مع استمرار تزايد نسبة الطاقة الجديدة، فرضت الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية، تحديات هائلة على استقرار شبكات الطاقة التقليدية نظرًا لخصائصها المتقطعة والمتقلبة. لذلك، ظهرت تطبيقات جديدة لأنظمة الطاقة. ولضمان تشغيل آمن ومستقر وفعال لنظام الطاقة، أصبح نظام تخزين الطاقة أحد التقنيات الأساسية الداعمة له. لا يقتصر دور تخزين الطاقة على تقليل أحمال الذروة وملء الفجوات، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة الكهربائية، بل يُحسّن أيضًا القدرة على استيعاب الطاقة الجديدة، وتعزيز تنظيم ترددات شبكات الطاقة وتنظيم أحمال الذروة، بل ويساهم أيضًا في معاملات سوق الطاقة، مما يوفر دعمًا أساسيًا لبناء نظام طاقة أكثر مرونة وذكاءً واستدامة.
المكونات الأساسية لنظام تخزين الطاقة
وحدة تخزين الطاقة (المعدات الأساسية): مسؤولة عن تخزين وإطلاق الطاقة الكهربائية، وهي تُعادل "مستودع الطاقة". الأنواع الشائعة: تخزين الطاقة الكهروكيميائية: بطارية ليثيوم أيون (فوسفات حديد الليثيوم، الليثيوم الثلاثي)، بطاريات أيون الصوديوم، بطاريات تدفق السوائل المصنوعة بالكامل من الفاناديوم، وغيرها. تخزين الطاقة بالضخ، تخزين الطاقة بالهواء المضغوط، تخزين طاقة دولاب الموازنة. تخزين الطاقة الحرارية: تخزين طاقة الملح المنصهر، تخزين طاقة المواد متغيرة الطور، وغيرها. من بينها، أصبحت بطاريات أيون الليثيوم تقنية تخزين الطاقة السائدة بفضل كثافتها العالية من الطاقة، وسرعة استجابتها، وقدرتها العالية على التكيف.
محول تخزين الطاقة (PCS): مسؤول عن تحويل الطاقة الكهربائية، وتحويل التيار المتردد (AC) إلى تيار مستمر (DC) للتخزين، أو عكس التيار المستمر إلى تيار متردد لتوصيله بالشبكة. يتحكم في عملية شحن وتفريغ البطارية لضمان كفاءة تشغيل النظام. يشارك في تنظيم تردد الشبكة وذروة الجهد، ويوفر خدمات مساعدة مثل تعويض القدرة التفاعلية.
نظام إدارة الطاقة (EMS) مسؤول عن التحكم المنسق في كامل نظام تخزين الطاقة، ما يُعادل "الدماغ". مراقبة فورية لحالة البطارية (SOC، SOH، إلخ) لتحسين استراتيجيات الشحن والتفريغ. الجمع بين أسعار الكهرباء والطلب عليها لوضع خطة مثالية لجدولة الطاقة. استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بطلب الأحمال وتحسين كفاءة تشغيل النظام.
نظام إدارة البطارية (BMS): يُدير خلايا ووحدات البطارية لضمان التشغيل الآمن. يتولى هذا النظام مسؤولية مراقبة درجة حرارة البطارية وجهدها وتيارها لمنع الشحن الزائد والتفريغ الزائد. يُوازن كل وحدة بطارية لإطالة عمرها الافتراضي. يُصدر تحذيرًا بالأعطال لمنع ارتفاع درجة الحرارة والحرائق.
المحول ونظام التوزيع: قم بتوصيل نظام تخزين الطاقة إلى شبكة الطاقة لضمان نقل الكهرباء بشكل آمن وفعال.