يُعدّ التعاون بين مولدات الديزل وأنظمة تخزين الطاقة حلاً هاماً لتحسين موثوقية أنظمة الطاقة الحديثة، وكفاءتها الاقتصادية، وحمايتها للبيئة، لا سيما في تطبيقات مثل الشبكات الصغيرة، ومصادر الطاقة الاحتياطية، ودمج الطاقة المتجددة. فيما يلي مبادئ العمل التعاوني، ومزايا كلٍّ منهما، وسيناريوهات التطبيق النموذجية:
1- أسلوب التعاون الأساسي
حلاقة الذقن
المبدأ: يقوم نظام تخزين الطاقة بالشحن خلال فترات انخفاض استهلاك الكهرباء (باستخدام الكهرباء منخفضة التكلفة أو الطاقة الفائضة من محركات الديزل) والتفريغ خلال فترات ارتفاع استهلاك الكهرباء، مما يقلل من وقت تشغيل مولدات الديزل تحت الحمل العالي.
المزايا: تقليل استهلاك الوقود (حوالي 20-30٪)، وتقليل تآكل الوحدة، وإطالة دورات الصيانة.
إخراج سلس (التحكم في معدل التدرج)
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 التشغيل والإيقاف المتكرر لمحركات الديزل، والحفاظ على تردد/جهد مستقر، ومناسب لتزويد المعدات الدقيقة بالطاقة.
بداية سوداء
المبدأ: يعمل نظام تخزين الطاقة كمصدر طاقة أولي لبدء تشغيل محرك الديزل بسرعة، مما يحل مشكلة محركات الديزل التقليدية التي تتطلب طاقة خارجية لبدء التشغيل.
الميزة: تحسين موثوقية إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ، وهو مناسب لحالات انقطاع شبكة الطاقة (مثل المستشفيات ومراكز البيانات).
التكامل الهجين للطاقة المتجددة
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 تصل نسبة توفير الوقود إلى أكثر من 50%، مما يقلل من انبعاثات الكربون.
2- النقاط الرئيسية للتكوين التقني
المتطلبات الوظيفية للمكون
يجب أن تدعم مجموعة مولدات الديزل وضع التشغيل بتردد متغير وأن تتكيف مع جدولة شحن وتفريغ تخزين الطاقة (مثل أن يتم الاستحواذ عليها بواسطة تخزين الطاقة عندما يكون انخفاض الحمل التلقائي أقل من 30٪).
يعطي نظام تخزين الطاقة (BESS) الأولوية لاستخدام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (ذات العمر الطويل والسلامة العالية) وأنواع الطاقة (مثل 1C-2C) للتعامل مع أحمال التأثير قصيرة المدى.
يحتاج نظام إدارة الطاقة (EMS) إلى منطق تبديل متعدد الأوضاع (متصل بالشبكة/غير متصل بالشبكة/هجين) وخوارزميات توزيع الأحمال الديناميكية.
زمن استجابة المحول ثنائي الاتجاه (PCS) أقل من 20 مللي ثانية، مما يدعم التبديل السلس لمنع الطاقة العكسية لمحرك الديزل.
3- سيناريوهات التطبيق النموذجية
شبكة كهربائية صغيرة للجزيرة
نظام كهروضوئي + محرك ديزل + تخزين الطاقة، محرك الديزل لا يبدأ إلا في الليل أو في الأيام الغائمة، مما يقلل تكاليف الوقود بأكثر من 60٪.
مصدر طاقة احتياطي لمركز البيانات
تعطي أنظمة تخزين الطاقة الأولوية لدعم الأحمال الحرجة لمدة تتراوح بين 5 و 15 دقيقة، مع توفير مصدر طاقة مشترك بعد بدء تشغيل محرك الديزل لتجنب انقطاعات التيار الكهربائي اللحظية.
مصدر الطاقة للمنجم
يمكن لأنظمة تخزين الطاقة التعامل مع أحمال الصدمات مثل الحفارات، وتعمل محركات الديزل بثبات في نطاق الكفاءة العالية (70-80% معدل الحمل).
4- المقارنة الاقتصادية (مع أخذ نظام بقدرة 1 ميغاواط 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
الديزل + تخزين الطاقة (تخفيض ذروة الطلب بنسبة 30%) 150-180 15-20 100000
دورة إعادة التدوير: عادةً من 3 إلى 5 سنوات (كلما ارتفع سعر الكهرباء، زادت سرعة إعادة التدوير)
5- الاحتياطات
توافق النظام: يجب أن يدعم منظم محرك الديزل تعديل الطاقة السريع أثناء تدخل تخزين الطاقة (مثل تحسين معلمات PID).
الحماية الأمنية: لمنع التحميل الزائد لمحرك الديزل الناتج عن تخزين الطاقة الزائد، يجب تحديد نقطة قطع صارمة لحالة الشحن (مثل 20٪).
الدعم السياسي: تقدم بعض المناطق إعانات لنظام "محرك الديزل + تخزين الطاقة" الهجين (مثل سياسة الصين التجريبية الجديدة لتخزين الطاقة لعام 2023).
من خلال التكوين الأمثل، يمكن لدمج مولدات الديزل مع أنظمة تخزين الطاقة أن يُحسّن من مستوى الطاقة من مجرد "احتياطي" إلى "شبكة صغيرة ذكية"، وهو حل عملي للانتقال من الطاقة التقليدية إلى الطاقة منخفضة الكربون. ويتطلب التصميم المحدد تقييمًا شاملًا بناءً على خصائص الأحمال وأسعار الكهرباء المحلية والسياسات ذات الصلة.
تاريخ النشر: 22 أبريل 2025
