في أنظمة إمداد الطاقة ذات الجهد المنخفض، يتم توزيع الكهرباء عادةً من محولات التوزيع إلى مختلف الأحمال في الشبكة، مما يُولّد تيارًا أماميًا. ومع ذلك، مع دمج محطات الطاقة الكهروضوئية (PV) و أنظمة تخزين الطاقة, قد تتجاوز الطاقة المولدة الطلب المحلي. وعند حدوث ذلك، يُعاد تغذية فائض الكهرباء إلى الشبكة، مما يؤدي إلى تدفق تيار عكسي، يُشار إليه عادةً باسم مكافحة الجزر.
يُعد منع حدوث ظاهرة العزل أمرًا ضروريًا للحفاظ على استقرار الشبكة وضمان أنظمة تخزين الطاقة التشغيل بكفاءة مع الالتزام بقواعد الشبكة. ستتناول هذه المقالة كيفية القيام بذلك. محولات التيار معالجة ظاهرة العزل العكسي، وأهمية منع تدفق الطاقة العكسي، وكيف تساهم حلول تخزين الطاقة في هذه العملية.
ما هو مفهوم "مكافحة إنشاء الجزر"؟
في نموذج نموذجي الخلايا الكهروضوئية (PV) و تخزين الطاقة في هذا النظام، يتم تحويل طاقة التيار المستمر المولدة من الألواح الشمسية إلى طاقة تيار متردد وتغذيتها إلى الشبكة. ومع ذلك، وبفضل خاصية الحماية من الانقطاع، يضمن العاكس أنه عند فقدان طاقة الشبكة أو إنتاج طاقة زائدة، يتم توجيه الطاقة نحو الأحمال المحلية أو تخزينها في أنظمة تخزين الطاقة, بدلاً من إعادتها إلى الشبكة. وهذا يساعد في الحفاظ على سلامة النظام ومنع حدوث أضرار في البنية التحتية للشبكة.
لماذا من الضروري منع تدفق الطاقة العكسي في أنظمة تخزين الطاقة وأنظمة الخلايا الكهروضوئية؟
قد يؤدي حقن الطاقة المفرطة في الشبكة إلى تدهورها جودة الطاقة, قد تتسبب في تقلبات الجهد، أو حتى تؤدي إلى أعطال كهربائية في المناطق ذات البنية التحتية القديمة للشبكة. منع تدفق الطاقة العكسي في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين الطاقة يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية في هذه السيناريوهات، حيث أن بعض المناطق لديها لوائح تقيد أو تحظر تغذية الشبكة الكهربائية الزائدة.
إضافةً إلى تحسين استقرار الشبكة، فإن منع تدفق الطاقة العكسي يمكن أن يُمكّن من نشر أسرع لـ حلول تخزين الطاقة. تتضمن بعض الأسباب المحددة لتطبيق منع تدفق الطاقة العكسي ما يلي:
- قيود سعة المحوللا تستطيع الشبكة المحلية دعم وصلات إضافية بسبب حدود سعة المحولات في المنبع، لكن العملاء ما زالوا يرغبون في تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وأنظمة تخزين الطاقة.
- القيود التنظيميةفي بعض المناطق، تحظر اللوائح توصيلات الشبكة، وقد يتم فرض غرامات في حالة اكتشاف تدفق عكسي للطاقة.
- تكاليف أنظمة تخزين الطاقة العاليةقد يكون العملاء قد أكملوا تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاصة بهم ولكنهم لا يستطيعون تحمل تكلفة تركيب أنظمة تخزين الطاقة باهظة الثمن، مما يتطلب حلول تدفق الطاقة العكسي في هذه الأثناء.
كيف تعمل آلية منع تدفق الطاقة العكسي في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وأنظمة تخزين الطاقة
يضمن منع تدفق الطاقة العكسي عدم توليد الطاقة الزائدة بواسطة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو تخزين الطاقة إما أن يتم استهلاكها محلياً أو بكميات محدودة. ويمكن وصف مبدأ عملها على النحو التالي:
- إذا كانت الطاقة المولدة بواسطة نظام الخلايا الكهروضوئية أقل من الطاقة التي يستهلكها الحمل المحلي، فإن منع تدفق الطاقة العكسي غير ضروري.
- إذا تجاوزت الطاقة المولدة الطلب المحلي، فيجب على النظام الحد من إنتاج الطاقة أو زيادة استهلاك الأحمال لتجنب إرسال فائض الكهرباء إلى الشبكة:
- لمصادر الطاقة الكهروضوئية المتعددةيمكن فصل مصدر واحد أو أكثر لمطابقة الطاقة المولدة مع الحمل.
- بالنسبة لمصادر الطاقة الكهروضوئية الفرديةيمكن للنظام إما الحد من إنتاج الطاقة أو زيادة استهلاك الحمل حتى يتم تحقيق التوازن.
من خلال دمج الذكاء عدادات الطاقة في نقاط رئيسية من النظام، يمكن جمع بيانات توليد الطاقة واستهلاكها ومقارنتها. وبناءً على هذه البيانات، يمكن للنظام ضبط خرج الطاقة لـ العاكس أو إعادة توجيه الطاقة إلى تخزين الطاقة لمنع تدفق الطاقة العكسي، يتمثل أحد الأساليب الشائعة في تركيب عداد طاقة ثنائي الاتجاه عند نقطة ربط الشبكة. في حال اكتشاف تيار عكسي، يمكن للعكس تقليل خرج الطاقة أو إعادة توجيهها إلى أنظمة التخزين.
حلول تخزين الطاقة لمنع تدفق الطاقة العكسي
يُعد دمج أحد الحلول الفعالة لمنع تدفق الطاقة العكسي أنظمة تخزين الطاقة. تخزن هذه الأنظمة فائض الكهرباء المولدة من الألواح الكهروضوئية، والتي يمكن استخدامها لاحقًا عند زيادة الطلب المحلي، أو عند انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة. تخزين البطاريات, ، ويمكن إدارة الطاقة الفائضة بكفاءة دون التسبب في مشاكل التيار العكسي.
المفاهيم الخاطئة الشائعة حول منع التداخل وتخزين الطاقة:
- لا تمنع الأدوات وحدها التدفق العكسيتقوم عدادات الطاقة وأجهزة الاستشعار بمراقبة تدفق الطاقة، لكنها لا تمنع التدفق العكسي بشكل مباشر. فهي تزود العاكس بالبيانات، والذي يقوم بدوره بتعديل خرج الطاقة أو إعادة توجيهها إلى وحدة التخزين.
- تتطلب أنظمة العاكسات المتعددة وأنظمة تخزين الطاقة إدارة الاتصالات: إذا كان النظام يتضمن محولات متعددة أو وحدات تخزين الطاقة، فستكون هناك حاجة إلى جهاز إدارة الاتصالات بسبب قيود ناقل RS485، الذي يسمح بمحطة رئيسية واحدة فقط لكل ناقل.
أهم النقاط
- حلول منع التمركز في الجزرتُعد هذه العوامل بالغة الأهمية للحفاظ على استقرار الشبكة ومنع تدفق الطاقة العكسي في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين الطاقة.
- يساعد منع تدفق الطاقة العكسي على ضمان الامتثال للوائح الشبكة وتحسين كفاءة تخزين الطاقةوأنظمة العاكس.
- التكامل حلول تخزين الطاقةيوفر طريقة فعالة لإدارة فائض الكهرباء وتجنب ضخ الطاقة غير الضرورية في الشبكة.