نظام تخزين طاقة البطارية، يُسمى غالبًا BESS، يخزن الطاقة الكهربائية في البطاريات ويقدمها عند الحاجة. مع انتشار الطاقة المتجددة، تلعب أنظمة تخزين الطاقة دورًا رئيسيًا في أنظمة الطاقة الحديثة.

إذًا، كيف يعمل نظام تخزين طاقة البطارية؟ بعبارات بسيطة، يتخذ الكهرباء من الشبكة أو مصادر الطاقة المتجددة، يحول وتخزن تلك الطاقة في البطاريات، ثم يطلقها عندما تزداد الطلب.

للمنازل والشركات والمصانع ومشاريع الطاقة المتجددة، يمكن لـ BESS تحسين استخدام الطاقة، تقليل تكاليف الطاقة، وتوفير طاقة احتياطية.

كيف يخزن نظام تخزين طاقة البطارية الطاقة؟

الوظيفة الأساسية لنظام تخزين طاقة البطارية هو تخزين الكهرباء لاستخدام لاحق.

عند وجود طاقة زائدة، يقوم النظام بتحميل بطارياته. على سبيل المثال، قد ينتج نظام الطاقة الشمسية مزيدًا من الكهرباء مما تحتاجه المبنى خلال النهار. بدلاً من إرسال كل الطاقة الزائدة إلى الشبكة، يمكن لـ BESS تخزين جزء منها.

يمكن استخدام الطاقة المخزنة لاحقًا. هذا مفيد بشكل خاص في الليل، خلال فترات الطلب الذروة، أو عندما تكون إنتاج الطاقة المتجددة منخفضًا.

لذلك، يساعد BESS في مطابقة إمداد الطاقة مع طلب الطاقة.

ما هي المكونات الرئيسية لنظام تخزين طاقة البطارية؟

يحتوي نظام تخزين طاقة البطارية على عدة أجزاء رئيسية. كل جزء له دور مختلف، ولكنها تعمل معًا كنظام واحد.

وحدات البطارية وحزم البطارية

البطارية هي قلب نظام تخزين الطاقة. فوسفات الحديد الليثيوم، المعروف أيضًا باسم LiFePO4 أو LFP، يستخدم على نطاق واسع لأنه يوفر سلامة جيدة، دورة حياة طويلة، وأداء مستقر.

تتصل عدة خلايا بطارية لتشكيل وحدات بطارية. ثم يتم دمج هذه الوحدات في حزم بطارية أو خزائن بطارية أكبر.

نظام إدارة البطارية

نظام إدارة البطارية، أو BMS، يراقب البطارية أثناء التشغيل.

يตรقّب بيانات مهمة مثل الجهد، والتيار، درجة الحرارة، وحالة الشحن. بالإضافة إلى ذلك، يساعد في حماية البطارية من التسخين الزائد، التصريف العميق، الاحتراق الزائد، وغيرها من الظروف غير الآمنة.

نتيجة لذلك، يساعد BMS في تحسين سلامة البطارية وعمرها.

نظام تحويل الطاقة

نظام تحويل الطاقة، أو PCS، يدير تدفق الكهرباء بين البطاريات والشبكة الكهربائية أو الأحمال الكهربائية.

عندما يتم شحن البطارية، يحول PCS الطاقة المتناوبة إلى طاقة مستقرة. عندما يتم تصريف البطارية، يحول الطاقة المستقرة مرة أخرى إلى طاقة متناوبة.

هذا التحول ثنائي الاتجاه يسمح لنظام تخزين طاقة البطارية بالشحن والتصريف حسب الحاجة.

نظام إدارة الطاقة

نظام إدارة الطاقة، أو EMS، يتحكم في كيفية تشغيل نظام تخزين الطاقة.

يمكنه تحديد وقت الشحن، وقت التصريف، وكمية الطاقة التي يجب تسليمها. على سبيل المثال، قد يقوم EMS بشحن البطارية عندما تكون أسعار الكهرباء منخفضة وتصريفها عندما تكون الأسعار عالية.

لذلك، يلعب EMS دورًا مهمًا في تحسين كفاءة الطاقة وتقليل تكاليف التشغيل.

نظام إدارة الحرارة والسلامة

درجة حرارة البطارية يمكن أن تؤثر على كل من السلامة والأداء. لهذا السبب، تستخدم العديد من حلول BESS أنظمة التبريد الهوائي أو السائل.

قد يشمل النظام أيضًا الكشف عن الحريق، إخماد الحريق، الكشف عن الدخان، العزل، وغيرها من الوظائف الأمنية.

تعمل هذه الأنظمة معًا لخلق بيئة تشغيل أ安详.

كيف يعمل نظام تخزين طاقة البطارية خطوة بخطوة؟

يمكن تقسيم عملية عمل BESS إلى عدة خطوات بسيطة.

الخطوة 1: يتلقى النظام الكهرباء

أولاً، تأتي الكهرباء من مصدر طاقة. قد يكون هذا المصدر الشبكة الكهربائية، ألواح الشمسية، توربينات الرياح، أو نظام توليد آخر.

الخطوة 2: يحول PCS الطاقة

بعد ذلك، يغير نظام تحويل الطاقة الكهرباء إلى الشكل الصحيح لشحن البطارية.

على سبيل المثال، عندما تأتي الكهرباء المتناوبة من الشبكة، يحول PCSها إلى طاقة مستقرة للبطارية.

الخطوة 3: تخزن البطارية الطاقة

تخزن البطارية الطاقة الكهربائية من خلال عملية كيميائية كهربائية.

في نفس الوقت، يراقب BMS جهد البطارية، والتيار، ودرجة الحرارة للحفاظ على عملية الشحن ضمن حدود آمنة.

الخطوة 4: يدير EMS استخدام الطاقة

يراقب EMS طلب الطاقة، حالة البطارية، أسعار الكهرباء، وغيرها من ظروف التشغيل.

ثم، يحدد ما إذا كان النظام يجب أن يستمر في الشحن، يتوقف عن الشحن، أو يستعد للتصريف.

الخطوة 5: تطلق البطارية الطاقة

عند الحاجة إلى الطاقة، ترسل البطارية الكهرباء المستقرة إلى PCS.

يحول PCS الطاقة المستقرة إلى طاقة متناوبة. أخيرًا، يتم توفير الكهرباء المتناوبة للمنازل، المصانع، المباني التجارية، أو الشبكة.

يمكن أن يحدث هذا العملية تلقائيًا بناءً على إعدادات النظام.

كيف يعمل BESS مع الطاقة الشمسية؟

غالبًا ما يتم استخدام أنظمة تخزين طاقة البطارية وأنظمة الطاقة الشمسية معًا.

عادةً ما تنتج ألواح الشمسية أكبر كمية من الكهرباء خلال النهار. ومع ذلك، قد يظل طلب الكهرباء عاليًا بعد غروب الشمس.

يحل BESS هذه المشكلة الزمنية. خلال النهار، يمكن للبطارية تخزين الطاقة الشمسية الزائدة. لاحقًا، يمكن للطاقة المخزنة تزويد الحمل عندما يتناقص إنتاج الشمس.

على سبيل المثال، يمكن لنظام الشمس بالإضافة إلى التخزين العمل بهذه الطريقة:

• تولد ألواح الشمس الكهرباء خلال النهار.
• يستخدم المبنى الكهرباء التي يحتاجها.
• تشحن الطاقة الشمسية الزائدة البطارية.
• تخزن البطارية الطاقة غير المستخدمة.
• في المساء، توفر البطارية الطاقة للمبنى.
• توفر الشبكة الطاقة الإضافية عندما لا تكفي البطارية.

نتيجة لذلك، يمكن استخدام المزيد من الطاقة الشمسية محليًا بدلاً من إضافتها أو تصديرها.

ماذا يحدث عندما يتصرف نظام تخزين طاقة البطارية؟

أثناء التصريف، يتم تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في البطارية مرة أخرى إلى طاقة كهربائية.

تنتج البطارية الكهرباء المستقرة. ثم، يحول PCS الكهرباء المستقرة إلى طاقة متناوبة للحمل أو الشبكة.

في نفس الوقت، يستمر BMS في مراقبة ظروف البطارية. يتحكم EMS في معدل التصريف بناءً على طلب النظام وإعدادات التشغيل.

لذلك، يمكن للنظام تقديم طاقة مستقرة بينما يحافظ على البطارية ضمن حدود التشغيل الآمنة.

ما هي التطبيقات الرئيسية لأنظمة تخزين طاقة البطارية؟

يمكن استخدام أنظمة تخزين طاقة البطارية في العديد من التطبيقات المختلفة.

تقليل الذروة وإدارة الحمل

يمكن أن يتغير طلب الكهرباء خلال النهار. يمكن لـ BESS التصريف خلال فترات الطلب العالي لتقليل استخدام الطاقة الذروة.

هذا يمكن أن يساعد الشركات في إدارة رسوم الطلب وتحسين كفاءة الطاقة.

تخزين الطاقة المتجددة

الطاقة الشمسية والرياح ليست دائمًا متاحة. يمكن لـ BESS تخزين الطاقة المتجددة عندما يكون الإنتاج عاليًا وإنطلاقها عندما ينخفض الإنتاج.

لذلك، يمكن لتخزين الطاقة مساعدة في جعل الطاقة المتجددة أكثر مرونة.

طاقة احتياطية

يمكن لنظام تخزين طاقة البطارية توفير طاقة احتياطية عندما تفشل الشبكة.

اعتمادًا على تصميم النظام، يمكنه دعم المعدات الحاسمة مثل أنظمة الاتصال، الخوادم، معدات الإنتاج، الإضاءة، وغيرها من الأحمال المهمة.

تخزين الطاقة في الشبكات الدقيقة

تُستخدم تقنية BESS أيضًا على نطاق واسع في الشبكات الدقيقة.

يمكن للشبكة الدقيقة الجمع بين الطاقة الشمسية، البطاريات، المولدات، والأحمال المحلية. تساعد البطارية في موازنة هذه المصادر الطاقة المختلفة ويمكنها دعم التشغيل المستقر.

دعم الشبكة

يمكن أن تدعم أنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع أيضًا الشبكة الكهربائية.

يمكنها تقديم خدمات مثل تنظيم التردد، دعم الجهد، تحويل الطاقة، وغيرها من وظائف موازنة الشبكة.

ما هي فوائد أنظمة تخزين طاقة البطارية؟

يمكن لـ BESS المصمم جيدًا تقديم العديد من الفوائد.

أولاً، يحسن استخدام الطاقة المتجددة عن طريق تخزين الطاقة الزائدة لاستخدام لاحق.

ثانيًا، يمكنه تقليل تكاليف الكهرباء عن طريق تحويل استخدام الطاقة من الفترات الكبيرة التكلفة إلى الفترات منخفضة التكلفة.

ثالثًا، يمكنه توفير طاقة احتياطية لأحمال حاسمة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لتخزين البطارية تحسين جودة الطاقة و المساعدة في موازنة العرض والطلب.

أخيرًا، مع استمرار تحسين تقنية البطارية، أصبحت أنظمة تخزين الطاقة أكثر مرونة ومناسبة لمدى أوسع من التطبيقات.

كم من الوقت يمكن لنظام تخزين طاقة البطارية تقديم الطاقة؟

يعتمد وقت الاحتياط لـ BESS على سعة البطارية وطلب الطاقة للحمل.

على سبيل المثال، لا تقدم بطارية 100 كيلو وات ساعة نفس وقت الاحتياط دائمًا. إذا استخدم الحمل المرتبط 20 كيلو وات، فإن وقت التشغيل النظري هو حوالي خمسة ساعات قبل التفكير في خسائر النظام والحدود الأخرى.

إذا زاد الحمل إلى 50 كيلو وات، ينخفض وقت التشغيل النظري إلى حوالي ساعتين.

لذلك، يجب اختيار سعة BESS بناءً على احتياجات الطاقة و احتياجات الطاقة.

ما هي العوامل التي يجب مراعتها عند اختيار BESS؟

قبل اختيار نظام تخزين طاقة البطارية، يجب مراعاة عدة عوامل.

سعة البطارية

تُقاس سعة البطارية عادةً في كيلو وات ساعة أو ميجا وات ساعة. تحدد كمية الطاقة التي يمكن للنظام تخزينها.

التصنيف الكهربائي

تُقاس الطاقة في كيلو وات أو ميجا وات. تحدد مدى سرعة يمكن للنظام من خلاله شحن أو تصريف الطاقة.

كيمياء البطارية

تحتوي كيمياء البطاريات المختلفة على خصائص مختلفة. تُستخدم بطاريات LFP على نطاق واسع في مشاريع BESS الحديثة بسبب سلامتها ودورات حياة طويلة.

دورة الحياة

تشير دورة الحياة إلى عدد دورات الشحن والتصريف التي يمكن للبطارية إكمالها بينما تحافظ على أدائها المطلوب.

السلامة

يجب أن يكون لـ BESS الكامل حماية بطارية مناسبة، إدارة حرارية، مراقبة، وأنظمة سلامة حريق.

بيئة التشغيل

يمكن أن تؤثر درجة الحرارة، الرطوبة، مساحة التثبيت، وغيرها من ظروف الموقع على أداء النظام. لذلك، يجب تصميم BESS لبيئة التثبيت الفعلية.

لماذا يعتبر تخزين طاقة البطارية مهمًا لل przyszة؟

مع زيادة استخدام العالم للطاقة الشمسية والرياح، سيصبح تخزين الطاقة أكثر أهمية.

يمكن أن يتغير إنتاج الطاقة المتجددة مع الطقس والوقت. ومع ذلك، لا يتبع طلب الكهرباء دائمًا