ما هي سعة نظام تخزين الطاقة في منارة تعمل بالطاقة الشمسية؟

ما هي سعة نظام تخزين الطاقة في منارة تعمل بالطاقة الشمسية؟

كنظام إضاءة يستخدم الطاقة المتجددةيُعد تصميم نظام تخزين الطاقة أمرًا بالغ الأهمية لضمان عمل المنارة بشكل طبيعي ليلًا أو في غياب الضوء. فيما يلي بعض المتطلبات والاتجاهات المحددة لسعة نظام تخزين الطاقة الخاص بـ منارة تعمل بالطاقة الشمسية بناءً على أحدث الأبحاث والمواصفات:

1. العوامل المؤثرة على سعة نظام تخزين الطاقة

وفقًا لـ "مواصفات تصميم محطات الطاقة الكهروضوئية GB50797-2012"، يجب تحديد سعة نظام تخزين الطاقة المُهيأ لمحطة طاقة كهروضوئية مستقلة بناءً على ظروف سطوع الشمس المحلية، وعدد الأيام الممطرة المتتالية، ومتطلبات طاقة الحمل، والخصائص التقنية لـ بطارية تخزين الطاقةوهذا يعني أن سعة نظام تخزين الطاقة في منارة تعمل بالطاقة الشمسية يجب أن تأخذ في الاعتبار الموقع الجغرافي والظروف المناخية واحتياجات الإضاءة للمنارة.

2. طريقة حساب سعة نظام تخزين الطاقة

صيغة حساب سعة بطارية تخزين الطاقة هي:

سعة بطارية تخزين الطاقة = كفاءة النظام × قدرة مصفوفة الخلايا الشمسية مقسومة على

متوسط ​​استهلاك الطاقة اليومي للحمل × عدد الأيام المتتالية بدون أشعة الشمس

3. التكوين الأمثل لسعة نظام تخزين الطاقة

تُشير الأبحاث إلى أن تحسين سعة نظام تخزين الحرارة في محطات الطاقة الشمسية الحرارية البرجية يُؤثر بشكلٍ كبير على أداء التشغيل والفوائد الاقتصادية الشاملة للمحطة. فعلى سبيل المثال، في محطة طاقة شمسية حرارية برجية بقدرة 50 ميجاواط، عندما يكون مُضاعف الطاقة الشمسية 1.8، تكون التكلفة المُستوية للكهرباء (LCOE) للمحطة في أدنى مستوياتها وتكون الفائدة الاقتصادية في أفضل حالاتها عندما تكون مدة تخزين الحرارة 6 ساعات؛ وعندما يكون مُضاعف الطاقة الشمسية 2.4، تكون التكلفة المُستوية للكهرباء (LCOE) للمحطة في أدنى مستوياتها وتكون الفائدة الاقتصادية في أفضل حالاتها عندما تكون مدة تخزين الحرارة 8 ساعات.

4. معايير سعة نظام تخزين الطاقة
وضعت بعض المناطق متطلبات محددة لإنشاء أنظمة تخزين الطاقة لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية. فعلى سبيل المثال، تنص متطلبات وثيقة "قواعد التنفيذ" على ضرورة تزويد مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية بأنظمة تخزين طاقة تزيد سعتها عن 10% من السعة المركبة. وهذا يدل على أنه في بعض سيناريوهات التطبيق، قد تحتاج سعة نظام تخزين الطاقة في محطات الطاقة الشمسية إلى أن تصل إلى 10% أو تتجاوزها من السعة المركبة للطاقة الشمسية الكهروضوئية.

5. اتجاهات تطوير سعة أنظمة تخزين الطاقة
مع تقدم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، تتجه سعة أنظمة تخزين الطاقة نحو الزيادة. وتشير نتائج البحث إلى أن إمكانات الربط بالشبكة لأنظمة "الخلايا الكهروضوئية + تخزين الطاقة" من المتوقع أن تصل إلى 5.2 بيتاواط/ساعة و7.2 بيتاواط/ساعة في عامي 2030 و2060 على التوالي، مما يدل على إمكانية توسيع سعة أنظمة تخزين الطاقة الشمسية في محطات الطاقة الشمسية.

باختصار، تعتمد سعة نظام تخزين الطاقة في المنارة الشمسية على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك الموقع الجغرافي والظروف المناخية والطلب على الطاقة، وما إلى ذلك. ومع تطور التكنولوجيا والتركيز على استخدام الطاقة المتجددة، من المتوقع أن يتم تحسين سعة نظام تخزين الطاقة في المنارة الشمسية وتوسيعها بشكل أكبر لتلبية احتياجات الطاقة المتزايدة وتحسين الفوائد الاقتصادية.

ما هي العلاقة بين سعة نظام تخزين الطاقة في منارة تعمل بالطاقة الشمسية وكمية الطاقة الشمسية المولدة؟

توجد علاقة وثيقة بين سعة نظام تخزين الطاقة في المنارة الشمسية وكمية الطاقة الشمسية المولدة. فيما يلي بعض النقاط الرئيسية التي توضح هذه العلاقة:

دور نظام تخزين الطاقة:
يتمثل دور نظام تخزين الطاقة في المنارة الشمسية في تخزين الكهرباء المولدة خلال النهار لاستخدامها ليلاً أو عند انخفاض الإضاءة. وهذا يساعد على موازنة عدم استقرار توليد الطاقة الشمسية وتقلباتها، ويضمن استمرار عمل المنارة بشكل متواصل وثابت.

التكوين الأمثل لسعة تخزين الطاقة:
يجب تحسين سعة نظام تخزين الطاقة بناءً على عوامل مثل توليد الطاقة الشمسية، والطلب على الطاقة، وظروف الإضاءة، وعدد الأيام المتتالية بدون سطوع الشمس. ويمكن لسعة تخزين الطاقة المناسبة أن تُحسّن استقرار الشبكة، وتُحقق تأثيرات تقليل ذروة الطلب وتخفيف انخفاضه، وتُقلل تكاليف تشغيل الشبكة.

التحليل الاقتصادي:
يرتبط تكوين سعة نظام تخزين الطاقة ارتباطًا وثيقًا بتوليد الطاقة الشمسية، إذ يؤثران معًا على الجدوى الاقتصادية للمشروع. ويمكن لأنظمة تخزين الطاقة أن تزيد من نسبة التوليد الذاتي والاستهلاك الذاتي، وتقلل من نفقات الكهرباء، وتوفر الكهرباء عند ذروة أسعارها، مما يحسن الجدوى الاقتصادية.

مدة تخزين الطاقة وتكلفتها لكل كيلوواط ساعة:
ترتبط مدة تخزين الطاقة ارتباطًا وثيقًا بتوليد الطاقة الشمسية وتكلفة الكيلوواط/ساعة. فزيادة مدة التخزين قد تزيد من توليد الطاقة وتقلل من تكلفة الكيلوواط/ساعة، ولكن بعد تجاوز مدة تخزين معينة، قد ترتفع التكلفة. لذا، من الضروري تحسين مدة تخزين الطاقة وفقًا للظروف الخاصة بكل حالة.

مزايا نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المتكامل:
يُمكن لنظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المتكامل أن يُخفف من تقلبات إنتاج الطاقة الكهروضوئية، ويُحسّن استقرار الشبكة، ويُطلق الطاقة المُخزّنة عند ذروة الأحمال الكهربائية لتقليل الضغط على الشبكة. وقد أثبت هذا النظام مزاياه في تخزين الطاقة الكهروضوئية على أسطح المنازل، وفي محطات الطاقة الأرضية واسعة النطاق التي تدعم مرافق تخزين الطاقة، وفي تطبيقات الشبكات الصغيرة.

فوائد الجمع بين الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة:
يمكن أن يؤدي الجمع بين توليد الطاقة الكهروضوئية ونظام تخزين الطاقة إلى فوائد اقتصادية إضافية، بما في ذلك الفرق بين سعر الكهرباء في الشبكة عند تخزين الطاقة الكهروضوئية الزائدة وسعر نقل الطاقة الكهروضوئية، والفرق بين سعر الكهرباء في الشبكة عند تخزين الطاقة الكهروضوئية الزائدة وسعر الكهرباء في الشبكة عند إطلاق هذا الجزء من الطاقة.

باختصار، يجب ضبط سعة نظام تخزين الطاقة في المنارة الشمسية بشكل مناسب وفقًا لتوليد الطاقة الشمسية والطلب الفعلي لضمان التشغيل المستقر للمنارة وتحقيق أقصى قدر من الفوائد الاقتصادية. وتُعد العلاقة بين نظام تخزين الطاقة وتوليد الطاقة الشمسية علاقة تكاملية وترابطية.

كيف يؤثر توليد الطاقة الشمسية وسعة نظام تخزين الطاقة على استقرار الشبكة؟

إن تأثير توليد الطاقة الشمسية وسعة نظام تخزين الطاقة على استقرار الشبكة متعدد الأوجه، ويمكن فهمه من خلال المنظورات التالية:

استقرار الجهد: عندما يستهلك نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية طاقة تفاعلية، قد يتسبب ذلك في انخفاض جهد الشبكة. وإذا انخفض الجهد بشكل كبير، فقد تتضرر المعدات الكهربائية في الشبكة، مما يؤثر على قدرة نقلها. يمكن لنظام تخزين الطاقة أن يساعد في استقرار تردد الشبكة وجهدها عن طريق تخزين فائض الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية وإطلاقها عند الحاجة.

الاحتياطي الدوار: لمواجهة الطبيعة المتقطعة والمتقلبة للطاقة الشمسية الكهروضوئية، تحتاج الشبكة إلى الحفاظ على سعة احتياطية دوارة كافية. مع ذلك، ستؤدي زيادة الاحتياطي الدوار إلى ارتفاع تكاليف التشغيل. يمكن لأنظمة تخزين الطاقة تقليل الاعتماد على الاحتياطيات الدوارة وخفض تكاليف التشغيل.

التنبؤ بقدرة الطاقة الكهروضوئية واستراتيجيات الاستجابة لتقلبات الشبكة: يمكن للتنبؤ الدقيق بقدرة الطاقة الكهروضوئية أن يقلل من انحراف التردد بأكثر من 50%، ويقلل من متطلبات سعة النسخ الاحتياطي بنسبة تصل إلى 20%، ويحسن من مرونة الشبكة

يدعم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات استقرار الشبكة: تتميز أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات بسرعة استجابة فائقة، ويمكنها تعديل إنتاج الطاقة في غضون أجزاء من الثانية لتوفير 1300 ميغاواط من خدمات الموازنة للتعامل مع الطبيعة المتقطعة والمتقلبة لتوليد الطاقة الكهروضوئية.

تأثير ربط أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة بالشبكة على استقرار الشبكة: يؤثر ربط أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة بالشبكة بشكل كبير على استقرار تردد الشبكة وجهود الجهد. ومن خلال تحليل العوامل المؤثرة واتخاذ التدابير المناسبة، يمكن التخفيف بشكل فعال من تحديات الاستقرار التي يسببها ربط أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بالشبكة.

تأثير التوسع في استخدام الطاقة الشمسية على استجابة الشبكة الكهربائية: سيؤدي التوسع في استخدام الطاقة الشمسية إلى انخفاض استقرار جهد الشبكة، خاصةً عند ارتفاع إنتاج الطاقة الشمسية. لذا، يلزم اتخاذ تدابير لتحسين استقرار جهد الشبكة، مثل تعديل إنتاج الطاقة الكهروضوئية، وأنظمة تخزين الطاقة، وأجهزة تنظيم القدرة التفاعلية للجهد، وغيرها.

التحسين المنسق لتوليد الطاقة الكهروضوئية ومصادر الطاقة التقليدية: يشكل توليد الطاقة الكهروضوئية ونظام تخزين الطاقة علاقة تكاملية وثيقة. يعمل نظام تخزين الطاقة على تنظيم الطاقة الناتجة عن توليد الطاقة الكهروضوئية، مما يوازن حمل الشبكة ويحسن استقرار نظام الطاقة.

نظام تخزين وشحن الطاقة الكهروضوئية المتكامل: لقد ساهم التطبيق الواسع النطاق لنظام تخزين وشحن الطاقة الكهروضوئية المتكامل في تحسين موثوقية واستقرار إمدادات الطاقة بشكل كبير، وتقليل الضغط على شبكات الطاقة التقليدية، وتعزيز تحسين معدل استخدام الطاقة النظيفة وكفاءة استخدام الطاقة الإجمالية بشكل كبير

باختصار، يؤثر توليد الطاقة الشمسية وسعة نظام تخزين الطاقة بشكل مباشر على استقرار شبكة الكهرباء. ويمكن لتكوين نظام تخزين طاقة مناسب وتوقعات محسّنة للطاقة الكهروضوئية أن يحسّنا بشكل كبير من استقرار وموثوقية شبكة الكهرباء ويقللا من الآثار السلبية الناجمة عن تقلبات توليد الطاقة الشمسية.