إن الاختيار بين الطاقة الشمسية خارج الشبكة، أو المرتبطة بالشبكة، أو الطاقة الشمسية الهجينة هو القرار الأكثر أهمية الذي ستتخذه على مستوى النظام. قم بتنفيذ الأمر بشكل صحيح وستتحسن تكلفة رأس المال وتكلفة التشغيل والموثوقية. إذا أخطأت في ذلك، فسينتهي بك الأمر إلى الإفراط في الإنفاق على البطاريات التي لا تحتاج إليها، أو شراء نظام يتم إيقاف تشغيله في كل مرة تومض فيها الشبكة.
البنى الثلاثة باللغة الإنجليزية البسيطة
تندرج كل منشأة للطاقة الشمسية ضمن واحدة من ثلاث فئات، يتم تحديدها من خلال مدى ارتباطها بشبكة المرافق العامة:
- مربوط بالشبكة (بدون بطارية): العاكس الشمسي يتصل مباشرة بالشبكة. فائض صادرات الطاقة؛ استيراد العجز. لا يوجد تخزين، لا النسخ الاحتياطي. أقل تكلفة رأسمالية. يجب أن يتم إيقاف التشغيل في حالة انقطاع الشبكة (متطلبات السلامة الخاصة بمكافحة الجزيرة).
- خارج الشبكة (مستقلة بالكامل): لا يوجد اتصال بالشبكة على الإطلاق. تقوم البطارية بتخزين الفائض الشمسي أثناء الليل والأيام الغائمة. يوفر مولد الديزل أو الغاز الدعم في حالات الطوارئ. أعلى تكلفة رأسمالية. تكون قابلة للتطبيق فقط عندما يكون الاتصال بالشبكة مستحيلًا ماديًا أو اقتصاديًا.
- هجين (مرتبط بالشبكة مع البطارية): يتصل العاكس الشمسي بالبطارية والشبكة. تقوم البطارية بتخزين الفائض من الطاقة الشمسية وتوفر النسخ الاحتياطي أثناء انقطاع التيار الكهربائي. مكملات الشبكة عندما تكون الطاقة الشمسية والبطارية منخفضة. أفضل ما في العالمين بالنسبة لمعظم المواقع التجارية المتصلة بالشبكة.
إطار القرار: أربعة أسئلة
يمكنك تحديد البنية المناسبة من خلال الإجابة على أربعة أسئلة:
1. هل طاقة الشبكة متوفرة في الموقع؟
إذا كان الموقع بعيدًا - معسكر تعدين، أو منشأة زراعية، أو منتجع على جزيرة، أو برج اتصالات - وسيكلف توسيع الشبكة أكثر من 30.000 إلى 50.000 دولار لكل كيلومتر، فإن خارج الشبكة عادة ما يكون الخيار السليم اقتصاديًا الوحيد. إذا كانت طاقة الشبكة متوفرة، انتقل إلى السؤال 2.
2. هل يحتاج الموقع إلى طاقة احتياطية أثناء انقطاع الشبكة؟
إذا كانت الإجابة بنعم - مستشفى، مركز بيانات، سلسلة تبريد للأغذية، تصنيع على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع - فأنت بحاجة إلى نظام هجين مزود ببطارية تخزين. لا يمكن للنظام المرتبط بالشبكة أن يدعم أي حمل أثناء انقطاع التيار. إذا كانت حالات الانقطاع نادرة ومقبولة (على سبيل المثال، مبنى مكتبي قياسي)، فقد يكون النظام المرتبط بالشبكة كافيًا. انتقل إلى السؤال 3.
3. هل رسوم الطلب كبيرة؟
إذا كانت تعرفة الكهرباء التجارية الخاصة بك تتضمن رسوم طلب أعلى من ~ 10 دولارات/كيلوواط/شهر، فسيتم سداد البطارية (النظام الهجين) من خلال حلاقة الذروة مستقلة عن القيمة الاحتياطية. غالبًا ما يتم تبرير النظام الهجين بناءً على وفورات الطلب وحدها، حتى لو لم تكن الطاقة الاحتياطية من الأولويات.
4. هل اتصال الشبكة ضعيف أو غير موثوق؟
تستفيد المواقع الموجودة في الأسواق الناشئة أو المناطق الصناعية التي تعاني من تقلبات الجهد الكهربي أو المناطق التي يتم فيها فصل الأحمال بشكل مجدول من النظام الهجين حتى بدون رسوم الطلب المرتفعة. تمتص البطارية مشكلات جودة الشبكة وتسهل توصيل الطاقة إلى المعدات الحساسة.
مقارنة التكلفة
| الهندسة المعمارية | النفقات الرأسمالية النموذجية (100 كيلو واط) | الميزة الرئيسية | القيد الرئيسي |
|---|---|---|---|
| مربوط بالشبكة فقط | 55000-75000 دولار | أقل تكلفة، أسرع الاسترداد | لا النسخ الاحتياطي، لا الحلاقة الطلب |
| هجين (100 كيلو واط + 200 كيلو واط ساعة) | 120.000-160.000 دولار | النسخ الاحتياطي + توفير الطلب + المرونة | تكلفة أولية أعلى |
| خارج الشبكة (100 كيلو واط + 400 كيلو واط في الساعة + مجموعة المولدات) | 200.000-280.000 دولار | الاستقلال الكامل للطاقة | أعلى تكلفة، تشغيل وصيانة مجموعة المولدات |
تشير هذه الأرقام إلى موقع استوائي أو معتدل مع 4-5 ساعات ذروة مشمسة. تختلف التكاليف بشكل كبير حسب الموقع ونوع السقف ومسافة اتصال الشبكة وكيمياء البطارية.
التحجيم خارج الشبكة: حساب الحكم الذاتي
يجب أن يكون حجم الأنظمة خارج الشبكة مناسبًا لأسوأ الحالات، وليس للحالة المتوسطة. المقياس الرئيسي هو أيام الحكم الذاتي - كم عدد أيام الإشعاع المنخفض المتتالية التي يمكن للبطارية أن تحمل الموقع دون تشغيل المولد.
- تحديد استهلاك الطاقة اليومي (كيلوواط ساعة/يوم) من فواتير الخدمات أو العدادات الفرعية
- تحديد أسوأ فترة إشعاع لموقعك (الحد الأدنى لفصل الشتاء في أسواق رابطة الدول المستقلة؛ وموسم الرياح الموسمية في جنوب شرق آسيا)
- حجم الطاقة الشمسية لتغطية متوسط الاستهلاك خلال أسوأ شهر
- بطارية بحجم تكفي من 3 إلى 5 أيام من التشغيل الذاتي بمتوسط استهلاك، وقد تم تخفيضها إلى 80% من وزارة الدفاع
- مولد حجم لإعادة شحن البطارية خلال 8 ساعات إذا كانت الطاقة الشمسية غير كافية
بالنسبة لمنشأة بقدرة 200 كيلووات ساعة/يوم تتطلب 3 أيام من التشغيل الذاتي: البطارية = 200 × 3 ÷ 0.80 = 750 كيلووات ساعة كحد أدنى. وهذا هو السبب وراء ارتفاع تكلفة الأنظمة خارج الشبكة، حيث تهيمن تكاليف البطاريات.
التحجيم الهجين: المسار الأبسط
في النظام الهجين، تتعامل الشبكة مع الليالي الأسوأ والفترات الغائمة. تحتاج فقط إلى بطارية كافية لحالات الاستخدام الأساسية:
- أولوية النسخ الاحتياطي: حجم الأحمال الحرجة × مدة النسخ الاحتياطي (عادةً 4-8 ساعات)
- أولوية الحلاقة عند الطلب: انظر لدينا دليل حجم الحلاقة الذروة
- أولوية الاستهلاك الذاتي: حجم الاستهلاك المسائي بعد انتهاء توليد الطاقة الشمسية (عادةً 2-4 ساعات من الحمل المتوسط)
تتراوح تكلفة البطارية الهجينة عادة ما بين 20 إلى 40% من نظيرتها خارج الشبكة لنفس الموقع - وهي تكلفة أقل بشكل كبير.
اختيار العاكس حسب الهندسة المعمارية
يجب أن يتطابق العاكس مع البنية:
| الهندسة المعمارية | نوع العاكس | توصية Sungrow |
|---|---|---|
| مرتبط بالشبكة، <50 كيلوواط أقصى | العاكس سلسلة | من SG30CX إلى SG50CX |
| مربوط بالشبكة، 50-250 كيلوواط أقصى | سلسلة MPPT متعددة | من SG110CX-P2 إلى SG250HX |
| هجين، بأي حجم | العاكس الهجين + BESS | SH100CX إلى SH250CX-V21 + ST255CS-2H |
| خارج الشبكة أو شبكة ضعيفة | عاكس خارج الشبكة / قادر على الجزيرة | سلسلة SH مع تمكين وضع الجزيرة |
الشمس محولات هجينة من سلسلة SH دعم التبديل السلس بين الأوضاع المرتبطة بالشبكة، والجزيرة، وخارج الشبكة، مما يجعلها مناسبة للمواقع التي تبدأ مرتبطة بالشبكة ولكنها قد تحتاج إلى العمل بشكل مستقل أثناء انقطاع التيار الكهربائي الممتد.
أخطاء شائعة يجب تجنبها
- الشراء خارج الشبكة عندما يكون الهجين ضعيف الشبكة ناجحًا: فحتى الشبكة غير الموثوقة تقلل بشكل كبير من متطلبات البطارية. يعد وقت تشغيل الشبكة بنسبة 30% كافيًا لحجم نظام هجين لبطارية أقل بنسبة 70%.
- ربط الشبكة على موقع به انقطاعات متكررة: لا تولد الطاقة الشمسية الخاصة بك أي طاقة خلال أحداث الشبكة الأكثر أهمية.
- بطارية صغيرة الحجم خارج الشبكة من أجل الاستقلالية: يؤدي استخدام متوسط الإشعاع السنوي للتحجيم دائمًا إلى إنتاج نظام يقوم بتشغيل المولد يوميًا في الشتاء أو موسم الرياح الموسمية.
- تجاهل توافق المولد في الهجين: تتطلب بعض العاكسات الهجينة تكوينات محددة للمولد من أجل شحن سلس من المولد. تأكيد التوافق قبل التحديد.