تعد كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا (RTE) واحدة من أكثر المواصفات ذات الأهمية التجارية في شراء تخزين طاقة البطارية - وواحدة من أكثر المواصفات التي يتم اقتباسها بشكل خاطئ بشكل متكرر. يمكن لنقطة مئوية واحدة من فرق RTE بين أنظمة BESS المتنافسة أن تترجم إلى عشرات الآلاف من الدولارات من فرق الإيرادات على مدى 20 عامًا من عمر المشروع. ومع ذلك، فإن وثائق المشتريات تقبل بشكل روتيني الرقم المعلن للمورد دون توضيح ما إذا كان يتم قياسه من تيار متردد إلى تيار متردد أو من تيار مستمر إلى تيار مستمر، وفي أي درجة حرارة، وفي أي عمق تفريغ. تشرح هذه المقالة ما يعنيه RTE، وكيفية قراءة ورقة بيانات المورد، وما توصي شركة Econo Solar بأن تطلبه شركات EPC والمطورون من الموردين قبل توقيع عقد التوريد.
ما هي كفاءة الذهاب والإياب؟
تقيس كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا نسبة الطاقة المستردة من محطة BESS أثناء التفريغ إلى الطاقة المسلمة إليها أثناء الشحن. الصيغة مباشرة: RTE (%) = (الطاقة الخارجة أثناء التفريغ، كيلووات ساعة) ÷ (الطاقة الداخلة أثناء الشحن، كيلووات ساعة) × 100. النظام الذي تم تصنيفه بنسبة 90% RTE يفقد 10% من كل كيلووات ساعة يتم تدويرها كحرارة، ويتم توزيعها عبر كل من ممرات الشحن والتفريغ. وعلى مدى عمر المشروع الذي يبلغ 6000 دورة مضمونة، تتضاعف هذه الخسائر لتتحول إلى كمية كبيرة جدًا من الطاقة والإيرادات الضائعة.
على عكس أرقام الكفاءة على مستوى الخلية المذكورة في أوراق البيانات المختبرية، فإن كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا في العالم الحقيقي تلتقط كل مرحلة من سلسلة تحويل الطاقة: الخسائر الكهروكيميائية في خلايا البطارية، والأحمال الطفيلية من نظام إدارة البطارية (BMS) ونظام الإدارة الحرارية، وخسائر التحويل ثنائية الاتجاه لنظام تحويل الطاقة (PCS) الذي يربط وحدة البطارية بشبكة التيار المتردد. يمكن أن يكون الفرق بين الرقم المختبري النظيف والرقم الميداني المُقاس ذا معنى - خاصة في درجات الحرارة المحيطة المنخفضة أو معدلات C المرتفعة - مما يجعل المواصفات الدقيقة في مرحلة الشراء أمرًا ضروريًا.
كفاءة رحلة الذهاب والإياب للتيار المستمر مقابل كفاءة رحلة الذهاب والإياب للتيار المتردد
الفرق الأكثر أهمية في مواصفات كفاءة BESS هو بين دي سي-دي سي آر تي إي و AC-AC RTE. يقيس DC-DC RTE الكفاءة عند حدود خلية البطارية أو الوحدة فقط - وهو يستبعد خسائر التحويل لنظام تحويل الطاقة. يلتقط AC-AC RTE التحول الكامل للطاقة من مدخلات شبكة التيار المتردد إلى مخرجات شبكة التيار المتردد، وهو الرقم المهم لنماذج إنتاجية المشروع، وتوقعات إيرادات الطاقة، وحسابات ضمان الأداء. يتصدر معظم الموردين استخدام DC-DC RTE في المواد التسويقية لأنه أعلى من الناحية العددية. اطلب دائمًا من AC-AC RTE بشكل صريح.
يوضح تحليل الخسارة النموذجي لـ LFP BESS الحديث سبب اختلاف الرقمين: تمثل الخسائر الكهروكيميائية لخلايا البطارية ما يقرب من 1-2٪ لكل دورة؛ تساهم أحمال نظام إدارة المباني (BMS) والنظام المساعد بحوالي 0.5%؛ وتساهم أجهزة الكمبيوتر ثنائية الاتجاه بنسبة 3-4٪ من الخسائر عبر كلا اتجاهي تدفق الطاقة مجتمعة. يشرح جمع هذه المكونات سبب بقاء النظام الذي يتمتع بأداء قوي للتيار المستمر على مستوى الخلية عند 90-93% عند حدود نظام AC-AC. عند طلب بيانات RTE من الموردين، حدد شروط القياس: درجة الحرارة المحيطة (معيار 25 درجة مئوية)، ونافذة تشغيل SOC (عادةً 10%-90% لـ LFP)، ومعدل C (0.5 درجة مئوية لمعظم الأنظمة التجارية).
مقارنة كفاءة BESS ذهابًا وإيابًا
يقارن الجدول أدناه أرقام كفاءة AC-AC المنشورة ذهابًا وإيابًا لأنظمة BESS التجارية الرائدة، بما في ذلك منصات Sungrow على نطاق المرافق ومنصات C&I. يختلف الأداء باختلاف درجة حرارة التشغيل والتكوين؛ يجب التحقق من الأرقام مع المورد لظروف مشروعك المحددة.
| النظام | AC-AC RTE | الكيمياء | دورات مضمونة | القدرة |
|---|---|---|---|---|
| Sungrow ST2752UX-US | ≥93.0% | LFP | 6000 @ 80٪ وزارة الدفاع | 2.76 ميجاوات ساعة |
| Sungrow MBL160 (C&I) | ≥90.0% | LFP | 6000 @ 80٪ وزارة الدفاع | 160 كيلوواط ساعة |
| Sungrow MGL060 (C&I) | ≥90.0% | LFP | 6000 @ 80٪ وزارة الدفاع | 60 كيلوواط ساعة |
| CATL EnerC (المرافق) | ~90-92% | LFP | 6,000 | مختلف |
| BYD صندوق البطارية بريم. | ~90% | LFP | 6,000 | مختلف |
الأرقام المنشورة؛ تحقق مع المورد من التكوين الخاص بك ونطاق درجة الحرارة.
كيف تؤثر RTE على عائد استثمار المشروع
خذ بعين الاعتبار دورة BESS بقدرة 1 ميجاوات في الساعة مرة واحدة يوميًا على مدار عمر تشغيلي يبلغ 20 عامًا - وهو تكوين قياسي لتطبيقات المراجحة على نطاق المرافق وتطبيقات C&I الكبيرة. في 93% AC-AC RTE، يتم توصيل 930 كيلووات ساعة لكل 1000 كيلووات ساعة مشحونة؛ ويبلغ فقدان الطاقة اليومي 70 كيلووات في الساعة، أو 25.55 ميجاوات في الساعة سنويًا. في 90% حق الوصولوترتفع الخسارة اليومية إلى 100 كيلووات ساعة، أو 36.5 ميجاوات ساعة سنويًا. يمثل فرق RTE بنسبة 3٪ ما يقرب من 10.95 ميجاوات ساعة من فقدان الطاقة الإضافية سنويًا، لكل ميجاوات ساعة من سعة BESS المثبتة.
على مدار 20 عامًا - وقبل احتساب التدهور التدريجي في استهلاك الطاقة RTE مع تقدم العمر - تتراكم هذه الفجوة إلى ما يقرب من 219 ميجاوات في الساعة من الطاقة لكل ميجاوات في الساعة من التخزين. عند قيمة الكهرباء أو سعر المراجحة الذي يبلغ 100 دولار أمريكي لكل ميجاوات في الساعة، يكون فرق الإيرادات لمدة 20 عامًا بين نظام 90% ونظام 93% تقريبًا 21,900 دولار لكل ميجاوات في الساعة من القدرة المركبة. بالنسبة لمشروع على نطاق المرافق بقدرة 50 ميجاوات في الساعة، فإن ذلك يزيد عن مليون دولار من إيرادات الطاقة. في مناقصات التخزين التنافسية حيث تكون تكلفة التخزين المستوية (LCOS) هي مقياس القرار، تعد RTE واحدة من أعلى معلمات المواصفات التي يمكن للمطور تحسينها في مرحلة الشراء.
العوامل التي تقلل من RTE في العالم الحقيقي
هناك أربعة عوامل تشغيلية تتسبب بشكل روتيني في انخفاض مستوى RTE الميداني إلى ما دون الرقم المقدر للشركة المصنعة في ظروف الاختبار القياسية. درجة الحرارة له التأثير الأكبر: تُظهر كيمياء LFP كفاءة ذهابًا وإيابًا أقل بنسبة 2-3٪ تقريبًا عند 0 درجة مئوية مقارنة بـ 25 درجة مئوية، لأن انخفاض حركة أيونات الليثيوم عند درجة حرارة منخفضة يزيد من المقاومة الداخلية ويزيد من خسائر التسخين المقاومة. يجب على المشاريع في المناخات الباردة - آسيا الوسطى، وشمال أوروبا، والمواقع الصحراوية على ارتفاعات عالية - أن تضع نموذجًا لتقنيات RTE المعدلة بدرجة الحرارة في تنبؤاتها بإنتاج الطاقة.
عمق التفريغ (وزارة الدفاع) هو عامل ثانوي. يؤدي ركوب الدراجات إلى 100% DoD بدلاً من نافذة DoD القياسية 80% إلى رفع متوسط معدل C قليلاً وتوليد المزيد من الحرارة في كل دورة، مما يقلل من فعالية RTE. تحدد معظم الشركات المصنعة لـ LFP التجارية RTE بنسبة 80% DoD (10%–90% SOC) لتعكس ممارسات التشغيل النموذجية؛ كن حذرًا من المنافسين الذين يقتبسون RTE في نوافذ SOC الأضيق والأكثر إرضاءً.
الحالة الصحية (SoH) يتناقص مع عدد الدورات وتقادم التقويم، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الداخلية تدريجيًا وتقليل RTE. يجب أن تحدد عقود المشتريات كلاً من الجاهزية جاهزة للاستخدام الأولية المضمونة والحد الأقصى المسموح به لتدهور جاهزية التجهيز عند مراحل عدد الدورات الرئيسية على مدى العمر المضمون. وأخيرا، معدل C الأمور المهمة: الأنظمة التي يتم إرسالها عند 1 درجة مئوية أو أعلى لتنظيم تردد الاستجابة السريعة ستظهر فعالية RTE أقل من الأنظمة التي تعمل على دورات موازنة أبطأ تبلغ 0.5 درجة مئوية، لأن كثافات التيار الأعلى تزيد من الخسائر الأومية لكل وحدة من الطاقة المُدارة.
ما يجب الطلب من الموردين
توصي شركة Econo Solar بتضمين أربعة متطلبات RTE إلزامية في أي مواصفات شراء BESS أو طلب عرض. أولا، تتطلب أ ضمان الحد الأدنى من AC-AC RTE عند 25 درجة مئوية وعند متوسط درجة الحرارة المحيطة بالموقع المتوقع - يجب أن يظهر كلا الرقمين كضمانات أداء في عقد التوريد، وليس فقط في ورقة البيانات.
ثانيا، تتطلب بند ضمان RTE مع جدول تدهور منشور، مع تحديد الحد الأدنى المضمون من RTE عند عدد دورات محدد ومراحل سنة تقويمية عبر العمر التشغيلي المضمون. لا يوفر الضمان الأولي البسيط أي حماية ضد الانخفاض المبكر في معدل استهلاك الطعام في السنوات 8-15.
ثالثا الطلب نتائج اختبار مستقلة من مختبر معتمد - TÜV Rheinland، UL Solutions، أو ما يعادلها - باستخدام منهجية قياس الكفاءة IEC 62933-2 ذهابًا وإيابًا. إن بيانات اختبار قبول المصنع وحدها غير كافية لإجراء العناية الفنية اللازمة لمقرض المشروع.
رابعا، تشمل تعويضات الأداء المقطوعة في عقد التوريد: علاج محدد تعاقديًا - عادةً ما يكون خصم السعر بنسبة 0.5-1% من قيمة العقد لكل 1% عجز في استهلاك الطاقة الجاهزة للأكل أقل من الحد الأدنى المضمون - إذا فشلت تكلفة استهلاك الطاقة المقاسة في تلبية الضمان عند اختبار قبول المصنع أو التشغيل في الموقع. لا تكلف هذه المتطلبات الأربعة شيئًا لتحديد المشروع وحمايته من الشكل الأكثر شيوعًا لنقص أداء BESS الذي تم تحديده أثناء العناية الواجبة بتمويل المشروع.