في عملية تسريع تحقيق أهداف الكربون المزدوج وبناء نظام طاقة جديد، أصبحت تكنولوجيا تخزين الطاقة تدريجياً واحدة من التقنيات الرئيسية لدعم التشغيل المستقر لنظام الطاقة الجديد وتحسين تخصيص الموارد. من بينها، محول تخزين الطاقة PCS (نظام تحويل الطاقة) هو المعدات الأساسية لنظام تخزين الطاقة، ويؤثر أدائه وتطبيقه بشكل مباشر على الكفاءة العامة والاستقرار لنظام تخزين الطاقة. ستجري هذه المقالة تحليلًا وتفسيرًا متعمقًا للتعريف ومبدأ العمل والميزات الرئيسية ووضع العمل وسيناريوهات التطبيق واتجاهات التطوير المستقبلية لمحول تخزين الطاقة PCS.
01
تعريف محول تخزين الطاقة PCS
محول تخزين الطاقة PCS، الاسم الكامل لنظام تحويل الطاقة، هو جهاز رئيسي في نظام تخزين الطاقة، يستخدم لتحقيق تحويل الطاقة والتدفق ثنائي الاتجاه بين بطاريات تخزين الطاقة وشبكات الطاقة. يمكنه تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد أو طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر لتلبية متطلبات الشحن والتفريغ لشبكة الطاقة لأنظمة تخزين الطاقة. يلعب محول تخزين الطاقة PCS دور "الجسر" في نظام تخزين الطاقة، حيث يربط بطاريات تخزين الطاقة وشبكات الطاقة لضمان التشغيل الفعال والمستقر لأنظمة تخزين الطاقة.
02
مبدأ العمل لمحول تخزين الطاقة PCS
يعتمد مبدأ العمل لمحول تخزين الطاقة PCS بشكل أساسي على تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة، والتي تحقق التحويل والتدفق ثنائي الاتجاه للطاقة الكهربائية من خلال التحكم في تشغيل وإيقاف أجهزة التبديل. عندما تحتاج شبكة الطاقة إلى نظام تخزين الطاقة للتفريغ، فإن محول تخزين الطاقة PCS يحول طاقة التيار المستمر في بطارية تخزين الطاقة إلى طاقة تيار متردد ويخرجها إلى شبكة الطاقة؛ عندما تحتاج شبكة الطاقة إلى نظام تخزين الطاقة للشحن، يقوم محول تخزين الطاقة PCS بتحويل طاقة التيار المتردد في شبكة الطاقة إلى طاقة تيار مستمر وتخزينها في بطارية تخزين الطاقة. أثناء عملية الشحن والتفريغ، يحتاج محول تخزين الطاقة PCS أيضًا إلى إجراء تحكم دقيق في الطاقة وإدارة الطاقة وفقًا لاحتياجات شبكة الطاقة وحالة بطارية تخزين الطاقة لضمان التشغيل المستقر والاستخدام الفعال لتخزين الطاقة نظام.
03
الملامح الرئيسية لمحول تخزين الطاقة PCS
1. تحويل فعال للطاقة: يعتمد محول تخزين الطاقة PCS تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة المتقدمة واستراتيجيات التحكم لتحقيق تحويل فعال ومستقر للطاقة وتدفق ثنائي الاتجاه. تصل كفاءة التحويل الخاصة بها إلى 95%، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة التشغيل لنظام تخزين الطاقة.
2. التحكم الدقيق في الطاقة: يتمتع محول تخزين الطاقة PCS بقدرة تحكم دقيقة في الطاقة ويمكنه إجراء تعديلات في الوقت الفعلي وفقًا لاحتياجات شبكة الطاقة وحالة بطارية تخزين الطاقة. من خلال التحكم الدقيق في الطاقة، يمكن لمحول تخزين الطاقة PCS تحقيق الاستجابة السريعة والتعديل الدقيق لنظام تخزين الطاقة، وتحسين استقرار وموثوقية نظام الطاقة.
3. إدارة الطاقة الذكية: يحتوي محول تخزين الطاقة PCS أيضًا على وظيفة إدارة الطاقة الذكية، والتي يمكن إرسالها وتحسينها بذكاء وفقًا لحمل شبكة الطاقة وحالة بطارية تخزين الطاقة. من خلال الإدارة الذكية للطاقة، يمكن لمحول تخزين الطاقة PCS تحقيق أقصى قدر من الاستفادة من نظام تخزين الطاقة وتقليل الخسارة، وتحسين الاقتصاد وحماية البيئة لنظام الطاقة بأكمله.
4. التكوين المرن والتوسع: يعتمد محول تخزين الطاقة PCS تصميمًا معياريًا، والذي يمكن تهيئته وتوسيعه بمرونة وفقًا للاحتياجات الفعلية. من خلال زيادة أو تقليل عدد الوحدات، يمكن تعديل سعة نظام تخزين الطاقة بدقة لتلبية احتياجات سيناريوهات التطبيق المختلفة.
04
وضع العمل لمحول تخزين الطاقة PCS
1. في الوضع المتصل بالشبكة، يتم تحقيق تحويل الطاقة ثنائي الاتجاه بين حزمة البطارية والشبكة وفقًا لأمر الطاقة الصادر عن مرسل المستوى العلوي؛ مثل شحن مجموعة البطارية خلال فترة التحميل المنخفضة للشبكة والتغذية المرتدة للشبكة خلال فترة التحميل القصوى للشبكة؛
2. وضع الشبكة خارج الشبكة / المعزولة، عند استيفاء المتطلبات المحددة، يتم فصلها عن الشبكة الرئيسية وتوفر طاقة تيار متردد تلبي متطلبات جودة الطاقة للشبكة لبعض الأحمال المحلية.
3. الوضع الهجين، يمكن لنظام تخزين الطاقة التبديل بين الوضع المتصل بالشبكة والوضع خارج الشبكة. نظام تخزين الطاقة موجود في الشبكة الصغيرة، والشبكة الصغيرة متصلة بالشبكة العامة، وتعمل كنظام متصل بالشبكة في ظل ظروف العمل العادية. إذا تم فصل الشبكة الصغيرة عن الشبكة العامة، فسيعمل نظام تخزين الطاقة في وضع خارج الشبكة لتوفير مصدر الطاقة الرئيسي للشبكة الصغيرة. تشمل التطبيقات الشائعة التصفية وتثبيت الشبكة وضبط جودة الطاقة وإنشاء شبكات ذاتية الإصلاح.
05
سيناريوهات تطبيق محول تخزين الطاقة PCS
1. تحويل وقت الطاقة: في نظام تخزين الطاقة من جانب المستخدم، يمكن استخدام محول تخزين الطاقة PCS لتحويل وقت الطاقة، وتخزين توليد الطاقة الكهروضوئية الزائدة أثناء النهار، وإطلاقها من خلال PCS في الليل أو في الطقس الممطر عندما لا يوجد توليد الطاقة الكهروضوئية، والتي يمكن أن تحقق أقصى قدر من الاستخدام الذاتي لتوليد الطاقة الكهروضوئية.
2. موازنة وادي الذروة: في نظام تخزين الطاقة من جانب المستخدم، خاصة في المجمعات الصناعية والتجارية التي تطبق أسعار الكهرباء وقت الاستخدام، يمكن استخدام محول تخزين الطاقة PCS لمراجحة وادي الذروة، عن طريق الشحن أثناء فترة انخفاض أسعار الكهرباء والتفريغ خلال فترة ارتفاع أسعار الكهرباء، لتحقيق انخفاض الشحن ومراجحة التفريغ العالية، وذلك لتوفير تكلفة الكهرباء الإجمالية للحديقة.
3. توسيع السعة الديناميكية: في السيناريوهات ذات سعة الطاقة المحدودة، مثل محطات شحن المركبات الكهربائية، يتم تكوين محولات تخزين الطاقة PCS مع بطاريات تخزين الطاقة لتوسيع السعة الديناميكية. أثناء ذروة الشحن، تقوم محولات تخزين الطاقة PCS بالتفريغ لتوفير دعم إضافي للطاقة؛ أثناء الشحن في أوقات الذروة المنخفضة، تقوم محولات تخزين الطاقة من PCS بشحن وتخزين الكهرباء منخفضة السعر للنسخ الاحتياطي، مما يمكنه تحقيق المراجحة في وادي الذروة وتوسيع سعة محطات الشحن ديناميكيًا.
4. نظام Microgrid: في نظام microgrid، يمكن لمحولات تخزين الطاقة PCS تحقيق التحكم المنسق لمصادر الطاقة الموزعة وأنظمة تخزين الطاقة، مما يحسن الاستقرار وجودة إمدادات الطاقة للشبكات الصغيرة. من خلال التحكم الدقيق في الطاقة وإدارة الطاقة الذكية لمحولات تخزين الطاقة PCS، يمكن تحقيق التوازن والجدولة الأمثل لإمدادات الطاقة والحمل في أنظمة الشبكات الصغيرة.
5. تنظيم التردد والذروة لأنظمة الطاقة: في أنظمة الطاقة، يمكن استخدام محولات تخزين الطاقة PCS لتنظيم التردد والذروة لتحسين استقرار وموثوقية شبكات الطاقة. عندما يكون حمل الشبكة عند الذروة، يمكن لمحول تخزين الطاقة PCS إطلاق الطاقة في بطارية تخزين الطاقة وتوفير دعم طاقة إضافي للشبكة؛ عندما يكون حمل الشبكة عند نقطة منخفضة، يمكن لمحول تخزين الطاقة PCS امتصاص الطاقة الزائدة في الشبكة وشحن بطارية تخزين الطاقة لاستخدامها لاحقًا.
عاكس تخزين الطاقة Growatt 140-250k
06
اتجاه تطوير عاكس تخزين الطاقة PCS
حاليًا، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر المركزية على نطاق واسع في محطات توليد الطاقة الكبيرة لتخزين الطاقة. تتحكم أجهزة الكمبيوتر عالية الطاقة في مجموعات متعددة من البطاريات المتوازية في نفس الوقت، ولا يمكن معالجة مشكلة عدم التوازن بين مجموعات البطاريات بشكل فعال؛ في حين أن سلسلة PCS، فإن PCS صغيرة ومتوسطة الطاقة تتحكم فقط في مجموعة واحدة من البطاريات، مما يحقق إدارة مجموعة واحدة، ويتجنب بشكل فعال تأثير البرميل بين مجموعات البطارية، ويحسن عمر النظام، ويزيد من قدرة التفريغ لدورة الحياة بأكملها. لقد تبلور اتجاه التطبيق على نطاق واسع لسلسلة PCS. في خزانة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية المتكاملة، أصبحت سلسلة PCS هي الحل السائد في الصناعة، وسيتم تطبيقها أيضًا على نطاق واسع في محطات الطاقة الكبيرة لتخزين الطاقة في المستقبل.
مع التطور السريع للطاقة الجديدة والشبكات الذكية والتقدم المستمر لتكنولوجيا تخزين الطاقة، ستواجه محولات تخزين الطاقة PCS فرصًا وتحديات تطوير أكبر. في المستقبل، سيتم تطوير محولات تخزين الطاقة PCS في اتجاه أكثر كفاءة وذكاء ومرونة.
من ناحية، مع التقدم المستمر لتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة والتطبيق المستمر للمواد الجديدة، سيتم تحسين كفاءة التحويل لمحولات تخزين الطاقة PCS. من ناحية أخرى، مع التطوير المستمر وتطبيق التقنيات مثل البيانات الكبيرة والحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي، سيتم تعزيز قدرات إدارة الطاقة الذكية لمحولات تخزين الطاقة PCS، والتي يمكن أن تلبي احتياجات نظام الطاقة بشكل أفضل وتحسين الجدولة. بالإضافة إلى ذلك، مع التوسع المستمر وتعميق سيناريوهات تطبيق أنظمة تخزين الطاقة، ستواجه محولات تخزين الطاقة PCS أيضًا المزيد من الاحتياجات المخصصة وتحديات الابتكار.