What Is a Battery Energy Storage System? Key Components and Applications

تصل الطاقة الشمسية على سطح المبنى التجاري إلى ذروتها في منتصف النهار، لكن الطلب الأكبر على الكهرباء في المبنى يأتي في وقت مبكر من المساء، بعد غروب الشمس. إن عدم التطابق بين التوليد والاستهلاك هو بالضبط المشكلة التي تم تصميم نظام تخزين طاقة البطارية (BESS) لحلها.

نظام تخزين طاقة البطارية عبارة عن مجموعة متكاملة من البطاريات القابلة لإعادة الشحن وإلكترونيات الطاقة وبرامج التحكم التي تخزن الكهرباء عندما يتجاوز العرض الطلب وتطلقها عندما يتجاوز الطلب العرض. إنها ليست خلية بطارية واحدة. إنه نظام هندسي يتصرف مثل محطة طاقة يمكن التحكم فيها في الموقع.

تتناول هذه المقالة ماهية BESS، وكيف تعمل، ومكوناتها الأساسية، والتطبيقات التي تخلق القيمة، والتقنيات المتاحة، وقرارات الشراء التي تفصل المشروع المربح عن المشروع المكلف.

ما هو نظام تخزين طاقة البطارية؟

يلتقط BESS الكهرباء كطاقة كيميائية داخل خلايا البطارية ويحولها مرة أخرى إلى طاقة كهربائية عند الطلب. ما يميزها عن البطارية البسيطة هو الهندسة المحيطة بها: العاكسات، وإلكترونيات إدارة البطارية، والتحكم الحراري، وأنظمة السلامة التي تجعل التخزين متوقعًا وآمنًا ومتوافقًا مع الشبكة.

أربعة أرقام تحدد أي نظام:

• تصنيف الطاقة (كيلوواط) - مدى سرعة شحن الطاقة أو تفريغها.
• قدرة الطاقة (كيلوواط ساعة) - إلى متى يمكن الحفاظ على معدل التفريغ هذا.
• كفاءة ذهابا وإيابا - حصة الطاقة المدخلة المستردة في كل دورة، عادة 90% إلى 97% لأنظمة الليثيوم أيون الحديثة.
• المدة - نسبة القدرة إلى الطاقة، عادة ما تكون من ساعة إلى أربع ساعات للأنظمة المواجهة للشبكة.

تم تصميم معظم تركيبات BESS الموجودة في السوق اليوم لتوفير الطاقة المقدرة الكاملة لمدة تتراوح من ساعة إلى أربع ساعات. تغطي هذه النافذة تحويل الحمل المسائي، وحلق الذروة، وتنظيم التردد. تظهر أنظمة طويلة الأمد للتخطيط المتجدد والمرونة.

كيف يعمل نظام تخزين طاقة البطارية؟

دورة التشغيل بسيطة في المفهوم ودقيقة في التنفيذ:

1. الشحن. يتم تحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة أو المصفوفة الشمسية أو مزرعة الرياح إلى تيار مستمر بواسطة نظام تحويل الطاقة ويتم تخزينها في خلايا البطارية. يتحكم نظام إدارة البطارية (BMS) في حدود الجهد والتيار للحفاظ على كل خلية داخل نافذة تشغيل آمنة.
2. تخزين. وتبقى الطاقة في الخلايا كإمكانات كيميائية حتى يتم إرسالها. خلال فترات الخمول، يقوم نظام إدارة المباني (BMS) بمراقبة حالة الشحن وجهد الخلية ودرجة الحرارة ومقاومة العزل بشكل مستمر.
3. تسريح. عندما يقرر نظام إدارة الطاقة (EMS) أن الوقت مناسب، يقوم نظام تحويل الطاقة (PCS) بتحويل التيار المستمر مرة أخرى إلى تيار متردد نظيف، ويقوم النظام بإطلاق الطاقة بالقدر المحدد وفي الوقت المحدد الذي يتطلبه الموقع أو الشبكة.

BESS هو أحد الأصول في الوقت الحقيقي. فهو يتفاعل خلال أجزاء من الثانية مع انحرافات التردد أو تغيرات الحمل أو إشارات التعريفة، ولهذا السبب فإن الجزء "النظام" من الاسم مهم بقدر أهمية الجزء "البطارية".

تعد الإدارة الحرارية أحد قرارات التصميم الأكثر أهمية في هذا النظام. تفقد البطاريات قدرتها وعمرها عندما تصبح ساخنة، ولا يمكن شحنها بسرعة عندما تكون باردة. يعتبر تبريد الهواء أبسط وأرخص بالنسبة للمنشآت الأصغر حجمًا؛ يعمل التبريد السائل على تعبئة الخلايا بكثافة أكبر، ويعمل بشكل أفضل في ظل معدلات الشحن والتفريغ العالية، ويناسب الخزانات الأكبر حجمًا. يؤثر الاختيار على عمر البطارية والبصمة والصيانة والتكلفة الإجمالية. مقارنة مباشرة بين أنظمة تخزين الطاقة المبردة بالهواء مقابل أنظمة تخزين الطاقة المبردة بالسائل يشرح المقايضة بالتفصيل.

المكونات الأساسية لنظام تخزين طاقة البطارية

يحتوي كل BESS، بغض النظر عن الحجم أو الكيمياء، على نفس الكتل الوظيفية:

وتتركز مخاطر الأداء في حزمة البطارية. يحدد اختيار الخلايا وجودة اللحام وتجميع الوحدة وضبط نظام إدارة المباني ما إذا كان النظام يحقق بالفعل عمر الدورة المقدر له. حزمة مصممة جيدًا، مثل حزمة NXTEN حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل يوضح مدى التكامل الوثيق بين الإدارة الحرارية وحماية الخلايا أثناء الإنتاج.

حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل - Ningbo Nxten Energy Te Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd هي الشركات المصنعة لحزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل في الصين والمصنع المخصص، وصف المنتج... عرض المنتج →

ما هو استخدام BESS؟

تكتسب نفس الأجهزة قيمتها بطرق مختلفة اعتمادًا على من يملكها ومكان وجودها. أنماط التطبيق الرئيسية هي:

• حلاقة الذروة وخفض رسوم الطلب. تسحب المرافق التي يتم فرض رسوم عليها عند ذروة الطلب من التخزين خلال دقائق الاستخدام القصوى، مما يقلل من طلب الفواتير.
• تحويل الأحمال ومراجحة الطاقة. فرض الرسوم في ساعات التعريفة المنخفضة والتفريغ في ساعات التعريفة المرتفعة؛ ويصبح انتشار السعر الهامش.
• التكامل المتجدد. ويتم تحويل إنتاج الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح إلى ساعات عالية القيمة، ويتم تجنب تقليصه.
• تنظيم التردد. يستجيب النظام لانحرافات تردد الشبكة بالمللي ثانية ويقوم بالشحن أو التفريغ لاستعادة التوازن.
• النسخ الاحتياطي والطاقة في حالات الطوارئ. تستمر الأحمال الحرجة في العمل أثناء انقطاع التيار.
• الشبكات الصغيرة والإمدادات خارج الشبكة. يربط التخزين توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والديزل بالطاقة المحلية الموثوقة.

بالنسبة للمنازل، فإن التكوين العملي عبارة عن وحدة متكاملة تجمع بين البطارية والعاكس وإدارة الطاقة في خزانة واحدة. NXTEN الكل في واحد نظام تخزين الطاقة السكنية ، على سبيل المثال، تم تصميمه للاقتران مع الطاقة الكهروضوئية الموجودة على السطح وتحويل تلك الطاقة الشمسية إلى المساء.

مصنعي أنظمة تخزين الطاقة لشرفات الفيلات/السكنية الكل في واحد Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd هي شركة صينية متخصصة في تصنيع أنظمة تخزين الطاقة السكنية ومخزن الطاقة في شرفة الفيلا... عرض المنتج →

ما هي تقنيات البطارية المستخدمة في BESS؟

تحدد الكيمياء عمر الدورة وهوامش الأمان وكثافة الطاقة والتكلفة. الخيارات التي ستراها فعليًا في المناقصات التجارية وكتالوجات المنتجات هي كما يلي:

في الممارسة العملية، يهيمن فوسفات حديد الليثيوم على منشآت BESS الجديدة لأن عمر الدورة والاستقرار الحراري يتماشى بشكل جيد مع دورات العمل الثابتة، حيث يكون الوزن أقل أهمية من السلامة وطول العمر.

كيفية اختيار نظام تخزين طاقة البطارية

يتم تحديد النظام الصحيح من خلال دورة عمل التطبيق والبيئة والتزامات الامتثال، وليس من خلال البطارية وحدها. قم بتقييم هذه العوامل بالترتيب:

1. القدرة والقوة. احسب الطاقة اليومية التي سيتم تحويلها بالكيلوواط ساعة والقدرة القصوى التي سيتم حلقها أو تغطيتها بالكيلوواط. تحدد خطوة التحجيم هذه نسبة الطاقة إلى الطاقة للنظام.
2. دورة الحياة والضمان. ابحث عن عدد الدورات عند عمق التفريغ الواقعي، على سبيل المثال 6000 دورة بعمق تفريغ 80% ، واقرأ الشروط المرفقة بهذا الرقم.
3. التبريد والضميمة. قم بمطابقة نهج الإدارة الحرارية والتقييم الخارجي مع ظروف التثبيت: نطاق درجة الحرارة المحيطة، وحدود الضوضاء، والبصمة، ومتطلبات السلامة من الحرائق.
4. الشهادات. تحدد معايير UL 1973 وIEC 62619 ورموز الشبكة المعمول بها ما إذا كان من الممكن تثبيت النظام وتأمينه وتوصيله بالشبكة بشكل قانوني في منطقتك.
5. مراقبة الموردين. فشل المشروع الأكثر شيوعًا ليس الخلية السيئة، بل سلسلة التوريد المجزأة. تمنحك الشركة المصنعة التي تتحكم في الإنتاج بدءًا من الخلايا وحتى الأنظمة النهائية، مع البحث والتطوير الداخلي وإدارة الجودة على مستوى السيارات، نقطة واحدة من المسؤولية.

بالنسبة للمواقع التجارية والصناعية، عادةً ما يكون أسرع مسار للشراء هو الخزانة الخارجية المصنفة لفئة السعة المطلوبة. أ خزانة تخزين الطاقة التجارية والصناعية الخارجية المبردة بالسائل بقدرة 215-233 كيلووات في الساعة هي لبنة بناء نموذجية لمشاريع الحلاقة والتحويل الشمسي.

مصنعي خزانات تخزين الطاقة التجارية والصناعية الخارجية على نطاق واسع Ningbo Nxten Energy Technology Co., Ltd هي شركة صينية مصنعة لخزانات تخزين الطاقة التجارية والصناعية الخارجية ومصنعي الطاقة على نطاق واسع... عرض المنتج →

يمنع إطار الاختيار المنظم الأخطاء الكلاسيكية المتمثلة في السعة المنخفضة، والطاقة الكبيرة، والتبريد غير المتطابق. إن السير عبر المعايير بشكل منهجي يستحق الوقت؛ دليل عملي على كيفية اختيار حل تخزين الطاقة المناسب لتطبيقك يغطي المزالق الأكثر شيوعا بالتفصيل.

الخط السفلي

لم يعد نظام تخزين طاقة البطارية تقنية تجريبية. إنها أصل تشغيلي ينقل الكهرباء عبر الزمن: من الساعات الرخيصة إلى الساعات الباهظة الثمن، ومن الساعات المشمسة إلى ساعات المساء، ومن الساعات المستقرة إلى ساعات الانقطاع. السؤال الأساسي لأي مشتري ليس ما إذا كان التخزين يعمل أم لا، ولكن ما إذا كانت بنية النظام، واستراتيجية التبريد، والكيمياء، والتحكم في التصنيع لدى المورد تتطابق مع الوظيفة المحددة.

ولهذا السبب، يجب أن تركز عملية الشراء على أوراق الاعتماد التي تم التحقق منها، ودورة الحياة بعمق واقعي للتفريغ، وتغطية الشهادات، والتصميم الحراري، وسلامة سلسلة التصنيع، بدلاً من التركيز على أعلى قدرة معلن عنها.