة مقابلة لحمل الذروة، مما يجعل من المستحيل على وحدات الطاقة الحرارية الوصول إلى طاقتها الكاملة، مما يؤثر على الكفاءة الاقتصادية لتشغيل الوحدة. نظام تخزين الطاقة يمكن شحنها عند انخفاض حمل الطاقة وتفريغها عند ذروة استهلاك الطاقة لتقليل ذروة الحمل. يُستخدم تأثير الاستبدال في نظام تخزين الطاقة لتحرير وحدات الطاقة العاملة بالفحم، مما يُحسّن معدل استخدام وحدات الطاقة الحرارية ويزيد كفاءتها الاقتصادية.
تطبيق الشبكة الصغيرة: في الأنظمة خارج الشبكة، يتم توفير الطاقة للشبكة الصغيرة من خلال الجمع بين نظام تخزين الطاقة ومحرك الديزل، مما يحل إلى حد ما مشكلة إمدادات الطاقة في بيئة عدم وجود كهرباء وشبكة ضعيفة، ويحسن معدل استخدام الطاقة المتجددة.