يُعدّ التعاون بين مجموعات مولدات الديزل وأنظمة تخزين الطاقة حلاً هامًا لتحسين الموثوقية والاقتصاد وحماية البيئة في أنظمة الطاقة الحديثة، وخاصةً في سيناريوهات مثل الشبكات الكهربائية الصغيرة، ومصادر الطاقة الاحتياطية، وتكامل الطاقة المتجددة. فيما يلي مبادئ العمل التعاوني والمزايا وسيناريوهات التطبيق النموذجية لكليهما:
1. طريقة التعاون الأساسية
حلاقة الذروة
المبدأ: يقوم نظام تخزين الطاقة بالشحن خلال فترات استهلاك الكهرباء المنخفضة (باستخدام الكهرباء منخفضة التكلفة أو الطاقة الفائضة من محركات الديزل) والتفريغ خلال فترات استهلاك الكهرباء العالية، مما يقلل من وقت تشغيل الحمل العالي لمولدات الديزل.
المزايا: تقليل استهلاك الوقود (حوالي 20-30٪)، والحد من تآكل الوحدة، وإطالة دورات الصيانة.
إخراج سلس (التحكم في معدل المنحدر)
المبدأ: يستجيب نظام تخزين الطاقة بسرعة لتقلبات الحمل، مما يعوض عن أوجه القصور في تأخير بدء تشغيل محرك الديزل (عادةً 10-30 ثانية) وتأخر التنظيم.
المزايا: تجنب التوقف المتكرر لمحركات الديزل، والحفاظ على التردد/الجهد الثابت، ومناسبة لتزويد المعدات الدقيقة بالطاقة.
البداية السوداء
المبدأ: يعمل نظام تخزين الطاقة كمصدر طاقة أولي لبدء تشغيل محرك الديزل بسرعة، مما يحل مشكلة محركات الديزل التقليدية التي تتطلب طاقة خارجية للبدء.
الميزة: تحسين موثوقية إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ، ومناسبة لسيناريوهات فشل شبكة الطاقة (مثل المستشفيات ومراكز البيانات).
التكامل المتجدد الهجين
المبدأ: يتم دمج محرك الديزل مع الطاقة الكهروضوئية/طاقة الرياح وتخزين الطاقة لتحقيق استقرار تقلبات الطاقة المتجددة، مع عمل محرك الديزل كنسخة احتياطية.
المزايا: يمكن أن يصل توفير الوقود إلى أكثر من 50%، مما يقلل من انبعاثات الكربون.
2. النقاط الرئيسية للتكوين الفني
المتطلبات الوظيفية للمكون
تحتاج مجموعة مولدات الديزل إلى دعم وضع التشغيل بتردد متغير والتكيف مع جدول شحن وتفريغ تخزين الطاقة (مثل الاستيلاء عليها بواسطة تخزين الطاقة عندما يكون تقليل الحمل التلقائي أقل من 30٪).
يعطي نظام تخزين الطاقة (BESS) الأولوية لاستخدام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (ذات عمر طويل وسلامة عالية) وأنواع الطاقة (مثل 1C-2C) للتعامل مع أحمال التأثير قصيرة المدى.
يجب أن يحتوي نظام إدارة الطاقة (EMS) على منطق تحويل متعدد الأوضاع (متصل بالشبكة / خارج الشبكة / هجين) وخوارزميات توزيع الحمل الديناميكي.
يبلغ زمن استجابة المحول ثنائي الاتجاه (PCS) أقل من 20 مللي ثانية، مما يدعم التبديل السلس لمنع الطاقة العكسية لمحرك الديزل.
3. سيناريوهات التطبيق النموذجية
الشبكة الكهربائية الصغيرة في الجزيرة
الطاقة الشمسية + محرك الديزل + تخزين الطاقة، يبدأ تشغيل محرك الديزل فقط في الليل أو في الأيام الغائمة، مما يقلل تكاليف الوقود بنسبة تزيد عن 60%.
مصدر طاقة احتياطي لمركز البيانات
تعطي تقنية تخزين الطاقة الأولوية لدعم الأحمال الحرجة لمدة تتراوح بين 5 و15 دقيقة، مع تقاسم إمدادات الطاقة بعد بدء تشغيل محرك الديزل لتجنب انقطاع التيار الكهربائي المؤقت.
مصدر طاقة المناجم
يمكن لتخزين الطاقة التعامل مع الأحمال الصدمية مثل الحفارات، كما تعمل محركات الديزل بثبات في نطاق الكفاءة العالية (معدل الحمل 70-80٪).
4. المقارنة الاقتصادية (مع الأخذ في الاعتبار نظام 1 ميجاوات كمثال)
التكلفة الأولية لخطة التكوين (10000 يوان) تكلفة التشغيل والصيانة السنوية (10000 يوان) استهلاك الوقود (لتر/سنة)
مجموعة مولدات ديزل نقية 80-100 25-35 150000
تخزين الديزل + الطاقة (تخفيض ذروة الاستهلاك بنسبة 30%) 150-180 15-20 100000
دورة إعادة التدوير: عادة ما تكون من 3 إلى 5 سنوات (كلما ارتفع سعر الكهرباء، كلما كانت عملية إعادة التدوير أسرع)
5. الاحتياطات
توافق النظام: يحتاج منظم محرك الديزل إلى دعم التعديل السريع للطاقة أثناء تدخل تخزين الطاقة (مثل تحسين معلمات PID).
حماية السلامة: لمنع التحميل الزائد لمحرك الديزل الناتج عن تخزين الطاقة المفرطة، يجب تحديد نقطة قطع صارمة لحالة الشحن (SOC) (مثل 20%).
دعم السياسات: تقدم بعض المناطق إعانات لدعم النظام الهجين "محرك الديزل + تخزين الطاقة" (مثل سياسة تخزين الطاقة الجديدة التجريبية في الصين لعام 2023).
من خلال تصميم معقول، يُمكن للجمع بين مجموعات مولدات الديزل وتخزين الطاقة أن يُحسّن من "النسخ الاحتياطي" إلى "الشبكة الكهربائية الصغيرة الذكية"، وهو حل عملي للانتقال من الطاقة التقليدية إلى الطاقة منخفضة الكربون. يجب تقييم التصميم المُحدد تقييمًا شاملًا بناءً على خصائص الأحمال، وأسعار الكهرباء المحلية، والسياسات.
وقت النشر: ٢٢ أبريل ٢٠٢٥
