يدخل الطلب على الكهرباء فترة جديدة من النمو.
تضيف مراكز البيانات الكبيرة والمركبات الكهربائية -والشحن عالي الطاقة والكهرباء الصناعية أحمالًا جديدة كبيرة إلى أنظمة الطاقة. ولا يقتصر التحدي على كمية الكهرباء المطلوبة فحسب، بل أيضاأين ومتى سيظهر هذا الطلب.
يمكن لمركز بيانات جديد أو خط إنتاج صناعي أو مركز شحن أن ينشئ حملاً كبيرًا في مكان واحد. ربما لم يتم تصميم المحطات الفرعية والمحولات وشبكات التوزيع المحلية لهذا المستوى من الطلب.
يظل توسيع الشبكة التقليدية أمرًا ضروريًا، ولكن خطوط النقل الجديدة والمحطات الفرعية وتحديثات الاتصال يمكن أن تتطلب استثمارات كبيرة وتخطيطًا وتصاريح ووقتًا للبناء. ولا يمكن للطاقة الموزعة أن تحل محل الشبكة، ولكنها يمكن أن تساعد الشركات والشبكات المحلية على إدارة الطلب في حين تلحق البنية التحتية الأكبر بالركب.
ارتفاع الطلب على الطاقة المحلية يفوق توسع الشبكة
تعمل مراكز البيانات الكبيرة والمركبات الكهربائية والكهربة الصناعية على خلق طلب محلي متزايد التركيز على الطاقة. يمكن لمحطات الشحن-السريعة وتوسعات المصانع ومراكز البيانات أن تدفع المحولات واتصالات الشبكة بسرعة إلى حدودها القصوى. ومع ذلك، غالبًا ما تتطلب المحطات الفرعية الجديدة وخطوط النقل وتحديثات الاتصال سنوات من التخطيط والموافقة والبناء. وبالتالي فإن التحدي لا يتمثل في توليد المزيد من الكهرباء فحسب، بل في مطابقة الطلب وقدرة الشبكة والتوقيت. يمكن لأنظمة الطاقة الموزعة أن تساعد في تقليل هذه الفجوة.
ماذا يشمل نظام الطاقة الموزعة المحلية؟
تعمل الطاقة الموزعة بشكل أفضل كنظام متكامل وليس كمجموعة من الأجهزة المستقلة.
قد يتضمن النظام التجاري أو الصناعي النموذجي المكونات التالية.
1. الطاقة الشمسية على السطح
تولد الأنظمة الكهروضوئية الموجودة على الأسطح الكهرباء بالقرب من مكان استهلاكها.
بالنسبة للمصانع والمستودعات والمباني التجارية ومرافق البيانات التي تتمتع بمساحة مناسبة على السطح، يمكن للطاقة الشمسية الموجودة في الموقع- أن تقلل من واردات الكهرباء خلال النهار وتخفض كمية الطاقة التي يجب أن تمر عبر الشبكة المحلية.
ومع ذلك، يعتمد إنتاج الطاقة الشمسية على الطقس والوقت من اليوم. وقد لا يتطابق تمامًا مع ملف تعريف الطلب الخاص بالموقع، لذا لا يمكن للطاقة الشمسية وحدها أن تحل مشاكل الاتصال-سعة التحميل أو الذروة- بشكل كامل.
وتزداد قيمته عندما يتم تنسيقه مع التخزين والأحمال المرنة.
2. تخزين الطاقة التجارية والصناعية
تخزين البطارية يفصل وقت التوليد عن وقت الاستهلاك.
يمكن شحنه عندما يكون إنتاج الطاقة الشمسية مرتفعًا أو يكون الطلب على الشبكة منخفضًا نسبيًا، ثم يتم تفريغه عندما يقترب الموقع من الحد الأقصى للطاقة أو ترتفع أسعار الكهرباء.
بالنسبة للمستخدمين التجاريين والصناعيين، يمكن أن يدعم التخزين ما يلي:
حلاقة الذروة
تحول الطاقة
الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية-.
قوة احتياطية
الشحن-دعم التحميل
إدارة الجودة-القوة
تقليل الضغط قصير المدة على المحولات ووحدات التغذية
يرتبط هذا مباشرة بالمناقشة السابقة في"لماذا أصبح تخزين الطاقة بنية تحتية أساسية، وليس معدات اختيارية."
لقد أصبح التخزين بنية تحتية لأنه يمنح نظام الطاقة المحلي شيئًا لا يستطيع توليد الطاقة الشمسية وحده توفيره:السيطرة على متى يتم استخدام الكهرباء.
3. الأحمال التي يمكن السيطرة عليها
ليس كل حمل كهربائي يجب أن يعمل بكامل طاقته في وقت محدد.
يمكن تعديل بعض العمليات الصناعية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وتسخين المياه ومعدات التبريد والمضخات وأحمال الشحن ضمن حدود التشغيل المقبولة.
الحمل الذي يمكن التحكم فيه لا يستهلك بالضرورة طاقة أقل. وبدلا من ذلك، يتم نقل بعض استهلاكها بعيدا عن الفترات التي تكون فيها الشبكة أو الموقع تحت الضغط.
تشمل الأمثلة ما يلي:
تقليل المعدات غير-الحرجة بشكل مؤقت
بدء التشغيل المذهل-للمحركات الكبيرة
ضبط الطلب على التبريد ضمن نطاق درجة حرارة مقبول
تأخير جلسات الشحن المحددة
جدولة الإنتاج المكثف للطاقة-خلال فترات الطلب المنخفض-.
غالبًا ما يكون هذا النوع من مرونة الطلب أقل تكلفة من بناء ما يكفي من سعة التوليد والشبكة لكل ذروة ممكنة.
4. مرافق شحن السيارات الكهربائية
ينبغي التعامل مع البنية التحتية للشحن كجزء من نظام الطاقة في الموقع، وليس كحمولة معزولة.
يتيح الشحن غير المنضبط لكل مركبة الحصول على أقصى قدر من الطاقة عند توصيلها. يمكن أن ينتج عن ذلك ذروة أعلى بكثير من الطلب العادي للموقع.
يمكن للشحن الذكي بدلاً من ذلك تخصيص الطاقة وفقًا لما يلي:
وقت مغادرة السيارة
حالة شحن البطارية
أولوية الشاحن
الطاقة الشمسية المتوفرة
سعة تخزين البطارية
حدود اتصال الموقع
أسعار الكهرباء
بالنسبة إلى مستودع الأسطول أو محطة شحن الشاحنات الثقيلة-، يمكن أن يؤدي هذا التنسيق إلى تقليل الحد الأقصى للطاقة المسحوبة من الشبكة بشكل كبير.
قد يخلق الشحن ثنائي الاتجاه مرونة إضافية في التطبيقات المناسبة. تشير وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن السيارات الكهربائية يمكن أن توفر الطاقة للمباني أو الشبكة من خلال أنظمة المركبات-إلى-المبنى والمركبات-إلى-الشبكة، مما يكمل الطاقة الشمسية وغيرها من الموارد الموزعة.
5. إدارة الطاقة EMS
نظام إدارة الطاقة هو ما يحول المعدات المنفصلة إلى نظام طاقة محلي منسق.
يقوم نظام EMS بمراقبة التوليد والاستهلاك وأسعار الكهرباء وحالة البطارية والطلب على الشاحن وحدود الشبكة. ثم يقرر متى يجب أن يعمل كل أصل يمكن التحكم فيه.
قد يقوم نظام الإدارة البيئية العملي بتنسيق ما يلي:
توليد الطاقة الشمسية على السطح
شحن وتفريغ البطارية
واردات الشبكة والصادرات
أحمال الإنتاج
أحمال البناء
شواحن المركبات الكهربائية
احتياطية-من الطاقة
وقت-استخدام-تعريفات الكهرباء
وبدون التحكم المنسق، قد تعمل الطاقة الشمسية والتخزين وأجهزة الشحن ضد بعضها البعض. على سبيل المثال، يمكن شحن البطارية من الشبكة خلال فترة الذروة أثناء شحن المركبات أيضًا.
نظام الإدارة البيئية الفعال يمنع هذه التعارضات ويدير الموقع وفق أولويات واضحة.
6. تفاعل الشبكة
عادةً ما يظل نظام الطاقة الموزع متصلاً بشبكة الكهرباء الأوسع.
الهدف ليس العمل بشكل مستقل في جميع الأوقات. الهدف هو التفاعل مع الشبكة بشكل أكثر ذكاءً.
اعتمادًا على اللوائح المحلية والشروط الفنية، قد يقوم النظام بما يلي:
الحد الأقصى لواردات الشبكة
تجنب الإفراط في تصدير الطاقة الشمسية
الاستجابة لإشارات الطلب على المرافق
توفير استجابة الطلب
الحفاظ على القدرة الاحتياطية
شارك في برامج دعم الشبكة-.
تعمل مؤقتًا كشبكة صغيرة أثناء انقطاع التيار
تصف وزارة الطاقة الأمريكية محطات الطاقة الافتراضية بأنها مجموعات منسقة من الموارد مثل الطاقة الشمسية على الأسطح، وبطاريات -العدادات-، والمركبات الكهربائية، وأجهزة الشحن، والمباني الذكية، والأحمال التجارية والصناعية المرنة. عند تجميعها والتحكم فيها، يمكن أن تساعد هذه الموارد في تحقيق التوازن بين العرض والطلب على الكهرباء وتقديم خدمات مماثلة لأصول الطاقة التقليدية.
كيف تعمل الطاقة الموزعة على تقليل الضغط
إن أقوى فائدة للطاقة الموزعة ليست أنها تنتج كهرباء جديدة غير محدودة. إنه يسمح باستخدام قدرة التوليد والشبكة الحالية بشكل أكثر فعالية.
يمكن للنظام المنسق تقليل الضغط بعدة طرق:
- توليد محليا:تعمل الطاقة الشمسية على السطح على تقليل جزء من الطلب على الشبكة النهارية للموقع.
- نقل الطاقة عبر الزمن:رسوم التخزين خلال فترات{{0}الطلب المنخفضة والتفريغ أثناء فترات الذروة.
- التحكم عند تشغيل الأحمال:تعمل المعدات المرنة والشحن الذكي على تجنب الطلب المتزامن غير الضروري.
- الحد من قمم الموقع:يعمل التحكم في EMS على إبقاء المنشأة ضمن حدود الاستيراد -الشبكة المتفق عليها.
- تقليل ضغوط التصدير:يمتص التحكم في التخزين والتحميل قدرًا أكبر من الطاقة-التي يتم توليدها من الطاقة الشمسية في الموقع.
- دعم المرونة:يمكن للبطاريات الحفاظ على الأحمال الحرجة أثناء فترات التوقف القصيرة.
- التنسيق مع الشبكة:يمكن للمواقع الاستجابة للإشارات الخارجية بدلاً من العمل كمستهلكين سلبيين.
قد تساعد هذه الإجراءات في تأجيل بعض الترقيات المحلية، أو تحسين اقتصاديات المشروع، أو السماح للأحمال الجديدة بالاتصال ضمن الحدود الحالية.
ومع ذلك، فإن النتيجة تعتمد بشكل كبير على تصميم النظام. قد لا توفر البطارية ذات الحجم الصغير أو جدول الشحن السيئ التخطيط أو استراتيجية التحكم الضعيفة فائدة عملية تذكر.
مثال بسيط
خذ بعين الاعتبار موقعًا صناعيًا يصل الحد الأقصى لاتصاله بالشبكة إلى 2 ميجاوات.
ويبلغ حمل الإنتاج الطبيعي 1.4 ميجاوات. وتقوم الشركة بعد ذلك بتركيب عدة أجهزة شحن سريعة يمكنها إضافة 1 ميجاوات أخرى إذا تم تشغيلها في وقت واحد.
وبدون السيطرة يمكن أن يصل إجمالي الطلب إلى 2.4 ميجاوات، وهو ما يتجاوز حد الاتصال.
يمكن لنظام الطاقة المحلي أن يستجيب من خلال:
توريد جزء من الحمل النهاري من الطاقة الشمسية على السطح
استخدام تخزين البطارية أثناء ذروة الشحن
تقليل طاقة الشاحن مؤقتًا
شحن السيارة مذهل
نقل الأحمال غير-الحرجة المحددة
إبقاء إجمالي واردات الشبكة أقل من 2 ميجاوات من خلال التحكم في نظام الإدارة البيئية
النظام لم يلغي الحاجة إلى الكهرباء. لقد منع كل الطلب من الوصول إلى الشبكة في نفس اللحظة.
خاتمة
إن ارتفاع الطلب على الكهرباء لا يؤدي فقط إلى زيادة كمية الطاقة التي يحتاجها العالم. كما أنها تخلق ضغوطًا جديدة في مواقع محددة وفي مناطق محددة.
تتطلب مراكز البيانات مصادر طاقة كبيرة ومستقرة. تضيف كهربة الصناعة أحمال إنتاج جديدة. تُنشئ السيارات الكهربائية وأجهزة الشحن-عالية الطاقة قممًا مركزة. وفي الوقت نفسه، قد يستغرق توسيع الشبكة التقليدية وقتًا أطول مما ترغب أو تستطيع العديد من المشاريع التجارية انتظاره.
يمكن لنظام الطاقة المحلي المبني على الطاقة الشمسية على الأسطح والتخزين التجاري والصناعي والأحمال التي يمكن التحكم فيها والشحن الذكي والتحكم في EMS والتفاعل مع الشبكة أن يساعد في سد جزء من هذه الفجوة.
والغرض منه ليس استبدال شبكة الكهرباء. الهدف هو جعل الموقع أكثر مرونة وقابلية للتنبؤ به وأسهل لخدمة الشبكة.
كما نوقش في"لماذا أصبح تخزين الطاقة بنية تحتية أساسية، وليس معدات اختيارية،"التخزين أمر أساسي في هذا التحول. لكن التخزين يحقق أكبر قيمة له عندما يتم دمجه مع التوليد المحلي والتحكم الذكي في الحمل والتفاعل المنسق للشبكة.
سينلينكتقوم بتوريد الكابلات الضوئية والموصلات وأنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية والمكونات ذات الصلة لمشاريع الطاقة الموزعة. نحن ندعم مقاولي EPC والموزعين ومشتري المشروع من خلال اختيار المنتج والوثائق الفنية وتنسيق الشهادات وتكوين النظام القائم على المشروع-.