ما نوع الشرارات التي ستتطاير عندما تلتقي الطاقة الشمسية (PV) مع نظام تخزين الطاقة (ESS) ثم تتصل بشحن المركبات الكهربائية (EV Charging)؟

يصبح نظام الشحن المتكامل للطاقة الشمسية + تخزين الطاقة + السيارات الكهربائية "حلًا فائقًا" لتخفيف الضغط على الشبكة وتعزيز كفاءة الطاقة. يتكون نظام الشحن المتكامل للطاقة الشمسية + تخزين الطاقة + السيارات الكهربائية من نظام ميكروغريد صغير يتكون من مصادر الطاقة الشمسية الموزعة، وأجهزة تخزين الطاقة، وأجهزة التحكم في الشحن والتفريغ، ومرافق التوزيع. يدمج بشكل عضوي الثلاثة وحدات التقنية الرئيسية: توليد الطاقة الشمسية، وتخزين الطاقة كوسيلة للتخزين، والشحن الذكي. ستقوم هذه المقالة بإجراء تحليل متعمق للمكونات الثلاثة الأساسية لهذا النظام، كاشفةً كيف تعمل بتناغم، تمامًا مثل التروس المتشابكة بدقة، لبناء مستقبل طاقة نظيف وفعال وذكي.

الوظيفة الأساسية: من خلال المواد شبه الموصلة في الألواح الشمسية، يتم تحويل الطاقة الشمسية بكفاءة إلى كهرباء نظيفة، مما يضع الأساس الطاقي للنظام بأكمله.

التحليل الفني: يمكن تقسيم أنظمة الطاقة الشمسية إلى نوعين: المتصلة بالشبكة والمستقلة. يتكون النظام المتصل بالشبكة بشكل أساسي من مكونات رئيسية مثل الألواح الشمسية، والهياكل الداعمة، والكابلات، والمحولات المتصلة بالشبكة. وتتمثل ميزته الرئيسية في أن الكهرباء المولدة تُغذى مباشرة إلى الشبكة الكهربائية العامة. في المقابل، يتضمن النظام المستقل حزم البطاريات ووحدات التحكم في الشحن والتفريغ بالإضافة إلى مكونات النظام المتصل بالشبكة، مما يتيح تخزين الكهرباء واستخدامها بشكل مستقل.

الفرق الأساسي بين النظامين يكمن في وجود أو عدم وجود جهاز لتخزين الطاقة. خلال عملية تحويل الطاقة، يقوم وحدة الطاقة الشمسية أولاً بتحويل الطاقة الشمسية إلى تيار مستمر (DC)، والذي يتم تحويله بعد ذلك بواسطة العاكس إلى تيار متردد (AC) يتوافق مع معايير الشبكة. تشكل هذه الآلية لتحويل الطاقة المبدأ الأساسي لتقنية توليد الطاقة الشمسية.

الدور الأساسي: الوظيفة الأساسية لنظام تخزين الطاقة (ESS) هي تمكين النقل الزمني والمكاني للطاقة الكهربائية، مما يحل بشكل فعال عدم التوافق بين توليد الطاقة واستهلاكها.

التحليل الفني: يمكن تشبيه مبدأ عمل نظام تخزين الطاقة (ESS) بشكل حي بـ "بنك طاقة عملاق"، الذي يخزن الكهرباء الزائدة الناتجة عن توليد الطاقة الشمسية من خلال حزمة بطاريات ويطلقها خلال فترات ذروة الطلب على الكهرباء. عندما يتجاوز توليد الطاقة الشمسية الاحتياجات الفورية، يدخل نظام تخزين الطاقة في وضع الشحن. وعلى العكس، عندما يرتفع الطلب على الكهرباء أو يكون توليد الطاقة الشمسية غير كافٍ، يتحول إلى وضع التفريغ، محولًا الطاقة المخزنة مرة أخرى إلى إنتاج كهربائي. لا يحقق هذا الوضع التشغيلي "منخفض التخزين، عالي الإطلاق" فقط تقليل الحمل الأقصى وملء الوادي، بل يسمح أيضًا بالاستفادة من الفروق في أسعار الكهرباء بين الذروة والوادي من خلال المشاركة في معاملات سوق الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يخفف من تناقضات العرض والطلب من جانب المستخدم، ويقلل من استثمارات معدات توليد الطاقة، ويعزز معدلات استخدام معدات الطاقة، ويقلل من خسائر الخطوط.

الدور الأساسي:

كنقطة الربط النهائية في حل التخزين والشحن الكهروضوئي المتكامل، يتمثل الدور الأساسي لنظام الشحن في تحقيق توزيع فعال وجدولة ذكية للطاقة الكهربائية.

التحليل الفني:

تعمل محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل رئيسي على مبدأ نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة. يتم تحويل الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية بواسطة وحدات الطاقة الكهروضوئية، وليس فقط نقلها إلى البطارية للتخزين عبر وحدة التحكم في شحن الطاقة الكهروضوئية، ولكن أيضًا نقلها إلى الشبكة من خلال العاكس المتصل بالشبكة. بهذه الطريقة، يتم استخدام جزء من الطاقة الكهربائية لشحن السيارات الكهربائية، بينما يتم عكس الجزء الآخر وإدخاله في الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تعمل محطات الطاقة الكهروضوئية أيضًا كمصادر طاقة احتياطية لمناطق خدمات الطرق السريعة.

عندما تكتشف وحدة المراقبة في النظام فشل الشبكة وانقطاع التيار الكهربائي، يمكنها فصل النظام بسرعة عن شبكة الطاقة وتفعيل العاكس على الفور لتوفير الطاقة خارج الشبكة. عندما تستعيد الشبكة حالتها الطبيعية بعد العطل، يمكن للنظام التبديل إلى حالة العمل العادية.

خمسة دوائر طاقة

شرح تفصيلي للدارات الخمس الكبرى

الدائرة 1

لتحقيق دور تخزين الطاقة في توليد الطاقة الشمسية: يتم تخزين التيار المستمر المحول من الطاقة الشمسية في حزمة البطاريات من خلال المتحكم الذكي.

الدائرة 2

لتحقيق وظيفة ربط العاكس بشبكة البطارية في نظام تخزين الطاقة (ESS): يتم تحويل الطاقة الكهربائية المخزنة في حزمة البطارية في نظام تخزين الطاقة إلى تيار متردد بواسطة العاكس ثم يتم تغذيتها إلى شبكة الطاقة.

الدائرة 3

تحقق هذه الدائرة توليد الطاقة المتصلة بالشبكة من نظام الطاقة الكهروضوئية. يتم عكس الطاقة المستمرة الناتجة عن وحدة الطاقة الشمسية ثم تغذيتها إلى الشبكة. إذا كان هناك فائض من الطاقة الشمسية، يمكن بيعه إلى الشبكة من خلال هذه الدائرة لتوليد فوائد اقتصادية. لاحظ أن العاكسات في الدائرتين 2 و 3 مشتركة، لذا لا يمكن تشغيل هاتين الدائرتين في نفس الوقت.

الدائرة 4

يحقق تغذية الطاقة لنظام تخزين الطاقة (ESS): يتم تغذية طاقة التخزين في الشبكة من خلال تحويل مزدوج (DC/DC و DC/AC)، مما يعمل كدائرة إمداد طاقة احتياطية عندما يكون العاكس الرئيسي مشغولاً. عند تفعيل الدائرة 3، يمكن تغذية الطاقة المخزنة في حزمة البطارية إلى الشبكة من خلال الدائرة 4.

الدائرة 5

تتيح هذه الدائرة وظيفة شحن الشبكة. عندما يكون سعر الكهرباء من الشبكة أقل من متوسط سعر الكهرباء من الشبكة، يمكن لنظام تخزين الطاقة (ESS) سحب الكهرباء من الشبكة عبر الدائرة 5 لشحن نفسه، مستفيدًا من فرق السعر.

مع التقدم التكنولوجي والسياسات الداعمة، من المقدر أن يصبح نموذج PV-ESS-Charging جزءًا لا يتجزأ من نظام الطاقة الجديد، موفرًا دعمًا قويًا لتحقيق أهداف الحياد الكربوني. دعونا نتطلع بشغف إلى هذا الحل للطاقة الخضراء وهو يتألق بشكل أكثر brilliance في المستقبل.