طريقة عملية لتحديد الحجم تربط بيانات الطلب لمدة 15 دقيقة، وإنتاج الطاقة الكهروضوئية، وحدود التصدير، وتوزيع البطارية، وتصميم السلسلة، وأدلة التشغيل - بدلاً من اختيار العاكس من طاقة اللوحة الاسمية فقط.

تحويل منحنى الحمل التجاري إلى أساس لتحديد الحجم

ابدأ ببيانات الفترات الزمنية، وليس برقم واحد لـ "الطلب الأقصى". تُعدّ بيانات الطلب كل 15 دقيقة على مدار عام كامل (ويُفضّل بيانات كل 5 دقائق إن وُجدت)، بالإضافة إلى ساعات التشغيل، وفترات التعريفة، والإضافات المُخطط لها للأحمال، وأي انقطاعات موسمية معروفة، مجموعة بيانات مفيدة لكفاءة الطاقة. الهدف هو فهم متى يتم استخدام الطاقة، وليس فقط كمية الطاقة المُستهلكة.

من مجموعة البيانات هذه، استخرج أربعة منحنيات: منحنى يوم عمل عادي، ومنحنى عطلة نهاية أسبوع عادية، ومنحنى يوم ذروة الطلب، ومنحنى يوم أدنى حمل خلال النهار. حدد الحمل الأساسي خلال النهار، والطلب عند المئين 95/99، والذروة المطلقة، ومدة كل ذروة، وأحمال المساء أو الصباح الباكر التي لا يمكن تلبيتها بواسطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية دون تخزين.

اختر سعة محول التيار المتردد من هدف التشغيل

في مشروع استهلاك ذاتي متصل بالشبكة، يُعرَّف معدل التيار المتردد المفيد بأنه كمية الطاقة الكهروضوئية التي يمكن استهلاكها، أو تصديرها ضمن الحدود المسموح بها، أو إرسالها إلى بطارية في الوقت نفسه. ويمكن حساب ذلك ببساطة على النحو التالي: طاقة التيار المتردد الكهروضوئية المفيدة في الوقت t ≈ الحمل في الموقع (t) + التصدير المسموح به (t) + طاقة شحن البطارية المتاحة (t). يُنصح بتقييم هذا المعدل على مدار العام، مع التركيز على القيم المئوية العليا بدلاً من الاعتماد على القيمة الأكبر فقط.

يمنع هذا الإطار خطأين شائعين. أولهما، تحديد حجم العاكس بناءً على ذروة استهلاك المبنى، حتى لو كانت هذه الذروة تحدث في الساعة السابعة مساءً. وثانيهما، زيادة طاقة التيار المتردد للعاكس إلى أقصى حد في موقع يكون فيه كل من الحمل وحدود التصدير في منتصف النهار متواضعين. في كلتا الحالتين، قد تزيد اللوحة الاسمية الإضافية من التكلفة دون إضافة طاقة قابلة للاستخدام بشكل ملحوظ.

ميّز أيضًا بين الكيلوواط (kW) والكيلوفولت أمبير (kVA). إذا كان من المتوقع أن يوفر العاكس دعمًا للطاقة التفاعلية، أو يعمل بمعامل قدرة غير موحد، أو يدعم وظائف معينة في الشبكة، فتأكد من حد الكيلوفولت أمبير وأي تخفيض في قدرة الطاقة الفعالة. بالنسبة للمواقع ثلاثية الأطوار، تحقق من الجهد، وتكوين الطور، وعدم التوازن المسموح به، وتنسيق الحماية، وإعدادات قانون الشبكة المحلية المطبقة على نقطة التوصيل.

تحسين نسبة التيار المستمر/المتردد مع مراعاة القطع وقيمة التعريفة

غالبًا ما تُصمَّم مصفوفات الخلايا الكهروضوئية بقدرة اسمية للتيار المستمر أعلى من قدرة التيار المتردد للعكس، لكن النسبة المثلى تعتمد على الموقع. قد تدعم الأسطح المواجهة للشرق/الغرب، والحرارة، والتظليل، والاتساخ، وانخفاض الإشعاع الشمسي المتكرر، نسبة تيار مستمر/تيار متردد أعلى، لأن جميع السلاسل نادرًا ما تصل إلى قدرتها الاسمية في الوقت نفسه. أما المصفوفات المواجهة للجنوب ذات الإشعاع الشمسي القوي في منتصف النهار وحدود التصدير الصارمة، فقد تُظهر نسبة مثلى مختلفة.

قم بنمذجة ثلاث حالات على الأقل لتحويل التيار المستمر/المتردد. قارن بين الطاقة السنوية، والطاقة المُقتطعة، والطاقة المُستهلكة ذاتيًا، والطاقة المُصدّرة، وشحن البطاريات، وقيمة كل كيلوواط ساعة ضمن التعريفة. قد يتفوق مشروع يفقد 1% من إنتاجه السنوي بسبب الاقتطاع على عاكس أكبر إذا كان هذا العاكس الأكبر يُنتج في الغالب صادرات منخفضة القيمة أو محظورة؛ في المقابل، قد تستفيد منشأة إنتاج ذات حمل مرتفع في منتصف النهار من هامش تيار متردد أكبر.

لا تقيّم ظاهرة خفض الرسوم الجمركية بمعزل عن غيرها. تتبّع توقيت حدوثها. فخفض الرسوم الجمركية بنسبة 5%، والذي يتركز على صادرات نهاية الأسبوع منخفضة القيمة، له تأثير تجاري مختلف عن خفضها خلال فترة إنتاج أيام الأسبوع ذات الرسوم الجمركية المرتفعة.

تحقق من جهد السلسلة والتيار وتخصيص MPPT قبل قفل النموذج

قد يفشل تطابق منحنى الحمل إذا كان تصميم سلسلة الخلايا الكهروضوئية خارج النطاق الكهربائي للعكس. لكل وحدة وطول سلسلة، تحقق من أقصى جهد دائرة مفتوحة عند أدنى درجة حرارة تصميم للموقع، وأدنى جهد تشغيل عند أعلى درجة حرارة متوقعة للخلايا، وأقصى تيار دخل، وهامش تيار قصر الدائرة، وعدد السلاسل المسموح به لكل وحدة تتبع نقطة الطاقة القصوى/مدخل.

احتفظ بالمصفوفات الفرعية ذات الخصائص الكهربائية المختلفة على وحدات تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) منفصلة كلما أمكن ذلك: لا ينبغي دمج الاتجاهات المختلفة، أو زوايا الميل، أو أنماط التظليل، أو أنواع الوحدات لمجرد تسهيل حساب عدد السلاسل. الهدف هو الحفاظ على تشغيل كل وحدة تتبع وفقًا لسلوك تيار-جهد متسق واحد.

في حال تضمين وحدة تخزين، حدد حجم طاقة البطارية والطاقة بشكل منفصل.

يُثير العاكس الهجين سؤالين منفصلين: ما مقدار طاقة البطارية المطلوبة، ومدة استمرارها؟ عادةً ما يتطلب خفض ذروة الطلب على الطاقة توفير طاقة كافية بالكيلوواط للحفاظ على استهلاك الشبكة ضمن النطاق المستهدف خلال فترة زمنية محددة؛ بينما يتطلب نظام الطاقة الاحتياطية طاقة كافية بالكيلوواط للأحمال الحيوية وطاقة كافية بالكيلوواط ساعة لتغطية مدة انقطاع التيار الكهربائي المطلوبة. وهذان الأمران لا يُمثلان دورة تشغيل متطابقة.

لتحقيق هدف الطلب، يُعدّ حساب طاقة البطارية في المرحلة الأولى مفيدًا، وهو الفرق الموجب بين الحمل وحد استيراد الشبكة المطلوب بعد مساهمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. ثمّ يتمّ حساب هذا الفرق خلال فترة الذروة لتقدير الطاقة القابلة للاستخدام. يجب تطبيق حدود حالة شحن البطارية، وفقدان الطاقة ذهابًا وإيابًا، ومتطلبات الاحتياطي، وحدود درجة حرارة البطارية، وأيّة قيود على شحن/تفريغ العاكس في النموذج التفصيلي.

كخطة احتياطية، أنشئ جدولًا منفصلاً للأحمال الحرجة. حدد الأحمال التي يجب أن تبقى موصولة بالتيار، والأحمال التي يمكن فصلها، والأحمال ذات تيار بدء التشغيل العالي. لا تفترض أن "محول طاقة بقدرة 50 كيلوواط" يعني أن كل مجموعة بقدرة 50 كيلوواط من المحركات أو الضواغط أو المصاعد أو معدات التكييف والتهوية يمكن أن تبدأ في وضع التشغيل المستقل. تأكد من سلوك زيادة التيار/الحمل الزائد وبنية التحويل مع المورد ومهندس الكهرباء للمشروع.

مثال على المنتج: محول هجين ثلاثي الأطوار بقدرة 50 كيلوواط لموقع تجاري

بالنسبة للمشاريع التجارية المتوسطة أو الصناعية الخفيفة، يُعد خيار Soonest المناسب هو تكوين 50 كيلوواط من محول الطاقة الشمسية الهجين SOONEST 10-50 كيلوواط IP65 ثلاثي الأطوار 380 فولت عالي الجهد. تشير الصفحة الرسمية إلى أن هذه العائلة مخصصة لأنظمة الطاقة التجارية والصناعية، وتدرج تصنيفات 10 و12 و15 و20 و30 و40 و50 كيلوواط.

لماذا يُناسب هذا المنتج موضوع هذه المقالة؟ تُشير الصفحة المنشورة إلى مخرج ثلاثي الأطوار بجهد 380 فولت، وتوافق مع بطاريات الجهد العالي، وتحكم MPPT، وأنماط تقليل ذروة الاستهلاك وأنماط الاستخدام حسب الوقت، وغلاف IP65، وخيارات المراقبة والاتصال. تُجيب هذه الوظائف مباشرةً على التساؤلات التي يطرحها منحنى الحمل التجاري: كيف تُلبّي الطاقة الشمسية الكهروضوئية الطلب خلال النهار، وكيف يُحوّل التخزين الطاقة، وكيف يتصرف النظام عند تقييد استيراد الطاقة من الشبكة عمدًا.

ما زال يتعين تأكيد ما يلي قبل إطلاق التصميم: نطاق جهد تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) الدقيق لطراز 50 كيلوواط، وعدد نقاط MPPT لكل مدخل، وأقصى تيار للخلايا الكهروضوئية، وحجم التيار المستمر المسموح به، ونطاق جهد البطارية، وبروتوكول نظام إدارة البطارية (BMS)، وقدرة الشحن/التفريغ، وقدرة النسخ الاحتياطي/التحميل الزائد، ودعم التوازي، وشهادة مطابقة معايير الشبكة، ووظائف الحماية، وأجهزة الاتصال. وتشير صفحة المنتج صراحةً إلى أن العديد من هذه التفاصيل تختلف باختلاف الطراز أو التكوين.

مثال عملي: كيف يؤثر منحنى الحمل على القرار

لنفترض أن منشأة تجارية لديها حمل نهاري يتراوح بين 32 و42 كيلوواط، وذروة طلب تصل إلى 68 كيلوواط حوالي الساعة 4:30 مساءً، وحمل أساسي ليلي يبلغ 10 كيلوواط، وحد أقصى للتصدير يبلغ 5 كيلوواط. يُظهر نموذج الطاقة الشمسية الكهروضوئية توفر طاقة تتراوح بين 55 و56 كيلوواط تقريبًا عند الظهيرة في الأيام الصافية. ويهدف المشروع أيضًا إلى تقليل ذروة استهلاك الشبكة في أواخر فترة ما بعد الظهر، والحفاظ على 25 كيلوواط من الأحمال الحيوية متاحة أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

1. فحص الاستهلاك الذاتي: عند الظهيرة تقريبًا، يمكن لمحول طاقة بقدرة 50 كيلوواط أن يغذي حملاً كهربائيًا للمبنى بقدرة 40 كيلوواط، مع توفير هامش يصل إلى 10 كيلوواط تقريبًا لشحن البطارية أو تصدير الطاقة، وذلك وفقًا لحدود التحكم الفعلية. قد لا يُضيف محول طاقة أكبر قيمة تُذكر ما لم تكن البطارية قادرة على استيعاب طاقة أكبر أو كان تصدير الطاقة مسموحًا به.
2. فحص القطع: إذا كانت المصفوفة، على سبيل المثال، 60 كيلوواط ذروة تيار مستمر، فإن النسبة الاسمية للتيار المستمر إلى التيار المتردد هي 1.20. يجب على شهادة أداء الطاقة محاكاة عدد مرات الوصول إلى الحد الأقصى للتيار المتردد البالغ 50 كيلوواط، وما إذا كانت الطاقة المقطوعة ستكون استهلاكًا ذاتيًا عالي القيمة، أو شحنًا للبطارية، أو تصديرًا منخفض القيمة.
3. فحص تقليل ذروة الأحمال: تحدث ذروة الحمل في الساعة 16:30 عندما ينخفض ​​إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية. إذا كان هدف الشبكة 50 كيلوواط، وساهمت الطاقة الشمسية الكهروضوئية بـ 8 كيلوواط في ذلك الوقت، فيجب أن تغطي البطارية ما يقارب 10 كيلوواط (68 - 50 - 8) طوال مدة الذروة، بالإضافة إلى الفاقد وهامش التحكم.
4. التحقق الاحتياطي: يجب اختبار متطلبات الحمل الحرج البالغة 25 كيلوواط بشكل مستقل عن ذروة الحمل عند توصيل النظام بالشبكة. تأكد من استمرارية خرج الطاقة في وضع التشغيل المنفصل، وقدرة تحمل زيادة الحمل، وحدود تفريغ البطارية، وسلوك التحويل، والقائمة الفعلية للدوائر الحرجة.

يوضح هذا المثال لماذا يُعدّ منطق "ذروة استهلاك المبنى 68 كيلوواط، لذا اشترِ عاكسًا بقدرة 68 كيلوواط" منطقًا ضعيفًا. فاستهلاك الطاقة البالغ 68 كيلوواط مرتبط بتوزيع البطاريات وبنية النسخ الاحتياطي، بينما يعتمد تصنيف التيار المتردد المتصل بالشبكة للعاكس الكهروضوئي على نطاق الطاقة الكهروضوئية/الحمل/التصدير/الشحن المتزامن.

أدرج افتراضات تحديد الحجم في أمر الشراء وخطة التشغيل

ينتهي اختيار المقاول المؤهل والموثوق به بوثائق واختبارات قابلة للتحقق. أدرج البنود التالية في الجدول الزمني الفني لضمان قيام المورد وفريق المقاول المؤهل وفريق التشغيل بمراجعة أساس التصميم نفسه:

• طراز العاكس الدقيق والبرنامج الثابت/التكوين؛ حدود التيار المتردد بالكيلوواط والكيلو فولت أمبير؛ جهد/تردد الشبكة؛ ملف تعريف رمز الشبكة والشهادات المطلوبة.
• جدولة مصفوفة الخلايا الكهروضوئية بواسطة MPPT: نموذج الوحدة، عدد الوحدات لكل سلسلة، عدد السلاسل لكل مدخل، جهد الدائرة المفتوحة البارد، جهد نقطة التشغيل الساخنة، تيار التصميم والعزل/الحماية للتيار المستمر.
• واجهة البطارية: الجهد الاسمي/جهد التشغيل، بروتوكول نظام إدارة البطارية، أقصى طاقة للشحن/التفريغ، الطاقة القابلة للاستخدام، احتياطي حالة الشحن ومتطلبات النسخ الاحتياطي.
• طريقة مراقبة الصادرات وموقع العداد/محول التيار؛ اختبار قبول التصدير الصفري أو حد التصدير؛ الاستجابة لفقدان الاتصال.
• هدف تقليل ذروة الطلب ونافذة التعريفة؛ التوزيع المتوقع للبطاريات؛ سلوك التعافي بعد فترة الذروة.
• أدلة التشغيل: الإشعاع/حالة المصفوفة، جهد/تيار التيار المستمر بواسطة MPPT، كيلوواط/كيلو فولت أمبير/عامل القدرة للتيار المتردد، جهد/تردد الشبكة، حالة شحن/طاقة البطارية، الإنذارات، الاتصالات، ونتائج النجاح/الفشل المسجلة.

قم بتشغيل النظام في كل من الحالة العادية والحالة الاستثنائية. على الأقل، اختبر بدء التشغيل، وتحديد تصدير الطاقة الشمسية عند الأحمال العالية/المنخفضة، وأوامر شحن/تفريغ البطارية، وفقدان الاتصال، وانقطاع الشبكة (إذا كان نظام النسخ الاحتياطي مشمولاً)، وإعادة التشغيل، وحالة الحمل الحرج الأكثر تطلبًا. احتفظ بملف التكوين الناتج، ولقطات شاشة الإعدادات، وأوراق الاختبار، ومخطط الخط الواحد مع حزمة التسليم.

لـ في أقرب وقت مثال المنتج المستخدم هنا، راجع الصفحة الرسمية لمحولات الطاقة الهجينة ثلاثية الطور عالية الجهد بقدرة 10-50 كيلوواط واطلب البيانات الفنية الدقيقة بقدرة 50 كيلوواط قبل الموافقة النهائية على التصميم.

أسئلة متكررة

هل يجب أن تساوي طاقة العاكس ذروة الطلب على الطاقة في المبنى؟ 

ليس بالضرورة. قارن أداء العاكس مع نطاق الطاقة الشمسية/الحمل/التصدير/البطارية المتزامن. قد يكون للذروة التي تحدث بعد غروب الشمس تأثير أكبر على سعة البطارية أو الشبكة من تأثيرها على تصنيف التيار المتردد لعاكس الطاقة الشمسية.

ما هي بيانات التحميل الأكثر فائدة؟يجب توفير بيانات الطلب على الكهرباء لمدة 12 شهرًا على الأقل بفواصل زمنية مدتها 15 دقيقة، إن وجدت، بالإضافة إلى فترات التعريفة والتغييرات المخططة في الأحمال. ولا تكفي بيانات الكيلوواط/ساعة الشهرية لاتخاذ قرارات بشأن خفض ذروة الطلب أو مراقبة الصادرات.

هل نسبة التيار المستمر إلى التيار المتردد الأعلى أفضل دائمًا؟ 

لا. يمكن أن يحسن استخدام العاكس في بعض المناخات والاتجاهات، لكن القيمة تعتمد على القطع، وقيمة التعريفة، وحدود التصدير، والظروف الحرارية/البيئية، والملف الكهروضوئي الفعلي.

ما الذي يجب فحصه أولاً لسلاسل PV؟ 

Voc في الطقس البارد مقابل أقصى جهد تيار مستمر، و Vmp في الطقس الحار مقابل نطاق تشغيل MPPT، وحدود تيار الإدخال، وتخصيص اتجاهات السقف المختلفة أو أنماط التظليل عبر MPPTs.

لماذا يتم فصل تقليل ذروة الطلب عن النسخ الاحتياطي؟ 

يُعدّ خفض ذروة الطلب عادةً مهمةً لإدارة الطاقة المتصلة بالشبكة. أما نظام النسخ الاحتياطي فهو مهمة مستقلة تتعلق بجودة الطاقة والأحمال الحرجة، مع متطلبات منفصلة لكل من القدرة بالكيلوواط، وساعة الطاقة، والزيادة المفاجئة في التيار، والتحويل، والحماية.