بطاريات تخزين الطاقة وبطاريات الطاقة هي تكنولوجيا مهمة اليوم في مجال تخزين الطاقة والنقل الكهربائي، في جوهرها، النوعان من البطاريات هما بطاريات تخزين الطاقة، في مسار التكنولوجيا لا يختلف كثيرا، ثم في النهاية، نوعي البطاريات حيث الفرق؟
ما هي بطارية تخزين الطاقة؟
بطاريات تخزين الطاقة، كما يوحي اسمها، هي أنظمة بطاريات تُستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية. وهي قادرة على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية، وتخزين الشحنة فيها وإطلاقها عند الحاجة. صُممت بطاريات تخزين الطاقة عادةً لتخزين الطاقة لفترات طويلة، بالإضافة إلى عمليات الشحن والتفريغ، وتلعب دورًا هامًا في، على سبيل المثال، جدولة الشبكة، وخفض أحمال الذروة، وإدارة الطاقة. ومن أهم خصائصها السعة العالية، وعمرها الافتراضي الطويل، وأدائها المستقر.
ما هي بطارية الطاقة؟
من ناحية أخرى، تُعدّ بطاريات الطاقة مُخصصة لتوفير الطاقة اللازمة للمركبات الكهربائية. وتحتاج إلى كثافة طاقة عالية وقدرة إنتاج عالية لتلبية متطلبات التسارع والمدى في المركبات الكهربائية. يُركز تصميم بطاريات الطاقة على تحسين معدل الشحن والتفريغ وعمر دورة البطاريات. وفي الوقت نفسه، تُعدّ السلامة أيضًا جانبًا مهمًا في بطاريات الطاقة لضمان تشغيل موثوق في ظل ظروف مُتنوعة.
01 الفرق بين سيناريو التطبيق
تُستخدم بطاريات تخزين الطاقة على نطاق واسع في تخزين طاقة الشبكة، وتخزين الطاقة المنزلية، وتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، ومحطات الاتصالات، وغيرها من المجالات. وتُحسّن متطلبات تصميم بطاريات تخزين الطاقة بشكل رئيسي من حيث كثافة الطاقة والتخزين طويل الأمد، لتلبية الطلب على تخزين الطاقة بسعة كبيرة وطويلة الأمد. ونظرًا لأن الغالبية العظمى من بطاريات تخزين الطاقة لا تحتاج إلى نقل جهاز التخزين،
لذلك فإن بطارية الليثيوم لتخزين الطاقة لا تحتوي على متطلبات مباشرة لكثافة الطاقة؛ سيناريوهات تخزين الطاقة المختلفة لها متطلبات مختلفة لكثافة الطاقة؛ مواد البطارية، انتبه إلى معدل التوسع، وكثافة الطاقة، وتوحيد أداء مادة القطب، وما إلى ذلك، من أجل متابعة معدات تخزين الطاقة بأكملها، وعمر طويل وتكلفة منخفضة.
تُستخدم بطاريات الطاقة في سيارات الركاب الجديدة، والمركبات التجارية، والمركبات الخاصة، والآلات والمعدات الهندسية، والسفن، وغيرها. تُولي بطاريات الطاقة اهتمامًا أكبر لكثافة الطاقة وإنتاج الطاقة العالي قصير المدى لتلبية احتياجات المركبات الكهربائية من حيث التسارع السريع والمسافات الطويلة. بالمقارنة مع بطاريات تخزين الطاقة، تتطلب بطاريات الطاقة كثافة طاقة وكثافة طاقة أعلى. علاوة على ذلك، نظرًا لمحدودية حجم ووزن المركبة، بالإضافة إلى التسارع أثناء التشغيل، فإن بطاريات الطاقة تتطلب أداءً أعلى من بطاريات تخزين الطاقة العادية.
02 اختلافات تكوين النظام
تتكون حزمة بطارية الطاقة بشكل أساسي من الأنظمة الخمسة التالية: وحدة البطارية، ونظام إدارة البطارية، ونظام الإدارة الحرارية، والنظام الكهربائي، والنظام الهيكلي. تشمل تكلفة نظام بطارية الطاقة التكلفة الشاملة للخلية الكهربائية، والمكونات الهيكلية، ونظام إدارة البطارية، والهيكل، والمواد المساعدة، وتكاليف التصنيع، وغيرها. تشغل الخلية الكهربائية حوالي 80% من التكلفة، بينما تشغل تكلفة الحزمة (بما في ذلك المكونات الهيكلية، ونظام إدارة البطارية، والهيكل، والمواد المساعدة، وتكاليف التصنيع، وغيرها) حوالي 20% من تكلفة حزمة البطارية بأكملها.
يتكون نظام بطاريات تخزين الطاقة بشكل رئيسي من حزمة البطاريات، ونظام إدارة البطاريات (BMS)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، ومحول تخزين الطاقة (PCS)، وغيرها من المعدات الكهربائية. في هيكل تكلفة نظام تخزين الطاقة، تُعدّ البطارية أهم مكون فيه، حيث تُشكّل 60% من التكلفة الإجمالية؛ يليها عاكس تخزين الطاقة (20%)، وتكلفة نظام إدارة الطاقة (EMS) 10%، وتكلفة نظام إدارة البطاريات (BMS) 5%، وتكلفة 5%.
03 اختلافات إدارة البطارية
يحدد نظام إدارة البطارية (BMS)، باعتباره المكون الأساسي لنظام البطارية، ما إذا كان من الممكن تنسيق المكونات والوظائف المختلفة لحزمة البطارية، ويرتبط بشكل مباشر بما إذا كانت حزمة البطارية قادرة على توفير إخراج الطاقة للسيارات الكهربائية بأمان وموثوقية.
نظام إدارة بطارية تخزين الطاقة يشبه نظام إدارة بطارية الطاقة، ولكن نظام بطارية الطاقة في الحركة عالية السرعة للسيارة الكهربائية، وسرعة استجابة الطاقة وخصائص الطاقة للبطارية، ودقة تقدير SOC، وعدد حسابات معلمات الحالة، هناك متطلبات أعلى، والوظائف التنظيمية ذات الصلة تحتاج إلى أن تتحقق من خلال BMS.
|
|
بطارية تخزين الطاقة BMS |
بطارية الطاقة BMS |
|
الموقع في الأنظمة المعنية |
يتم التفاعل المعلوماتي بشكل رئيسي مع المُحوّل ونظام جدولة بطارية تخزين الطاقة. من جهة، يُرسل نظام إدارة البطارية معلومات الحالة المهمة إلى المُحوّل لتحديد تفاعلات الطاقة عالية الجهد؛ ومن جهة أخرى، يُرسل نظام إدارة البطارية معلومات المراقبة الأكثر شمولاً إلى نظام جدولة محطة تخزين الطاقة (PCS). |
من حيث الجهد العالي، هناك علاقة تبادل للطاقة مع كل من المحرك والشاحن؛ ومن حيث الاتصالات، هناك تفاعل معلوماتي مع الشاحن في عملية الشحن، وفي عملية التطبيق بأكملها، هناك تفاعل معلوماتي أكثر تفصيلاً مع وحدة التحكم في السيارة. |
|
هندسة منطقية للأجهزة |
تتواجد الأجهزة عادةً في نموذج مكون من مستويين أو ثلاثة مستويات، حيث تفضل المقاييس الأكبر أنظمة الإدارة ثلاثية المستويات. |
هناك طبقة مركزية واحدة فقط أو نوعان موزعان، ولا توجد ثلاث طبقات أساسًا. السيارات الصغيرة تعتمد بشكل أساسي على طبقة واحدة من نظام إدارة البطاريات المركزي. |
|
مقارنة بروتوكولات الاتصال |
يتم استخدام بروتوكول CAN بشكل أساسي للاتصالات الداخلية، ولكن يتم استخدام بروتوكول TCP/IP غالبًا للاتصالات الخارجية، وهو ما يشير بشكل أساسي إلى نظام جدولة محطة تخزين الطاقة PCS. |
يتم استخدام بروتوكول CAN في جميع بيئات المركبات الكهربائية، ولكن فقط وفقًا لـ CAN الداخلي بين المكونات الداخلية لحزمة البطارية، وCAN للمركبة بين حزمة البطارية والمركبة. |
|
ضبط العتبة |
يقع جزء من محطة توليد الطاقة لتخزين الطاقة في مناطق نائية يصعب الوصول إليها، مما يزيد من صعوبة استبدال البطاريات على نطاق واسع، لذا يُولى اهتمام أكبر لإطالة عمر البطارية وتقليل معدل الأعطال، لذا يُضبط الحد الأقصى لتيار التشغيل على مستوى منخفض نسبيًا، مع تجنب تشغيل خلايا البطارية بكامل طاقتها. نظرًا لخصائص الطاقة وخصائص قدرة خلايا البطارية، لا تتطلب هذه البطاريات متطلبات عالية، لذا يُركز على فعالية التكلفة. |
بسبب المساحة المحدودة للمركبة، يتم ضبط معلمات النظام بالرجوع إلى معلمات حد البطارية. |
|
مقارنة دقة تقدير SOC |
تتمتع معظم بيئات تطبيقات بطاريات التخزين بمساحة وفيرة نسبيًا وبيئات مستقرة، ولا يمكن إدراك الانحرافات الصغيرة بسهولة في الأنظمة الكبيرة، لذلك لا يوجد متطلب موحد لـ SOC. |
إن متطلبات قوة الحوسبة SOC أعلى بكثير من متطلبات تخزين الطاقة BMS، وبالتالي فإن تكلفة إدارة سلسلة واحدة من البطاريات أعلى أيضًا. |
|
تطبيق شروط التوازن السلبي |
حجم وحدة بطارية التخزين كبير نسبيًا، مع سلاسل متعددة من البطاريات المتسلسلة، فإن فرق الجهد الفردي الأكبر سيؤدي إلى انخفاض سعة الصندوق بالكامل، وكلما زاد عدد البطاريات المتسلسلة، زادت السعة المفقودة، من وجهة نظر اعتبارات الكفاءة الاقتصادية، فإن مصنع تخزين الطاقة يحتاج بشدة إلى معادلة كافية، والتكلفة المنخفضة للمعادلة السلبية ذات قيمة كبيرة |
تعتبر مجموعات البطاريات ذات السعة الأصغر أكثر ملاءمة للمعادلة السلبية عندما يكون اتساق الخلية الواحدة قويًا |
04 الفرق في أوقات الدورة
تتطلب بطاريات الطاقة وبطاريات التخزين متطلبات مختلفة فيما يتعلق بعمر الخدمة، وعادةً ما تحتاج بطاريات تخزين الطاقة إلى دورة حياة أطول، بحيث تكون قادرة على تحمل آلاف دورات الشحن/التفريغ دون تدهور كبير في الأداء.
خذ المركبات الكهربائية كمثال، عمر البطارية الثلاثية من فوسفات الحديد الليثيوم نظريًا 1200 مرة، وفقًا لتردد الاستخدام لمدة ثلاثة أيام للشحن الكامل والتفريغ، عمر البطارية الثلاثية من الليثيوم عشر سنوات.
بطارية تخزين الطاقة مقارنة ببطارية الطاقة شحن وتفريغ أكثر تواترا، في نفس عمر 10 سنوات تحت فرضية دورة الحياة لديها متطلبات أعلى، إذا كانت محطة تخزين الطاقة وتخزين الطاقة المنزلية مرة واحدة في اليوم شحن وتفريغ، متطلبات دورة حياة بطارية تخزين الطاقة الليثيوم يمكن أن تكون أكبر من 3500 مرة، إذا قمت بتحسين وتيرة الشحن والتفريغ، فإن متطلبات دورة الحياة مطلوبة عادة لتكون قادرة على الوصول إلى أكثر من 5000 مرة.
05 فرق التكلفة
التكلفة هي أيضا واحدة من الاختلافات بين الاثنين، تكلفة بطاريات تخزين الطاقة منخفضة نسبيا، وذلك لأنها تستخدم تكنولوجيا البطارية أكثر نضجا، وتطبيق ظروف العمل بسيطة نسبيا، في التطبيقات واسعة النطاق يمكن تحقيق الفوائد الاقتصادية.
في المقابل، تكون تكلفة بطاريات الطاقة أعلى، ويرجع ذلك أساسًا إلى متطلبات كثافة الطاقة العالية وناتج الطاقة العالي، المتوافق مع العمر الطويل للبطارية والحاجة إلى السلامة العالية.
هل يمكن خلط بطاريات تخزين الطاقة وبطاريات الطاقة؟
لا يمكن استخدام بطاريات تخزين الطاقة في المركبات الكهربائية، نظرًا لاختلاف مضاعفاتها ومقاومتها الداخلية وسعتها وجهدها. تتميز بطاريات تخزين الطاقة عادةً بكثافة طاقة أعلى، لكن كثافة قدرتها أقل. على سبيل المثال، عند تفريغ 280 درجة مئوية فوق 0.5 درجة مئوية، ستكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا، لذا لا يمكن استخدامها كبطاريات ليثيوم.
ويمكن استخدام بطاريات الليثيوم للطاقة كبطارية تخزين، وتحتاج إلى فهم تصميم وتكوين حجم تفريغ بطارية الليثيوم لنظام التحكم، ولكن بطارية الطاقة ونظام التحكم في الطاقة لديهما عامل تكلفة مرتفع، مما سيؤدي إلى فوائد اقتصادية أقل من المثالية.
من المفهوم أن بطاريات تخزين الليثيوم لها أيضًا أنواع طاقة، مثل دعم سعة تفريغ تيار ثابتة تبلغ حوالي 5C في FM، وهو مستخدم على نطاق واسع. ستتخلى بعض الشركات عن بطاريات الطاقة لاستخدامها كبطاريات تخزين ثانوية، وتُطبق في تخزين الطاقة المنزلي وتخزين الطاقة المتنقلة، إلخ.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
