في أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية ، فإن الأنظمة خارج الشبكة ، والربط والهجينة هي الأوضاع الرئيسية الثلاثة للتشغيل ، وتخلق اختلافاتها الأساسية في وضع الاتصال مع الشبكة والخصائص الوظيفية وسيناريوهات التطبيق. فيما يلي تحليل مقارن مفصل:
1.خارج الشبكة
قبالة الشبكة العامة تمامًا ، مدعوم من أجهزة تخزين الطاقة الكهروضوئية وأجهزة تخزين الطاقة.
مبدأ العمل:
- تحول الوحدة النمطية الكهروضوئية الطاقة الشمسية إلى الكهرباء ، والتي تستخدمها الحمل من خلال العاكس ، ويتم ترسيب الكهرباء الزائدة في البطارية.
- يتم توفير الطاقة عن طريق تفريغ البطارية عندما لا يكون هناك ضوء ، يستكمله مصدر طاقة النسخ الاحتياطي (على سبيل المثال ، مولد الديزل) إذا لزم الأمر.
الميزات الأساسية:
- الاستقلال: إمدادات طاقة مستقلة تمامًا ، لا تتأثر بفشل الشبكة ، مناسبة للمناطق التي لا توجد بها كهرباء أو شبكات غير مستقرة.
تخزين الطاقة ضروري: البطاريات مطلوبة للتعامل مع توليد الطاقة المتقطعة.
- القيود: التكلفة الأولية المرتفعة (30 ٪ -50 ٪ من بطارية التخزين) ، سعة تخزين محدودة ، تكلفة صيانة عالية ، عمر بطارية محدودة (5-10 سنوات للاستبدال). إذا لم يكن التصميم معقولًا (على سبيل المثال ، تخزين الطاقة غير الكافي ، وعدم كفاية معدات توليد الطاقة) ، فقد يكون هناك انقطاع متكرر للطاقة.
سيناريوهات مناسبة:
- المناطق البعيدة دون تغطية الشبكة (على سبيل المثال ، المناطق الجبلية ، المناطق الرعوية ، الجزر) ، أو حيث تكون تكلفة الوصول إلى الشبكة مرتفعة للغاية (تكلفة سحب الأسلاك تتجاوز بكثير تكلفة النظام).
- الطلب الأصغر والأكثر استقرارًا على الطاقة (على سبيل المثال ، المنازل الصغيرة ، ومحطات القاعدة الميدانية ، والبؤر الاستيطانية) لتجنب طفرات التكلفة بسبب قدر كبير من سعة التخزين.
2. شبكية
يسمح الاتصال المباشر بالشبكة العامة لتدفق الطاقة ثنائية الاتجاه.
مبدأ العمل:
- يتم إعطاء الأولوية لتوليد الطاقة الكهروضوئية للأحمال المحلية ، حيث يتم تغذية الطاقة الزائدة في الشبكة ؛ يتم أخذ الطاقة من الشبكة عندما تكون غير كافية.
- عادة لا يلزم تخزين الطاقة (يمكن تكوين بعض الأنظمة باستخدام تخزين الطاقة لتحسين الاقتصاد)
الميزات الأساسية:
- الاقتصاد: التخلص من التكلفة العالية لبطاريات التخزين ، يكون الاستثمار الأولي أساسًا في الألواح والمزولات الكهروضوئية. من خلال "التهوية الذاتية والاستهلاك الذاتي ، وفائض الطاقة عبر الإنترنت" لتقليل تكاليف الكهرباء ، وحتى الحصول على الإيرادات.
- تعتمد على الشبكة: في حالة انقطاع الشبكة ، عادة ما يتم فصل النظام تلقائيًا (من أجل سلامة صيانة الشبكة) ولا يمكن توفير الطاقة بشكل مستقل.
- الكفاءة العالية والاستقرار: لا حاجة للنظر في فقدان تخزين الطاقة ، والاستخدام العالي للطاقة.
سيناريوهات مناسبة:
- المناطق (على سبيل المثال ، المدن والبلدات) مع شبكات الطاقة المستقرة والموثوقة لديها عدد قليل من انقطاع التيار الكهربائي.
- الطلب المستقر على الكهرباء والرغبة في تقليل تكاليف الكهرباء أو حتى توليد الإيرادات عن طريق بيع الكهرباء (مع مراعاة إعانات اتصال الشبكة المحلية أو سياسات التعريفة الجمركية).
- ميزانية محدودة ، فعالة من حيث التكلفة ، لا تقلق بشأن تأثير انقطاع التيار الكهربائي على المدى القصير (على سبيل المثال ، المنازل العادية ، الأحمال الصناعية غير الحرجة).
3.هجين
وظائف خارج الشبكة والشبكة ، والتبديل المرن لأوضاع التشغيل (تخزين الطاقة خارج الشبكة مقابل تخزين الطاقة الهجينة).
مبدأ العمل:
يعمل بالتنسيق مع الشبكة خلال الأوقات العادية ، ويتحول إلى وضع خارج الشبكة أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، مدعوم من تخزين الطاقة. يدعم تحكيم تعريفة الذروة والوادي ، وتقلبات الطاقة المتنوعة.
الميزات الأساسية:
- تبديل الوضع المزدوج:
عندما تكون الشبكة طبيعية: الاستهلاك الذاتي لتوليد الطاقة + فائض الطاقة على الشبكة (مثل النظام المتصاعد بالشبكة) ، أو إعطاء الأولوية لشحن البطاريات (تخزين الطاقة في التعريفات المنخفضة ، وتوفير الطاقة مع تخزين الطاقة في أوقات الذروة).
في حالة انقطاع الشبكة: قم بالتبديل تلقائيًا إلى وضع خارج الشبكة وتزويد الطاقة من معدات تخزين الطاقة وتوليد الطاقة (لحماية الأحمال الحرجة).
- الإدارة الذكية: تحسين استراتيجيات الشحن والتفريغ من خلال نظام إدارة الطاقة (EMS).
- التكلفة الأعلى: تعقيد النظام العالي والحاجة إلى تكوين وحدات تخزين الطاقة الهجينة (على سبيل المثال ، بطارية SuperCapacitor +) (طريقة لتكوين سعة التخزين لنظام تخزين الطاقة الهجين الكهروضوئي).
سيناريوهات مناسبة:
- تحتاج المناطق ذات شبكات الطاقة غير المستقرة وانقطاع التيار الكهربائي المتكرر (على سبيل المثال ، المناطق الريفية ، وبعض المناطق النامية) إلى ضمان أن الأحمال الحرجة مثل الثلاجات والمعدات الطبية لا تفقد الطاقة.
- متطلبات عالية لموثونة إمدادات الطاقة (على سبيل المثال ، المستشفيات ومراكز البيانات والشركات الصغيرة) ، ولكن تكلفة الخروج تمامًا من الشبكة مرتفعة للغاية.
- على أمل الاستفادة من التحكيم التفاضلي التعريفي (على سبيل المثال ، تخزين الكهرباء في الليل في تعريفة منخفضة الوادي واستخدام تخزين الطاقة خلال قمم النهار لخفض فواتير الكهرباء).
ملخص الاختلافات الرئيسية بين الثلاثة
| مصطلح المقارنة | نظام خارج الشبكة | نظام متصل بالشبكة | نظام هجين |
|---|---|---|---|
| الاعتماد على الشبكة | مستقل تماما | الاعتماد الكلي | التبعيات القابلة للتبديل |
| الحاجة إلى تخزين الطاقة | لا غنى عنه | يمكن اختياره | لا غنى عنه |
| موثوقية إمدادات الطاقة | عالية (التخزين الذاتي) | منخفض (تعتمد على الشبكة) | عالية جدا (الوضع المزدوج) |
| الاقتصاد | تكلفة أولية عالية | تكاليف الصيانة المنخفضة | المتوسطة ، تحتاج إلى موازنة العائد على الاستثمار |
| سيناريو نموذجي | المناطق النائية ، قوة الطوارئ | توليد الكهرباء المتصلة بالشبكة في المدن | microgrids ، مواقع الطلب عالية الموثوقية |
توصيات الاختيار
- أنظمة خارج الشبكة: مناسبة للمناطق التي لا تحتوي على شبكة طاقة أو مع شبكة طاقة غير مستقرة للغاية ، مع انخفاض الطلب على الكهرباء.
- الأنظمة المتصلة بالشبكات: مناسبة للسيناريوهات التي تكون فيها الشبكة مستقرة وتريد تقليل فاتورة الكهرباء أو الحصول على إيرادات من بيع الكهرباء.
- النظام المختلط: مناسب للسيناريوهات التي تتطلب توازنًا بين الاقتصاد والموثوقية ، مثل المناطق ذات الانقطاعات المتكررة للطاقة أو المرافق الحرجة.
