تحليل مقارن لأربعة أنواع من طرق تخزين الطاقة: المتوالية والمركزية والموزعة والوحداتية

تنقسم أنظمة تخزين الطاقة إلى أربعة أنواع رئيسية وفقًا لبنيتها وسيناريوهات التطبيق: السلسلة، والمركزية، والموزعة، و

وحدات. كل نوع من طرق تخزين الطاقة له خصائصه الخاصة وسيناريوهاته القابلة للتطبيق.

1. سلسلة تخزين الطاقة

سمات:

يتم توصيل كل وحدة كهروضوئية أو حزمة بطارية صغيرة بالعاكس الخاص بها (العاكس الصغير)، ومن ثم يتم توصيل هذه العاكسات بالشبكة بالتوازي.

مناسبة لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية أو التجارية الصغيرة بسبب مرونتها العالية وسهولة توسعتها.

مثال:

جهاز تخزين طاقة بطارية الليثيوم الصغيرة المستخدمة في نظام توليد الطاقة الشمسية على سطح المنزل.

حدود:

نطاق الطاقة: عادة من بضعة كيلووات إلى عشرات الكيلووات.

كثافة الطاقة: منخفضة نسبياً، لأن كل عاكس يتطلب مساحة معينة.

الكفاءة: كفاءة عالية بسبب انخفاض فقدان الطاقة على جانب التيار المستمر.

قابلية التوسع: من السهل إضافة مكونات أو مجموعات بطاريات جديدة، مناسبة للبناء على مراحل.

2. تخزين الطاقة مركزيا

سمات:

استخدم عاكسًا مركزيًا كبيرًا لإدارة تحويل الطاقة للنظام بأكمله.

أكثر ملاءمة لتطبيقات محطات الطاقة واسعة النطاق، مثل مزارع الرياح أو محطات الطاقة الكهروضوئية الأرضية الكبيرة.

مثال:

نظام تخزين الطاقة من فئة ميجاوات (MW) مجهز بمحطات طاقة الرياح الكبيرة.

حدود:

نطاق الطاقة: من مئات الكيلووات (kW) إلى عدة ميجاوات (MW) أو أعلى.

كثافة الطاقة: كثافة طاقة عالية بسبب استخدام المعدات الكبيرة.

الكفاءة: قد تكون هناك خسائر أعلى عند التعامل مع التيارات الكبيرة.

فعالية التكلفة: انخفاض تكلفة الوحدة للمشاريع واسعة النطاق.

3. تخزين الطاقة الموزعة

سمات:

توزيع عدة وحدات تخزين طاقة أصغر في مواقع مختلفة، تعمل كل منها بشكل مستقل ولكن يمكن ربطها بالشبكة وتنسيقها.

إنه يساعد على تحسين استقرار الشبكة المحلية، وتحسين جودة الطاقة، وتقليل خسائر النقل.

مثال:

الشبكات الصغيرة داخل المجتمعات الحضرية، وتتكون من وحدات تخزين الطاقة الصغيرة في العديد من المباني السكنية والتجارية.

حدود:

نطاق الطاقة: من عشرات الكيلووات (kW) إلى مئات الكيلووات.

كثافة الطاقة: تعتمد على تقنية تخزين الطاقة المحددة المستخدمة، مثل بطاريات الليثيوم أيون أو البطاريات الجديدة الأخرى.

المرونة: يمكن أن تستجيب بسرعة لتغيرات الطلب المحلي وتعزز مرونة الشبكة.

الموثوقية: حتى في حالة فشل عقدة واحدة، يمكن للعقد الأخرى الاستمرار في العمل.

4. وحدات تخزين الطاقة

سمات:

وهو يتألف من وحدات تخزين طاقة موحدة متعددة، والتي يمكن دمجها بمرونة في سعات وتكوينات مختلفة حسب الحاجة.

دعم التوصيل والتشغيل، وسهل التركيب والصيانة والترقية.

مثال:

حلول تخزين الطاقة في الحاويات المستخدمة في المجمعات الصناعية أو مراكز البيانات.

حدود:

نطاق الطاقة: من عشرات الكيلووات (kW) إلى أكثر من عدة ميجاوات (MW).

التصميم الموحد: قابلية جيدة للتبادل والتوافق بين الوحدات.

سهلة التوسيع: يمكن توسيع سعة تخزين الطاقة بسهولة عن طريق إضافة وحدات إضافية.

سهولة الصيانة: في حالة فشل إحدى الوحدات، يمكن استبدالها مباشرة دون إيقاف تشغيل النظام بأكمله للإصلاح.

الميزات التقنية

أبعاد سلسلة تخزين الطاقة تخزين الطاقة المركزية تخزين الطاقة الموزعة وحدات تخزين الطاقة
السيناريوهات القابلة للتطبيق منزل صغير أو النظام الشمسي التجاري محطات توليد الطاقة الكبيرة الحجم (مثل مزارع الرياح ومحطات الطاقة الكهروضوئية) الشبكات الصغيرة للمجتمعات الحضرية، وتحسين الطاقة المحلية المجمعات الصناعية ومراكز البيانات والأماكن الأخرى التي تتطلب تكوينًا مرنًا
نطاق الطاقة عدة كيلووات (كيلوواط) إلى عشرات الكيلووات من مئات الكيلووات (kW) إلى عدة ميجاوات (MW) وحتى أعلى عشرات الكيلووات إلى مئات الكيلووات ويمكن توسيعها من عشرات الكيلووات إلى عدة ميجاوات أو أكثر
كثافة الطاقة أقل، لأن كل عاكس يتطلب قدرًا معينًا من المساحة عالية، وذلك باستخدام معدات كبيرة يعتمد على تقنية تخزين الطاقة المحددة المستخدمة تصميم موحد، كثافة طاقة معتدلة
كفاءة عالية، مما يقلل من فقدان الطاقة من جانب التيار المستمر قد يكون لها خسائر أعلى عند التعامل مع التيارات العالية الاستجابة بسرعة لتغيرات الطلب المحلي وتعزيز مرونة الشبكة تعتبر كفاءة الوحدة الواحدة عالية نسبيًا، وتعتمد كفاءة النظام بشكل عام على التكامل
قابلية التوسع من السهل إضافة مكونات جديدة أو مجموعات بطاريات، مناسبة للبناء على مراحل يعد التوسع أمرًا معقدًا نسبيًا ويجب مراعاة محدودية قدرة العاكس المركزي. مرنة، يمكن أن تعمل بشكل مستقل أو بشكل تعاوني من السهل جدًا التوسع، ما عليك سوى إضافة وحدات إضافية
يكلف الاستثمار الأولي مرتفع، ولكن تكلفة التشغيل على المدى الطويل منخفضة انخفاض تكلفة الوحدة، ومناسبة للمشاريع واسعة النطاق - تنويع هيكل التكلفة حسب اتساع وعمق التوزيع تنخفض تكاليف الوحدة مع وفورات الحجم، كما يتسم النشر الأولي بالمرونة
صيانة سهولة الصيانة، فشل واحد لن يؤثر على النظام بأكمله تعمل الإدارة المركزية على تبسيط بعض أعمال الصيانة، ولكن المكونات الرئيسية مهمة التوزيع على نطاق واسع يزيد من عبء العمل على الصيانة في الموقع يسهل التصميم المعياري الاستبدال والإصلاح، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل
مصداقية عالي، حتى لو تعطل أحد المكونات، فلا يزال بإمكان المكونات الأخرى العمل بشكل طبيعي يعتمد على ثبات العاكس المركزي تحسين استقرار واستقلال النظم المحلية يعزز التصميم العالي والمتكرر بين الوحدات موثوقية النظام

وقت النشر: 18 ديسمبر 2024