مع تزايد مبيعات المركبات ذات الطاقة الجديدة بشكل كبير، ارتفع الطلب من مالكي المركبات ذات الطاقة الجديدة على الشحن الفائق، وقد حل عصر الشحن الفائق. هناك حاجة ملحة لإضافة معدات الشحن الفائق إلى محطات الشحن التقليدية. أثر البناء واسع النطاق للبنية التحتية للشحن وتحويل محطات الشحن بشكل خطير على شبكة الطاقة الحالية وأثقل كاهلها. في الوقت نفسه، من الصعب زيادة سعة محطات الشحن، وتكاليف الاستثمار مرتفعة، وهناك الكثير من حالات عدم اليقين.

عوامل مثل عامل القدرة المنخفض ومشاكل جودة الطاقة المتكررة مثل التوافقيات الناتجة عن محطات الشحن التقليدية أثناء التشغيل جعلت من تركيب تخزين الطاقة في محطات الشحن الخيار الرئيسي.

محطة شحن تخزين الطاقة هي بنية تحتية ذكية للشحن تدمج توليد الطاقة الكهروضوئية، ونظام تخزين الطاقة، وأكوام شحن السيارات الكهربائية. وظيفتها الرئيسية هي تحقيق الاستخدام الفعال للطاقة النظيفة واستقرار إمدادات الطاقة من خلال تخزين الطاقة والتكوين الأمثل.

بالمقارنة مع محطة الشحن التقليدية الفردية، تتمتع هذه النوعية من المحطات بمزايا كبيرة مثل مصادر الطاقة المتعددة التكميلية، وتوفير الطاقة وحماية البيئة، وتخفيف الذروة وملء الوادي. في عملية التشغيل الفعلية، يمكن تحقيق أقصى فائدة اقتصادية واجتماعية من خلال تحسين التكوين وإدارة التوزيع.

تقليل تكاليف التشغيل. حاليًا، يتم اعتماد طريقة حساب أسعار الكهرباء حسب وقت الاستخدام على مستوى البلاد. من خلال تكوين تخزين الطاقة، يمكن للشحن خلال ساعات الذروة غير المزدحمة والتفريغ خلال ساعات الذروة تقليل استهلاك الكهرباء في أوقات الذروة وخفض تكاليف الكهرباء. في الوقت نفسه، بعد تكوين تخزين الطاقة، يمكن زيادة تدفق حركة المرور في المحطة عن طريق تقليل رسوم الخدمة خلال ساعات الذروة. بعض المحطات مجهزة بتوليد الطاقة الكهروضوئية، ويتم تخزين الطاقة الكهروضوئية تلقائيًا للاستخدام الخاص بها، بحيث يمكن استخدام الكهرباء المخزنة في ساعات الذروة لتقليل تكاليف الكهرباء. يمكن لتكوين تخزين الطاقة أيضًا السماح بالمشاركة في استجابة جانب الطلب لشبكة الكهرباء، ومساعدة شبكة الكهرباء في إجراء تخفيف الذروة وتعديل التردد، وكسب الإيرادات. في المستقبل، يمكنها أيضًا المشاركة في معاملات السوق الفورية للكهرباء، مع مصادر إيرادات متنوعة وآفاق واعدة.

توسيع القدرة الافتراضية. يتماشى مع الكشف عن الطاقة وقدرة التوزيع في جميع الأحوال الجوية؛ تتكيف قدرة الشحن والتفريغ للتخزين الديناميكي مع الطلب على الطاقة في المحطة. يتم دمج التخزين الفائق والشحن، مما يضمن شحنًا سريعًا بدون قلق.

تحسين جودة الطاقة. عندما تكون محطة الشحن مزودة بتخزين الطاقة، في حالات مثل عندما يكون المحول محملاً بشكل زائد، أو يتم تقنين الطاقة، أو يكون الشحن مستحيلاً بسبب انقطاع التيار الكهربائي، يمكن أن تحسن جودة الطاقة وتحافظ على التشغيل الطبيعي لمحطة الشحن.

سيناريو فرعي لتطبيقات تخزين الطاقة في محطة الشحن

من جانب توليد الطاقة، فإن المستخدمين النهائيين لطلب تخزين الطاقة هم محطات توليد الطاقة. نظرًا للاختلافات في تأثير مصادر الطاقة المختلفة على شبكة الطاقة وعدم التطابق الديناميكي بين توليد الطاقة واستهلاك الطاقة الناجم عن الحمل غير المتوقع، هناك العديد من الأنواع لطلب تخزين الطاقة من جانب توليد الطاقة، بما في ذلك ستة سيناريوهات مثل تحويل وقت الطاقة، ووحدة السعة، وتتبع الحمل، وتعديل تردد النظام، والاحتياطي الاحتياطي، وربط الطاقة المتجددة بالشبكة.

يُحقق تحويل الطاقة في الوقت المناسب تخفيف الذروة وملء الوديان لحمل الكهرباء من خلال تخزين الطاقة، أي أن محطة الطاقة تشحن البطارية خلال فترة انخفاض ذروة حمل الطاقة وتُطلق الكهرباء المخزنة خلال فترة ذروة حمل الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يُعد تحويل الطاقة في الوقت المناسب أيضًا تخزينًا لطاقة الرياح والطاقة الشمسية المقتطعة من الطاقة المتجددة ثم نقلها إلى فترات زمنية أخرى للاتصال بالشبكة. يُعد تحويل الطاقة في الوقت المناسب تطبيقًا نموذجيًا للطاقة، ولا يتطلب شروطًا صارمة لوقت الشحن والتفريغ ومتطلبات واسعة لقوة الشحن والتفريغ. ومع ذلك، فإن تردد تطبيق تحويل الطاقة في الوقت المناسب مرتفع نسبيًا، أكثر من 300 مرة في السنة، نظرًا لحمل الطاقة للمستخدمين وخصائص توليد الطاقة للطاقة المتجددة.

نظرًا للاختلافات في حمل الكهرباء في فترات زمنية مختلفة، تحتاج وحدات توليد الطاقة بالفحم إلى تحمل قدرات تنظيم الحمل الذروي. لذلك، من الضروري تخصيص سعة توليد معينة لأحمال الذروة المقابلة، مما يجعل وحدات الطاقة الحرارية غير قادرة على الوصول إلى طاقتها الكاملة ويؤثر على اقتصاديات تشغيل الوحدة. يمكن استخدام تخزين الطاقة للشحن خلال فترة حمل الكهرباء المنخفض والتفريغ خلال فترة حمل الكهرباء الذروي لتقليل الحمل الذروي. الاستفادة من تأثير الاستبدال لنظام تخزين الطاقة لتحرير وحدات السعة لتوليد الطاقة بالفحم، وبالتالي تحسين معدل استخدام وحدات الطاقة الحرارية وزيادة كفاءتها الاقتصادية. وحدة السعة هي تطبيق نموذجي قائم على الطاقة، ولا تتطلب متطلبات صارمة لوقت الشحن والتفريغ ومتطلبات واسعة لقوة الشحن والتفريغ. ومع ذلك، نظرًا لحمل الطاقة للمستخدمين وخصائص توليد الطاقة للطاقة المتجددة، فإن تردد تطبيق تحويل وقت السعة مرتفع نسبيًا، حوالي 200 مرة في السنة.

تتبع الحمل هو خدمة مساعدة تتكيف ديناميكيًا لتحقيق التوازن في الوقت الفعلي للحمل المتغير ببطء والمتغير باستمرار. يمكن تقسيم الحمل المتغير باستمرار ذي التغيير البطيء بشكل أكبر إلى حمل أساسي وحمل متصاعد وفقًا للوضع الفعلي لتشغيل المولد، ويتم تطبيق تتبع الحمل بشكل أساسي على الحمل المتصاعد، أي عن طريق تعديل المخرجات، يتم تقليل معدل الصعود لوحدات الطاقة التقليدية قدر الإمكان، مما يسمح لها بالانتقال بسلاسة إلى مستوى تعليمات الإرسال. بالمقارنة مع وحدات السعة، يتطلب تتبع الحمل وقت استجابة تفريغ أعلى، ويتطلب الوقت المقابل أن يكون في دقائق.

سيؤثر التغيير في التردد على التشغيل الآمن والفعال وعمر معدات توليد الطاقة والمعدات الكهربائية. لذلك، فإن تعديل التردد مهم للغاية. في هيكل الطاقة التقليدي، يتم تعديل اختلال توازن الطاقة قصير الأجل لشبكة الطاقة بواسطة الوحدات التقليدية (خاصة الطاقة الحرارية والطاقة المائية في الصين) عن طريق الاستجابة لإشارات AGC. مع ربط مصادر الطاقة الجديدة بالشبكة، زادت تقلبات وعشوائية طاقة الرياح والطاقة الشمسية من اختلال توازن الطاقة قصير الأجل لشبكة الطاقة في فترة زمنية قصيرة. تتأخر مصادر الطاقة التقليدية (خاصة الطاقة الحرارية) في الاستجابة لتعليمات إرسال شبكة الطاقة بسبب تعديل التردد البطيء لديها، وأحيانًا تحدث إجراءات خاطئة مثل التعديل العكسي، لذلك لا يمكنها تلبية الطلب الجديد. بالمقارنة، فإن سرعة تعديل تردد تخزين الطاقة (خاصة تخزين الطاقة الكهروكيميائية) سريعة، ويمكن تبديل البطارية بمرونة بين حالتي الشحن والتفريغ، مما يجعلها موردًا جيدًا جدًا لتعديل التردد.

مقارنة بتتبع الحمل، يتغير مكون الحمل لتعديل تردد النظام في دقائق وثوانٍ، مما يتطلب سرعة استجابة أعلى (عادةً استجابة ثانية)، وطريقة تعديل مكون الحمل هي عادةً AGC. ومع ذلك، فإن تعديل تردد النظام هو تطبيق طاقة نموذجي، يتطلب شحنًا وتفريغًا سريعًا في وقت قصير، ويتطلب معدل شحن وتفريغ كبير عند استخدام تخزين الطاقة الكهروكيميائية، مما سيقصر عمر بعض أنواع البطاريات وبالتالي يؤثر على اقتصادها.

تشير سعة الاحتياطي إلى احتياطي الطاقة النشطة المحجوز لضمان جودة الطاقة والتشغيل الآمن والمستقر للنظام في حالة الطوارئ، بالإضافة إلى تلبية الطلب المتوقع على الحمل. بشكل عام، تحتاج سعة الاستعداد إلى أن تكون 15-20٪ من سعة إمداد الطاقة العادية للنظام، ويجب أن تكون القيمة الدنيا مساوية لسعة الوحدة ذات أكبر سعة مثبتة في النظام. نظرًا لأن سعة الاحتياطي مخصصة لحالات الطوارئ، فإن تردد التشغيل السنوي يكون منخفضًا بشكل عام. إذا تم استخدام البطارية كخدمة سعة احتياطي بمفردها، فلا يمكن ضمان الجدوى الاقتصادية، لذلك من الضروري مقارنتها بتكلفة سعة الاحتياطي الحالية لتحديد التأثير الفعلي للاستبدال.

نظرًا للخصائص العشوائية والمتقطعة لمخرجات توليد طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية، فإن جودة الطاقة أسوأ من جودة الطاقة التقليدية. نظرًا لأن تقلبات توليد الطاقة المتجددة (تقلبات التردد، تقلبات المخرجات، إلخ) تتراوح من بضع ثوانٍ إلى عدة ساعات، فهناك تطبيقات قائمة على الطاقة وتطبيقات قائمة على الطاقة، والتي يمكن تقسيمها بشكل عام إلى ثلاثة أنواع: تحويل توقيت الطاقة للطاقة المتجددة، وتثبيت سعة توليد الطاقة المتجددة، وتخفيف تقلبات مخرجات الطاقة المتجددة. على سبيل المثال، لحل مشكلة رفض الضوء في توليد الطاقة الكهروضوئية، من الضروري تخزين الكهرباء المتبقية المولدة خلال النهار لتفريغها ليلاً، وهذا ينتمي إلى تحويل توقيت الطاقة للطاقة المتجددة. بالنسبة لطاقة الرياح، نظرًا لعدم القدرة على التنبؤ بالرياح، فإن مخرجات طاقة الرياح تتقلب بشكل كبير وتحتاج إلى تخفيف، لذلك تُستخدم بشكل أساسي كتطبيق قائم على الطاقة.