كيف يمكن لـ BESS المساعدة في تحسين جودة الطاقة

تعمل أنظمة تخزين طاقة البطارية (BESSes) كطاقة احتياطية يمكن أن تكمل الشبكة الحالية لخدمة عدة أغراض مختلفة. يتم سرد تطبيقات الشبكة المحتملة في الشكل 1 ويتم تصنيفها على أنها إما طاقة أو كثيفة الاستخدام للطاقة، أي أنها تتطلب احتياطيًا كبيرًا من الطاقة أو قدرة عالية على الطاقة. ويمكن أيضًا تصنيفها وفقًا للمقياس الزمني للنشر، والذي يتراوح من المللي ثانية إلى الساعات. يعد الفهم العام للخدمات مفيدًا قبل تحليل كيفية استخدام التخزين للتسليم. مصادر الطاقة المتجددة، الطاقة الاحتياطية، حلول تخزين الطاقة، الطاقة المخزنة، فعالة من حيث التكلفة، تخزين الطاقة الزائدة المولدة، فترات ذروة الطلب، تكنولوجيا أفضل

الشكل 1. نظرة عامة على الخدمات الإضافية المختلفة التي تقدمها BESS.

جودة الطاقة شكل موجة الجهد

تُستخدم مؤشرات جودة الطاقة لقياس مدى اختلاف أشكال موجة الجهد والتيار عن شكل موجة جيبية مثالية. يمكن أن تكون التشوهات مؤقتة، مثل عند تشغيل الأحمال أو المولدات أو إيقاف تشغيلها، أو يمكن أن تكون ثابتة في حالات مستقرة، مثل عند تشغيل الأحمال غير الخطية أو المولدات ذات الواجهة الإلكترونية للطاقة. وقد تم البحث في تخزين الطاقة لهذا الغرض وتبين أنه إجابة جيدة.

تقلبات الطاقة

كما أدى ظهور مصادر الطاقة المتقطعة إلى ظهور مشكلة تقلبات الطاقة في الشبكة. يمكن أن يؤدي الإشعاع الشمسي والتغيرات في سرعة الرياح إلى تغيير محطات التوليد الموزعة (DG) للطاقة بسرعة وبكميات كبيرة، مما قد يؤدي إلى الإضرار بالشبكة. في هذه الحالة، يمكن إضافة تخزين الطاقة إلى محطة DG للمساعدة في تسهيل التغيرات قصيرة المدى في الطاقة. عند استخدام نظام BESS بهذه الطريقة، فإنه يضيف تكلفة إضافية إلى محطة الطاقة المتجددة، مما يقلل من دخل النظام. وفي هذه الحالة، يمكن أن تكون إحدى طرق التعويض عن الأموال المفقودة هي منح أصحاب المحطات حوافز مالية لتقليل تقلبات الطاقة.

استمرارية الخدمة

بالإضافة إلى قياس شكل موجة الجهد والتغيرات في طاقة الخرج، يتم أيضًا مراقبة استمرارية الخدمة. يتم استخدام مؤشر متوسط ​​تكرار انقطاع النظام (SAIFI) ومؤشر متوسط ​​مدة انقطاع النظام (SAIDI) لمعرفة مكافأة مشغل نظام التوزيع (DSO). أيضًا، يمكن لقوانين الشبكة الوطنية أن تطلب من مشغلي خدمة التوزيع دفع غرامات أو تسديد دفعات للمستخدمين في حالة انقطاع الخدمة. لتحسين موثوقية الخدمة على شبكات التوزيع، يمكن وضع أنظمة تخزين الطاقة لتسهيل إجراءات البداية السوداء والسماح لوحدة تغذية التوزيع بالعمل من تلقاء نفسها.

تحدث هاتان المشكلتان عندما يتسبب خطأ واحد أو أكثر في توقف جزء من شبكة التوزيع عن العمل مع شبكة النقل الرئيسية. وفي حالة انقطاع التيار الكهربائي، يمكن إضافة أنظمة تخزين إلى خطط إصلاح الشبكة، مما يجعل عملية إعادة الطاقة بشكل أسرع. كما أن الكثير من أنظمة التوزيع العام والتخزين يمكن أن تجعل من الممكن العمل بأمان حتى في حالة عدم التخطيط للجزيرة. في إجراء الجزيرة الافتراضي، ستكون هناك حاجة إلى أنظمة BESS لرصد وتقليل الخلل الناتج عن الخلل في التوازن العابر والمفاجئ لتوليد الأحمال بحيث يكون التحول من الاتصال بالشبكة إلى الخروج عن الشبكة سلسًا.

التحكم في الجهد

يمكن للعديد من الأجهزة، مثل مبدلات الحنفية وبنوك المكثفات ومنظمات الجهد ومعوضات VAR الثابتة، تغيير الجهد في شبكات التوزيع. يمكن أن تساعد BESSes في تشكيل مستقبل إدارة الجهد من خلال إضافة المرونة إلى إدارة شبكة التوزيع. لقد ثبت أن استخدام وحدات التخزين في نظام التحكم في الجهد يعمل بشكل جيد من الناحية الفنية.

للحد من مدى تأثير DGs على جهد الشبكة، جعلت هيئات تنظيم الطاقة الوطنية والدولية من متطلبات DGs المتصلة بشبكات التوزيع أن تتبع منحنيات التدلي Q(V) أو cos(V). وفي أحدث الإصدارات للمعايير الفنية الوطنية، مثل المعايير الإيطالية CEI 0-16 وCEI 0-21 والمعايير الألمانية VDE-AR-N 4110 وVDE-AR-N 4105، تمت إضافة هذه المتطلبات أيضًا لـ أنظمة تخزين الطاقة. يجب أن تتم هذه الخدمة تلقائيًا وفي وقت واحد باعتبارها الوظيفة الرئيسية. فهو يساعد على موازنة الجهد الزائد في مغذيات شبكة التوزيع من خلال الحصول على الطاقة التفاعلية وموازنة الجهد المنخفض عن طريق إطفاء الطاقة التفاعلية.

حلاقة الذروة وتنعيم الأحمال

تتضمن حلاقة الذروة وتجانس الأحمال جعل ملفات تعريف التوليد والحمل أكثر استواءً بحيث ترى الشبكة طاقة أقل عند أعلى نقطة لها. في الوقت الفعلي، يمكن أن يساعد هذا المخطط في حل ازدحام الشبكة عن طريق منع التحميل الزائد على الموصلات من خلال الطاقة القصوى لكل من المولد والحمل. أيضًا، في أفق التخطيط، يمكن تجنب أو تأجيل تحسينات الشبكة مثل إعادة توصيل وحدة التغذية أو استبدال المحول عن طريق تركيب أنظمة تخزين الطاقة.

في هذه الحالة، يمكن أن يكون تخزين الطاقة فكرة جيدة لأن مشغلي نظام التوزيع مطالبون بالتأكد من أن البنية التحتية للشبكة جيدة بما يكفي للتعامل مع كل من الطاقة الاسمية للحمل والطاقة الاسمية للمولدات المتصلة. إلى جانب تأجيل الترقية، قد يساعد تقليل وقت الذروة وتجانس الأحمال أيضًا في تقليل خسائر الشبكة. بهذه الطريقة، يمكن أن يؤدي تشغيل BESS إلى تقليل خسائر النظام بشكل أكبر من خلال جعل الحمل والتوليد المحلي أكثر تشابهًا في الشكل.

التحكم في التردد

في سوق الخدمات الإضافية، توفر المولدات المتصلة بشبكات النقل التحكم في التردد كخدمة مدفوعة الأجر. وفي السنوات الأخيرة، تم تقديم هذه الخدمة أيضًا من خلال المولدات وأنظمة تخزين الطاقة المرتبطة بشبكة التوزيع. تستخدم المولدات وBESS أداة تحكم متدلية تراقب اختلالات التردد وتستجيب لها عن طريق تغيير خرج الطاقة. ويبين الجدول 1 المعلمات الرئيسية لمنطق التحكم الأساسي في التردد في بعض البلدان الأوروبية.

يوضح الشكل 4 كيفية عمل منطق التحكم في التدلي. يعد التحكم في التردد ميزة قيمة لأنظمة تخزين الطاقة. قد تكون أنظمة تخزين الطاقة محدودة بحالة الشحن القصوى والدنيا (SoC). تم اقتراح عدة طرق للتحكم في شركة نفط الجنوب لحل هذه المشكلة. اعتمادًا على البلد، يتم إعداد منطق التدلي بمعلمات مختلفة تحدد أو لا تحدد النطاق الميت وتغير مقدار التدلي. غالبًا ما تكون الطريقة التي يحصل بها الناس على أجورهم هي من خلال المناقصات، حيث يقومون بالمزايدة على تنظيم الطاقة والسعر المطلوب.

تحكيم الطاقة

مراجحة الطاقة هي شراء وبيع الطاقة في سوق الطاقة الفورية. وبما أن قطاع الكهرباء منفصل في معظم البلدان، فلا يمكن إجراء المراجحة في مجال الطاقة إلا من قبل مستخدم تجاري. يمكن القيام بذلك باستخدام نظام التحميل BESS+DG أو BESS+، حيث تقوم وحدة التخزين بنقل إنتاج الطاقة أو توليدها لتحقيق أقصى استفادة من تغيرات الأسعار في سوق الطاقة. ومن الممكن استخدام المراجحة في مجال الطاقة لإنشاء دراسة الجدوى التجارية، ولكن الأسعار في السوق الفورية لأوروبا الوسطى قد لا تكون مرتفعة بالقدر الكافي إذا كان هذا هو المصدر الوحيد للدخل.

بالنظر إلى بيانات أسعار السوق اليومية لإيطاليا والمملكة المتحدة في عام 2018، تم العثور على أدنى وأعلى الأسعار اليومية. وتظهر هذه مع أكبر فرق السعر اليومي ومتوسط ​​الفرق على مدار العام.

الوجبات الرئيسية لـ BESS المتصل بالشبكة

ناقشت هذه المقالة التطبيقات المختلفة لأنظمة تخزين طاقة البطاريات المتصلة بالشبكة. هذه هي النصائح التالية أثناء استخدام جهاز BESS المتكامل بقدرة 215 كيلووات في الساعة من شركة YT Electric.

• يمكن تصنيف تطبيقات الشبكة لـ BESS حسب استخدام الطاقة وسرعة التنفيذ. تخزين الطاقة في محطة توليد الكهرباء يمكن أن يقلل أيضًا من تقلبات الطاقة.

• يمكن لأنظمة تخزين الطاقة تبسيط إجراءات البدء الأسود والسماح لوحدة تغذية التوزيع بالعمل بشكل مستقل، مما يؤدي إلى تحسين موثوقية شبكة التوزيع.

• يمكن لأنظمة BESS تشكيل إدارة الجهد عن طريق إضافة المرونة إلى إدارة شبكة التوزيع، والتي ثبت أنها تعمل من الناحية الفنية.

• قد تدرس الأبحاث الفنية والاقتصادية والتنظيمية كيفية الجمع بين خدمات متعددة بشكل فعال. وينبغي أن تركز الأبحاث على تحسين ميزات البطارية وتقديم الخدمات التكميلية.

• تؤدي تسوية ملفات تعريف الإنشاء والتحميل إلى تقليل ازدحام الشبكة. تتجنب أنظمة تخزين الطاقة تجديد أسلاك التغذية واستبدال المحولات.

• يمكن للمولدات وأنظمة تخزين الطاقة المتصلة بشبكة التوزيع تجاهل التحكم في الترددات المدفوعة.

• يمكن إجراء مراجحة الطاقة - شراء وبيع الطاقة في سوق الطاقة الفورية ونقل إنتاج الطاقة أو توليدها للاستفادة من تقلبات الأسعار - باستخدام نظام BESS+DG أو BESS+load.

• يجب أن توضح الأبحاث كيفية الاستخدام الأمثل لخصائص البطارية من خلال إنشاء خطة شاملة لتقديم الخدمة.

• قد يتم دراسة الجمع بين خدمات متعددة في المستقبل. كما يعمل العديد من أصحاب المصلحة على تحسين نجاح دراسة الجدوى.