يتم نشر أنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS) بشكل متزايد لتوفير تنظيم التردد والخدمات الإضافية الأخرى لمشغلي الشبكات، مما يؤدي إلى توليد تدفقات إيرادات تكمل أو تكمل دخل موازنة الطاقة. بالنسبة لمطوري المشاريع ومهندسي EPC، يعد فهم كيفية عمل أسواق تنظيم التردد، وكيفية تحديد حجم BESS لهذه الخدمات، وتقنيات البطاريات الأكثر ملاءمة، أمرًا ضروريًا لبناء مشاريع تخزين قابلة للتطبيق تجاريًا.
يعد تردد الشبكة مؤشرًا في الوقت الفعلي للتوازن بين التوليد والحمل عبر شبكة التيار المتردد المتزامنة. في معظم البلدان، يبلغ تردد الشبكة اسميًا 50 هرتز (أوروبا وآسيا وأفريقيا وأستراليا) أو 60 هرتز (الأمريكتين). عندما يتجاوز التوليد الحمل، يرتفع التردد فوق الاسمي؛ عندما يتجاوز الحمل التوليد، ينخفض التردد إلى ما دون الاسمي.
يحافظ مشغلو النظام على التردد ضمن نطاقات ضيقة تحددها رموز الشبكة. في الشبكة الأوروبية المتزامنة (ENTSO-E)، يتراوح نطاق تردد الحالة المستقرة بين 49.8 و50.2 هرتز، مع نطاقات طوارئ تصل إلى 47.5 هرتز مما يؤدي إلى تعثر التوليد التلقائي. في الشبكات الأمريكية التي تحكمها NERC، يتراوح نطاق التحكم المقارن بين 59.9 و60.1 هرتز أثناء التشغيل العادي.
تاريخيًا، تم توفير تنظيم التردد بواسطة مولدات حرارية كبيرة (توربينات بخارية أو غازية) تعمل باحتياطي دوراني. مع تراجع القدرة الحرارية وزيادة تغلغل الطاقة المتجددة المتغيرة (VRE)، تتغير خصائص القصور الذاتي واستجابة التردد للشبكات بشكل أساسي. يمكن لـ BESS الاستجابة لانحرافات التردد بالمللي ثانية - أسرع بكثير من المولدات الحرارية (التي تتطلب 5 إلى 30 ثانية للوصول إلى المنحدر) - مما يجعلها التكنولوجيا المفضلة لتنظيم التردد في شبكات VRE العالية.
تميز رموز الشبكة وأسواق الخدمات الإضافية بين طبقات متعددة من استجابة التردد، ولكل منها متطلبات وقت استجابة مختلفة وهياكل السوق:
| الخدمة | المعروف أيضا باسم | وقت الاستجابة | المدة | آلية |
|---|---|---|---|---|
| استجابة التردد الأولية (PFR) | FFR (استجابة التردد السريعة)، FCR (احتواء الاحتواء التكراري) | <2 ثانية | 15-30 ثانية | استجابة تدلى مستقلة، لا يوجد أمر إرسال |
| استجابة التردد الثانوية | FRR (احتياطي استعادة التكرار)، AGC (الولايات المتحدة) | 30 ثانية - 15 دقيقة | 15-60 دقيقة | إشارة إرسال AGC من مشغل النظام |
| الاستجابة للتردد الثالث | RR (احتياطي الاستبدال)، احتياطي الموازنة | 15-60 دقيقة | ساعات | الإرسال اليدوي؛ يحل محل الاحتياطيات الثانوية |
تعتبر خدمة BESS الأكثر قدرة على المنافسة في أسواق الاستجابة للترددات الأولية (FFR، FCR) نظرًا لقدرتها على الاستجابة دون الثانية. في أسواق مثل GB (خدمة الاحتواء الديناميكي الخاصة بـ National Grid ESO) وأوروبا القارية (سوق ENTSO-E FCR)، تحصل مشاريع BESS على مدفوعات القدرة (جنيه إسترليني/ ميجاوات/ ساعة أو يورو/ ميجاوات/ ساعة) لالتزامها بالاستجابة لانحرافات التردد بغض النظر عما إذا كانت الاستجابة قد تم تشغيلها بالفعل.
كما أن الاستجابة الترددية الثانوية (إرسال AGC) مناسبة تمامًا لنظام BESS ولكنها تتطلب قدرة طاقة كافية للحفاظ على الاستجابة لمدة تصل إلى 60 دقيقة. يؤدي هذا إلى زيادة نسب الطاقة إلى الطاقة مقارنة بتطبيقات PFR النقية.
تعمل وحدة BESS التي توفر استجابة التردد الأولية بشكل مستقل باستخدام خوارزمية التحكم في التدلي المضمنة في نظام إدارة البطارية (BMS) ووحدة التحكم في نظام تحويل الطاقة (PCS):
أين:
إعداد التدلى بنسبة 4% يعني أن BESS سيخرج 100% من قدرته المقدرة عندما ينحرف التردد بنسبة 4% عن الاسمي (أي 2 هرتز على نظام 50 هرتز). ومن الناحية العملية، يتم إطلاق الاستجابة الكاملة قبل ذلك بوقت طويل عند عتبات احتواء التردد المحددة بواسطة كود الشبكة ذي الصلة.
تعد إدارة حالة الشحن (SoC) أمرًا بالغ الأهمية لتنظيم التردد. يجب أن يحافظ BESS الذي يوفر استجابة متناظرة (كل من الحقن والامتصاص) على SoC بالقرب من 50٪ للحصول على مساحة للرأس في كلا الاتجاهين. تستخدم وحدات تحكم BESS الحديثة خوارزميات استعادة SoC التي تعيد البطارية ببطء لاستهداف SoC بين أحداث التردد دون انتهاك التزامات الاستجابة لرمز الشبكة.
يتطلب تحديد حجم BESS لتنظيم التردد موازنة قدرة الطاقة (MW)، وسعة الطاقة (MWh)، واعتبارات دورة الحياة:
تتطلب المشاركة في السوق عادةً الحد الأدنى من التزامات الطاقة التي تتراوح من 1 ميجاوات (الاحتواء الديناميكي في المملكة المتحدة) إلى 5-10 ميجاوات (طلب FERC رقم 755 للأسواق). يتم تحديد حجم الطاقة من خلال القدرة المستهدفة المتعاقد عليها والتزام الاستجابة.
يجب أن تكون سعة الطاقة (MWh) كافية للحفاظ على الاستجابة عند الطاقة المقدرة للمدة المطلوبة. بالنسبة لـ PFR مع استجابة مستدامة لمدة 15 ثانية، يتطلب نظام BESS بقدرة 10 ميجاوات ما يلي:
من الناحية العملية، يعد نظام 10 ميجاوات / 10 ميجاوات في الساعة (1C) نموذجيًا لتطبيقات الاستجابة الثانوية + PFR المدمجة. تستخدم تطبيقات PFR النقية أحيانًا تكوينات 0.25 درجة مئوية (10 ميجاوات / 2.5 ميجاوات في الساعة)، ولكن هذا يحد من القدرة على الحفاظ على الاستجابة أثناء اضطرابات الشبكة الطويلة.
تنظيم التردد هو تطبيق عالي الدورة. قد تقوم BESS التي تقدم خدمة AGC بدورة 2-6 مرات يوميًا. تُفضل كيمياء LFP (فوسفات حديد الليثيوم) للأسباب التالية:
وتختلف الإيرادات المتأتية من تنظيم الترددات والخدمات المساعدة بشكل كبير حسب السوق. أسعار المقاصة التمثيلية في الأسواق الرئيسية:
| السوق / الخدمة | البلد | نطاق السعر النموذجي | أساس الدفع |
|---|---|---|---|
| الاحتواء الديناميكي (DC) | المملكة المتحدة | 6 جنيهات إسترلينية - 25 جنيهًا إسترلينيًا / ميجاوات / ساعة | السعة (ميغاواط ملتزم بها) |
| FCR (احتياطي احتواء التردد) | إنترسو-E | 5 - 30 يورو / ميجاوات / ساعة | السعة (ميغاواط ملتزم بها) |
| RegD / RegA (PJM) | الولايات المتحدة الأمريكية | 5 – 40 دولارًا / ميجاوات / ساعة | القدرة + الأداء |
| FCAS (لائحة FCAS) | أستراليا (نيم) | 8-80 دولار أسترالي / ميجاوات / ساعة | القدرة + التمكين |
| FFR (استجابة التردد السريعة) | الشمال / جنوب شرق | 8 يورو - 35 يورو / ميجاوات / ساعة | السعة (ميغاواط ملتزم بها) |
بالنسبة لمشروع BESS بقدرة 20 ميجاوات ملتزم بالاحتواء الديناميكي في المملكة المتحدة بمتوسط سعر مقاصة متحفظ يبلغ 10 جنيهات إسترلينية/ ميجاوات/ ساعة على مدى 7000 ساعة سنويًا (بافتراض توفر 80٪):
بالإضافة إلى دخل المراجحة في مجال الطاقة (نموذجي 150.000 - 400.000 جنيه إسترليني سنويًا لمشروع بقدرة 20 ميجاوات / 40 ميجاوات في الساعة في المملكة المتحدة)، يمكن أن يقترب إجمالي الإيرادات السنوية من 1.6 إلى 1.8 مليون جنيه إسترليني، مما يدعم اقتصاديات المشروع بتكاليف مثبتة تتراوح بين 350 إلى 500 جنيه إسترليني / كيلووات في الساعة لأنظمة LFP.
تعمل تطبيقات تنظيم التردد عالي الدورة على تسريع تلاشي سعة البطارية مقارنة بدورات المراجحة اليومية. تشمل آليات التدهور الرئيسية ما يلي:
يجب على المطورين وضع نموذج لتدهور البطارية باستخدام منحنيات دورة حياة الخدمة المقدمة من الشركة المصنعة (على سبيل المثال، منحنيات تدهور CATL TENER) وإدراج أحكام التعزيز في عقود التشغيل والصيانة للحفاظ على الطاقة وقدرة الطاقة المتعاقد عليها طوال عمر المشروع.
يجب أن تتوافق مشاريع BESS التي توفر تنظيم التردد مع متطلبات كود الشبكة المعمول بها لتخزين الطاقة المتصلة بالشبكة. تشمل المعايير والقوانين الرئيسية ما يلي:
يجمع تكوين BESS المناسب لتنظيم التردد بين PCS سريعة الاستجابة، وBMS القوي، وخلايا LFP عالية الدورة. عند شراء BESS من خلال قنوات مثل Econo Solar، حدد:
قامت شركة Econo Solar بنقل حلول BESS من Sungrow وGoodWe وغيرها من الشركات المصنعة الصينية الرائدة لتنظيم التردد ومشاريع الخدمات الإضافية في جميع أنحاء العالم. اتصل بفريق مشتريات BESS الخاص بنا من خلال موقعنا صفحة الاستفسار عن المشروع لمناقشة المواصفات والأسعار لمشروعك.
نعم، ولكن مع المقايضات. تعمل العديد من مشاريع BESS على تكديس مصادر إيرادات متعددة من خلال تخصيص جزء من الطاقة وقدرة الطاقة لتنظيم التردد والباقي للمراجحة. يتطلب نهج "تكديس الخدمة" هذا برنامجًا متطورًا لإدارة الطاقة يعمل على تحسين نظام SoC بين الخدمات المتنافسة. عندما تلتزم خدمة BESS بسوق تنظيم الترددات، يجب أن تحافظ على السعة المتاحة (الإرتفاع) للالتزام المتعاقد عليه، مما يحد من مدى قوتها في متابعة المراجحة. تدعم منصات إدارة البطارية من Fluence أو Tesla Autobidder أو أنظمة التوزيع الخاصة بمشغلي النظام هذا التحسين متعدد الخدمات.
يمكن لـ BESS على نطاق الشبكة باستخدام نظام PCS (نظام تحويل الطاقة) الحديث توفير الطاقة المقدرة خلال 100-500 مللي ثانية من اكتشاف مشغل التردد. هذا بالمقارنة مع 5-30 ثانية للاستجابة الاحتياطية لتوربينات الغاز التقليدية. وقت الاستجابة السريع هو سبب تفضيل BESS بشكل متزايد لخدمات الاحتواء الديناميكي والاستجابة السريعة للتردد. تتطلب رموز الشبكة لهذه الخدمات عادةً استجابة خلال 0.5 إلى 2 ثانية، وهو ما تحققه جميع أنظمة BESS الحديثة على نطاق المرافق بشكل مريح.
تم تصميم معظم مشاريع BESS لعمر مشروع يتراوح بين 10 و15 عامًا مع زيادة مخططة للبطارية أو استبدالها في منتصف العمر. تعني تكنولوجيا البطاريات وتحسينات الأسعار أن الخلايا البديلة في السنوات 10-12 من المرجح أن تكلف أقل بنسبة 40-60% لكل كيلوواط ساعة مما كانت عليه عند بداية المشروع، مما يحسن اقتصاديات المشروع بشكل عام. بالنسبة لأنظمة LFP المستخدمة في خدمة تنظيم التردد، فإن تضاؤل السعة إلى 80% من السعة المقدرة يحدث عادة عند 6000-10000 دورة اعتمادًا على ظروف التشغيل وجودة الإدارة الحرارية.
احصل على أسعار المصنع مباشرة على أنظمة BESS من Sungrow، وGoodWe، وCATL، وBYD لمشروع تنظيم التردد الخاص بك.
طلب عرض أسعار BESS →