في مشاريع تخزين الطاقة، تُعد عبارة ”الكل في واحد“ جذابة لأنها تشير إلى نظام مدمج ومتكامل وأسهل في النشر.
لكن من الناحية العملية، يثير أيضًا سؤالًا مهمًا:
ما الذي يتضمنه النظام فعليًا؟
إن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات ليس مجرد مجموعة من البطاريات. بل قد يتضمن أيضًا وظائف تحويل الطاقة، وإدارة البطاريات، والإدارة الحرارية، والحماية من الحرائق، والحماية الكهربائية، والاتصال، والتحكم.
يجمع نظام BESS الكل في واحد العديد من هذه الوظائف في وحدة واحدة معبأة بدلاً من تركيب كل جزء كجهاز منفصل في الموقع. وهذا يمكن أن يقلل من تعقيد التركيب ويجعل النظام أسهل في التطبيق في المشاريع التجارية والصناعية.
لماذا قد يكون مصطلح ”الكل في واحد“ مربكًا
لا يعني مصطلح ”الكل في واحد“ دائمًا الشيء نفسه لدى كل مورد.
- في بعض الأنظمة، يتم دمج البطارية وPCS وBMS والتبريد والحماية من الحرائق ونظام التحكم في خزانة أو حاوية واحدة.
- في أنظمة أخرى، يتم دمج جزء فقط من النظام، بينما قد يظل PCS أو EMS أو المحول أو خزانة التوزيع منفصلة.
لهذا السبب، لا ينبغي للمشترين الحكم فقط بناءً على اسم المنتج.
قبل مقارنة الأسعار، تحقق دائمًا من التكوين الفني ونطاق التوريد.
ما الذي يتم دمجه عادةً في نظام BESS الكل في واحد؟
قد يتضمن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات الكل في واحد النموذجي عدة أنظمة فرعية رئيسية.
يعتمد التصميم الدقيق على سعة النظام، ومستوى الجهد، وطريقة التبريد، ومتطلبات السلامة، وتطبيق المشروع.
1. وحدات البطاريات
تُعد وحدات البطاريات الجزء الرئيسي لتخزين الطاقة في BESS. فهي تحدد مقدار الطاقة التي يمكن للنظام تخزينها وتؤثر بشكل كبير على تكلفة النظام وعمره الافتراضي وأداء السلامة.
في العديد من أنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية، تُستخدم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بشكل شائع لأنها توفر استقرارًا حراريًا جيدًا، وعمرًا طويلًا للدورة، وأداء سلامة مناسبًا للتطبيقات الثابتة.
اعتمادًا على تصميم النظام، قد يتم ترتيب وحدات البطاريات في حزم أو رفوف أو مجموعات داخل الخزانة أو الحاوية.
عند تقييم نظام BESS الكل في واحد، يجب على المشترين التحقق ليس فقط من السعة المقدرة، بل أيضًا من كيمياء البطارية، وجودة الخلايا، وعمر الدورة، وشروط الضمان، ونطاق درجة حرارة التشغيل المسموح به.
2. نظام إدارة البطاريات
نظام إدارة البطاريات، أو BMS، مسؤول عن مراقبة البطارية وحمايتها.
يتتبع ظروف البطارية الرئيسية مثل جهد الخلية، ودرجة الحرارة، وتيار الشحن والتفريغ، وحالة الشحن، وحالة الصحة، وحالة الإنذار، وحالة الحماية.
بناءً على هذه المعلومات، يساعد BMS في منع ظروف التشغيل غير الآمنة مثل الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والسخونة الزائدة، والتيار الزائد، وعدم توازن الجهد.
في نظام BESS الكل في واحد، يُعد BMS طبقة حماية وتحكم حاسمة. بدونه، لا يمكن تشغيل وحدات البطاريات بأمان أو بشكل موثوق كجزء من نظام تخزين طاقة كامل.
3. نظام تحويل الطاقة
يقوم نظام تحويل الطاقة، أو PCS، بتحويل الطاقة بين التيار المستمر والتيار المتردد.
تخزن البطاريات الطاقة على شكل كهرباء تيار مستمر. تستخدم معظم المصانع والمباني والشبكات والأحمال كهرباء التيار المتردد. يسمح PCS بنقل الطاقة بين البطارية والنظام الكهربائي الخارجي.
- أثناء الشحن، يحول PCS طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر لشحن البطارية.
- أثناء التفريغ، يحول PCS طاقة التيار المستمر من البطارية إلى طاقة تيار متردد للحمل أو الشبكة.
في بعض الأنظمة الكل في واحد، يتم دمج PCS داخل نفس الخزانة أو الحاوية. في أنظمة أخرى، قد يتم تركيب PCS بشكل منفصل. يجب تأكيد هذا الاختلاف قبل الشراء.
4. نظام إدارة الطاقة
يتحكم نظام إدارة الطاقة، أو EMS، في كيفية عمل نظام تخزين الطاقة.
قد يقرر EMS متى يجب شحن البطارية، ومتى يجب تفريغها، وكم من الطاقة يجب توصيلها، وكيف يجب على النظام التنسيق مع الطاقة الشمسية، أو طاقة الشبكة، أو المولدات، أو العدادات، أو أحمال الموقع.
على سبيل المثال، في مصنع، قد يتحكم EMS في النظام للشحن خلال فترات انخفاض أسعار الكهرباء والتفريغ خلال فترات ذروة الأسعار.
في مشروع تخزين الطاقة الشمسية، قد يساعد EMS في تخزين الطاقة الشمسية الزائدة خلال النهار وإطلاقها لاحقًا عندما يكون توليد الطاقة الشمسية أقل.
قد تستخدم بعض الأنظمة الكل في واحد الأصغر حجمًا وحدة تحكم محلية بدلاً من EMS أكثر تقدمًا. بالنسبة للمشاريع الأكبر أو الأكثر تعقيدًا، تصبح قدرة EMS أكثر أهمية.
5. نظام الإدارة الحرارية
لدرجة حرارة البطارية تأثير مباشر على السلامة والأداء والعمر الافتراضي.
إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فقد يتسارع تقادم البطارية وقد تزداد مخاطر السلامة. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فقد ينخفض أداء الشحن والتفريغ.
قد يستخدم نظام BESS الكل في واحد التبريد بالهواء أو التبريد بالسائل. التبريد بالهواء أبسط وقد يكون مناسبًا للأنظمة الأصغر أو ظروف التشغيل المعتدلة. يوفر التبريد بالسائل تحكمًا أكثر تجانسًا في درجة الحرارة وغالبًا ما يُستخدم في الأنظمة ذات السعة الأعلى أو الطاقة الأعلى.
عند اختيار نظام BESS الكل في واحد، يجب أن تتطابق طريقة التبريد مع بيئة التركيب، ودرجة الحرارة المحيطة، وملف التشغيل، وتكرار الشحن والتفريغ المتوقع.
6. نظام الحماية من الحرائق والسلامة
تُعد السلامة أحد أهم أجزاء نظام تخزين الطاقة بالبطاريات.
قد يتضمن نظام BESS الكل في واحد مستشعرات درجة الحرارة، وكشف الدخان، وكشف الغاز، وإخماد الحرائق، وأزرار التوقف الطارئ، والإنذارات، ومنطق حماية النظام.
ومع ذلك، لا ينبغي الحكم على سلامة الحرائق فقط بناءً على ما إذا كان جهاز إخماد الحرائق مثبتًا.
يجب أن يأخذ تصميم السلامة الكامل في الاعتبار كيمياء البطارية، ومنطق BMS، والإدارة الحرارية، والحماية الكهربائية، وتصميم الحاوية، والتهوية، ومسافة التركيب، والوصول للصيانة، ومتطلبات المشروع المحلية.
بعبارة أخرى، سلامة البطارية هي مسألة على مستوى النظام، وليست مسألة على مستوى المكونات فقط.
7. مكونات الحماية والتوصيل الكهربائية
يحتاج نظام BESS الكل في واحد أيضًا إلى مكونات الحماية والتوصيل الكهربائية.
قد تشمل هذه قواطع الدائرة، والصمامات، والموصلات، وأجهزة الحماية من زيادة التيار، ومفاتيح العزل، والأطراف، وإمدادات الطاقة المساعدة، وأجهزة القياس، وواجهات الاتصال.
تساعد هذه المكونات نظام تخزين الطاقة على الاتصال بأمان بالنظام الكهربائي للموقع.
في مشروع حقيقي، قد يحتاج BESS إلى العمل مع لوحات التبديل منخفضة الجهد، والمحولات، وعاكسات الطاقة الشمسية، ولوحات التوزيع، والعدادات، أو معدات توصيل الشبكة.
لهذا السبب، لا ينبغي النظر إلى نظام BESS الكل في واحد كمنتج بطارية معزول. إنه جزء من نظام توزيع الطاقة الأوسع.
هل تبحث عن حلول توزيع طاقة صناعية لمشروعك؟
نظام BESS الكل في واحد، وخزانة البطاريات، ونظام BESS الحاوياتي: ما الفرق؟
تُستخدم هذه المصطلحات أحيانًا بشكل مختلف من قبل موردين مختلفين، لذلك يجب على المشترين دائمًا التحقق من نطاق التوريد الفعلي. السؤال الرئيسي ليس فقط اسم المنتج، بل ما الذي يتضمنه النظام.
| البند | المعنى النموذجي | النطاق الشائع | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|---|
| خزانة البطاريات | خزانة تركز بشكل أساسي على معدات جانب البطارية | وحدات البطاريات، ورفوف البطاريات، وBMS، والأطراف، والصمامات، والموصلات، ومكونات جانب التيار المستمر الأخرى. قد يتم تضمين PCS أو EMS أو التبريد أو الحماية من الحرائق أو الحماية من جانب التيار المتردد أو لا. | المشاريع التي يتم فيها توريد قسم البطارية بشكل منفصل، أو حيث يتم تركيب PCS والمعدات الأخرى خارجيًا. |
| نظام BESS الكل في واحد | نظام تخزين طاقة بالبطاريات أكثر تكاملاً | عادةً ما يجمع وحدات البطاريات، وBMS، وPCS، والإدارة الحرارية، والحماية من الحرائق، والحماية الكهربائية، ووظائف التحكم المحلية في وحدة واحدة معبأة. ومع ذلك، يعتمد النطاق الدقيق على المورّد. | المشاريع التجارية والصناعية المدمجة، وتخزين الطاقة الشمسية، ودعم شحن المركبات الكهربائية، والمصانع الصغيرة، والمباني التجارية، والطاقة الاحتياطية على مستوى الموقع. |
| نظام BESS الحاوياتي | نظام BESS متكامل أكبر مثبت في حاوية | رفوف البطاريات، وPCS أو واجهة PCS، والتبريد، والحماية من الحرائق، والحماية الكهربائية، ونظام التحكم، والأنظمة المساعدة المثبتة في حاوية بطول 10 أو 20 أو 40 قدمًا. قد تظل بعض المحولات أو لوحات التبديل خارجية. | تطبيقات تخزين الطاقة التجارية والصناعية والمرافق والشبكات الصغيرة أو على نطاق المشروع الأكبر. |
بعبارة بسيطة، تؤكد خزانة البطاريات عادةً على قسم البطارية، ويؤكد نظام BESS الكل في واحد على تكامل النظام المدمج، ويؤكد نظام BESS الحاوياتي على تخزين الطاقة على نطاق أوسع في هيكل حاوياتي.
قبل مقارنة الأسعار، يجب على المشترين تأكيد ما هو مدرج، وما هو خارجي، وأين حدود النظام.
لماذا يهم التكامل
القيمة الرئيسية لنظام BESS الكل في واحد هي التكامل.
عندما يتم تصميم البطاريات، وتحويل الطاقة، والتحكم، والتبريد، والحماية، والاتصال للعمل معًا، يمكن أن يكون النظام أسهل في التركيب والتشغيل.
يمكن أن يقلل التكامل من الأسلاك في الموقع، ويقصر وقت التركيب، ويبسط التشغيل، ويحسن التوافق بين الأنظمة الفرعية.
بالنسبة للمشاريع التجارية والصناعية، قد يكون هذا مهمًا لأن العديد من المواقع لديها مساحة محدودة، ووقت تركيب محدود، وموارد هندسية محدودة.
الحصة النموذجية للتكلفة لمكونات BESS الرئيسية
في معظم منتجات BESS الكل في واحد، تمثل وحدات البطاريات عادةً أكبر حصة من تكلفة النظام.
لإعداد ميزانية المشروع، يجب التعامل مع هذه النسب المئوية كمرجع تقريبي فقط. تعتمد عروض الأسعار الفعلية على سعة النظام، وتصنيف PCS، وتصميم التبريد، ومتطلبات الاعتماد، ونوع الحاوية، وظروف الموقع.
يعطي الجدول التالي مرجعًا عامًا فقط:
| المكون | الحصة النموذجية للتكلفة |
|---|---|
| خلايا / وحدات / رفوف البطاريات | 45–60 % |
| PCS / العاكس | 10–20 % |
| BMS | 5–8 % |
| EMS / نظام التحكم المحلي | 3–8 % |
| الإدارة الحرارية | 5–10 % |
| نظام الحماية من الحرائق والسلامة | 3–8 % |
| الخزانة / الحاوية / الهيكل | 5–10 % |
| الحماية الكهربائية، والأسلاك، والقضبان، والمساعدات | 5–10 % |
لا ينبغي استخدام هذه النسب المئوية كصيغة عرض أسعار ثابتة. إنها مجرد طريقة مفيدة لفهم من أين تأتي القيمة الرئيسية لنظام BESS.
ما الذي يجب على المشترين التحقق منه قبل اختيار نظام BESS الكل في واحد
عند مقارنة أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات الكل في واحد، لا ينبغي للمشترين مقارنة سعة البطارية فقط. يجب أيضًا التحقق من نطاق النظام الكامل ومتطلبات المشروع.
| البند المراد التحقق منه | لماذا هو مهم |
|---|---|
| نطاق التوريد | تأكد مما إذا كان النظام يتضمن وحدات البطاريات، وBMS، وPCS، وEMS أو وحدة التحكم المحلية، والتبريد، والحماية من الحرائق، والحماية الكهربائية، وواجهة الاتصال، والخزانة أو الحاوية. تحقق أيضًا مما إذا كانت لوحات التبديل الخارجية، أو المحولات، أو العدادات، أو معدات توصيل الشبكة مطلوبة. |
| تصنيفات الطاقة والقدرة | سعة الطاقة، المقاسة بالكيلوواط ساعة (kWh) أو الميجاواط ساعة (MWh)، توضح كمية الطاقة التي يمكن للنظام تخزينها. أما تصنيف القدرة، المقاس بالكيلوواط (kW) أو الميجاواط (MW)، فيوضح مقدار القدرة التي يمكن للنظام شحنها أو تفريغها في وقت واحد. يجب أن تتوافق كلتا القيمتين مع الحمل والتطبيق. |
| كيمياء البطارية | تؤثر كيمياء البطارية على السلامة، وعمر الدورة، والتكلفة، والأداء الحراري، وكثافة الطاقة. بالنسبة للعديد من تطبيقات تخزين الطاقة التجارية والصناعية، تُستخدم بطاريات ليثيوم حديد فوسفات بشكل شائع، ولكن يجب أيضًا التحقق من جودة الخلايا، والشهادات، والضمان، وتصميم السلامة على مستوى النظام. |
| طريقة التبريد | يؤثر التبريد على التحكم في درجة حرارة البطارية والموثوقية على المدى الطويل. قد يكون التبريد بالهواء مناسبًا لبعض الأنظمة الأصغر، بينما قد يكون التبريد بالسائل أفضل للأنظمة ذات السعة العالية أو التطبيقات التي تتضمن دورات شحن وتفريغ متكررة. |
| تصميم السلامة | يجب أن تشمل السلامة مراقبة البطارية، والحماية الكهربائية، والإدارة الحرارية، والكشف عن الحريق، وإخماد الحريق، والتوقف في حالات الطوارئ، وهيكل الكابينة، والتهوية، والوصول للصيانة. بالنسبة لمشاريع BESS، يجب مراجعة السلامة على مستوى النظام. |
| توصيل نظام الطاقة في الموقع | يجب أن يتصل نظام BESS بشكل صحيح بالنظام الكهربائي للموقع. وبناءً على المشروع، قد يحتاج إلى الربط مع أجهزة توزيع الجهد المنخفض، أو المحولات، أو عواكس الطاقة الشمسية، أو المولدات، أو العدادات، أو نظام إدارة طاقة المبنى. يجب التأكد من مستوى الجهد، وطريقة الاتصال بالشبكة، ومتطلبات الحماية، وبروتوكول الاتصال، ومخطط التركيب قبل الشراء. |
الخلاصة
يعني مصطلح ”الكل في واحد“ في نظام تخزين طاقة البطارية أن العديد من الأنظمة الفرعية الرئيسية مدمجة في حل واحد متكامل.
قد يشتمل نظام BESS النموذجي المتكامل على وحدات البطارية، ونظام إدارة البطارية (BMS)، ونظام تحويل الطاقة (PCS)، والإدارة الحرارية، والحماية من الحريق، والحماية الكهربائية، ووظائف التحكم. ومع ذلك، يمكن أن يختلف النطاق الدقيق بين الموردين.
بالنسبة للمشترين، النقطة المهمة هي التحقق مما هو متضمن، وما هو خارجي، وأين تقع حدود النظام.
باختصار، نظام BESS المتكامل ليس مجرد كابينة بداخلها بطاريات؛ بل هو نظام متكامل مصمم لتخزين الطاقة الكهربائية وتحويلها وحمايتها وتوفيرها بشكل أكثر دمجًا وعملية.
الأسئلة الشائعة
هل نظام BESS المتكامل هو نفسه كابينة البطارية؟
ليس دائمًا. تركز كابينة البطارية عادةً على قسم البطارية، بينما يعني نظام BESS المتكامل عادةً نظامًا أكثر تكاملاً يضم وحدات البطارية، ونظام BMS، ونظام PCS، والتبريد، والحماية من الحريق، والحماية الكهربائية، ووظائف التحكم. ومع ذلك، قد يستخدم الموردون هذه المصطلحات بشكل مختلف، لذا يجب دائمًا التحقق من النطاق الفعلي للتوريد.
هل يتضمن نظام BESS المتكامل دائمًا نظام تحويل الطاقة (PCS)؟
ليس دائمًا. في العديد من الأنظمة المتكاملة، يتم دمج نظام PCS في نفس الكابينة أو الحاوية. وفي تصميمات أخرى، قد يتم تركيب نظام PCS بشكل منفصل. يجب على المشترين التأكد مما إذا كان نظام PCS متضمنًا، وما هو تصنيف قدرته، وما إذا كان يتوافق مع التطبيق المطلوب.
هل يحتاج نظام BESS المتكامل إلى أجهزة توزيع أو محول خارجي؟
نعم في بعض الأحيان. حتى لو سُمي نظام BESS بـ ”المتكامل“، فقد يظل بحاجة إلى أجهزة توزيع، أو محولات، أو عدادات، أو معدات اتصال بالشبكة خارجية، وذلك اعتمادًا على مستوى جهد المشروع، ومخطط التركيب، ومتطلبات الاتصال بالشبكة.
ما الفرق بين تصنيف القدرة وسعة الطاقة؟
سعة الطاقة، المقاسة بالكيلوواط ساعة (kWh) أو الميجاواط ساعة (MWh)، توضح كمية الطاقة التي يمكن للنظام تخزينها. أما تصنيف القدرة، المقاس بالكيلوواط (kW) أو الميجاواط (MW)، فيوضح مقدار القدرة التي يمكن للنظام شحنها أو تفريغها في وقت واحد. كلتا القيمتين مهمتان عند اختيار نظام BESS.
هل التبريد بالسائل أفضل دائمًا من التبريد بالهواء؟
ليس بالضرورة. يمكن أن يوفر التبريد بالسائل تحكمًا أكثر اتساقًا في درجة الحرارة وغالبًا ما يُستخدم في الأنظمة ذات السعة العالية أو القدرة العالية. أما التبريد بالهواء فهو أبسط وقد يكون مناسبًا للأنظمة الأصغر أو ظروف التشغيل المعتدلة. يعتمد الاختيار الصحيح على بيئة التركيب وملف التشغيل.
ما الذي يجب على المشترين تأكيده قبل مقارنة الأسعار؟
يجب على المشترين التأكد مما هو متضمن، وما هو خارجي، وأين تقع حدود النظام. تشمل العناصر المهمة وحدات البطارية، ونظام BMS، ونظام PCS، ونظام EMS أو المتحكم المحلي، ونظام التبريد، والحماية من الحريق، والحماية الكهربائية، وواجهة الاتصال، والكابينة أو الحاوية، والمعدات الخارجية المطلوبة.
