يجمع نظام تخزين الطاقة الهجين الممتد النطاق بين جهاز تخزين الطاقة الأساسي، عادةً ما يكون بطارية ليثيوم أيون، مع مصدر طاقة ثانوي، غالبًا ما يكون مجموعة مولدات أو خلية وقود، لزيادة إجمالي مدة التشغيل وتوفير القدرة الاحتياطية لانقطاعات الشبكة الممتدة. على عكس أنظمة البطاريات المستقلة التي تعتمد فقط على الشحن المخزن، يحافظ التكوين الممتد للنطاق على توفر النظام بما يتجاوز سعة طاقة البطارية. بالنسبة لـ INJET HanCang، تعالج بنية النظام هذه التطبيقات التي تتجاوز فيها مدة التحميل حجم البطارية الاقتصادي أو حيث تتطلب ظروف الموقع حلاً احتياطيًا يمكن تشغيله لعدة ساعات.
توضح هذه المقالة التخطيط الفني ومنطق التحكم وخصائص الأداء وسيناريوهات التطبيق لأنظمة تخزين الطاقة الهجينة الممتدة النطاق، مع الإشارة إلى البيانات الميدانية القابلة للقياس والممارسات الهندسية.
يتكون النظام الهجين ممتد المدى من أربعة أنظمة فرعية رئيسية: وحدة تخزين طاقة البطارية، وموسع المدى، ونظام تحويل الطاقة، ونظام إدارة الطاقة.
توفر وحدة البطارية الطاقة الأساسية لعمليات التفريغ قصيرة المدة وتمتص الطاقة المتجددة. يوفر موسع النطاق، والذي قد يكون مولدًا للديزل أو الغاز، طاقة مستمرة بمجرد انخفاض حالة شحن البطارية عن الحد المحدد. يقوم نظام تحويل الطاقة بإدارة التحويل من DC إلى AC ومزامنة خرج المولد مع شكل موجة العاكس. يقوم نظام إدارة الطاقة بتنسيق منطق البدء والتوقف، ومشاركة الحمل، والانتقال بين وضع البطارية فقط ووضع النطاق الممتد. يقوم INJET HanCang بدمج هذه المكونات مع ناقل تحكم مشترك لتقليل زمن انتقال الاتصال وتحسين استقرار انتقال الوضع.
يعمل النظام في ثلاثة أوضاع أساسية. في وضع الاتصال بالشبكة، يتم شحن البطارية من الشبكة أو من مصادر متجددة بينما يظل موسع النطاق مغلقًا. في وضع البطارية المعزولة فقط، يقوم النظام بتزويد الطاقة من البطارية للأحمال التي تصل إلى معدل العاكس، مع مدة محدودة بالطاقة المخزنة. في وضع النطاق الممتد، يبدأ تشغيل المولد تلقائيًا عندما تصل البطارية إلى عمق تفريغ محدد مسبقًا، عادةً ما يكون حوالي نسبة معينة من السعة المقدرة.
يعتمد منطق الانتقال على حالة الشحن وطاقة التحميل. إذا تجاوز الحمل خرج المولد، فإن البطارية تكمل المولد. إذا كان الحمل أقل، فإن طاقة المولد الفائضة تعمل على إعادة شحن البطارية. يستخدم INJET HanCang نطاق التباطؤ في منطق الانتقال لمنع دورات التشغيل والإيقاف المتكررة للمولد، مما يقلل من استهلاك الوقود والتآكل الميكانيكي.
يعتمد استهلاك الوقود للنظام الممتد على منحنى كفاءة المولد وعامل الحمولة. تعمل المولدات عادةً بأفضل استهلاك محدد للوقود يتراوح بين 70% و80% من الحمل المقدر. وتحت هذا النطاق، تنخفض الكفاءة بشكل ملحوظ.
في التكوين الهجين، يمكن للبطارية امتصاص فترات الحمل المنخفض، مما يسمح للمولد بالعمل بالقرب من نقطة التحميل المثالية. تشير البيانات الميدانية من المنشآت المماثلة إلى أن التشغيل الممتد للنطاق يقلل من استهلاك الوقود بنسبة مئوية مقارنة بحل المولد فقط لنفس إجمالي إنتاج الطاقة. تشتمل أنظمة INJET HanCang على خوارزمية تتبع الحمل التي تضبط خرج المولد استنادًا إلى الحمل في الوقت الفعلي وحالة البطارية، مما يحافظ على تشغيل المولد ضمن نطاقه الفعال.
عادةً ما تكون سعة البطارية في النظام الممتد أصغر من سعة البطارية في نظام البطارية المستقل المصمم لنفس مدة النسخ الاحتياطي الإجمالية. تحتاج البطارية فقط لتغطية الحمل المؤقت الأولي حتى يبدأ تشغيل المولد ولتوفير الطاقة أثناء ذروة الحمل اللحظية.
يتم تحديد سعة البطارية المطلوبة من خلال معدل انحدار المولد وخطوة الحمل القصوى. بالنسبة للمولد الذي يستغرق وقت بدء التشغيل عدة ثوانٍ، يجب أن توفر البطارية حمولة كاملة خلال تلك الفترة. يقوم INJET HanCang بقياس حجم البطارية للتعامل مع عدد معين على الأقل من دورات التحميل الكامل أثناء فترة بدء تشغيل المولد، مما يضمن بقاء الجهد والتردد ضمن الحدود المقبولة للأحمال الحساسة.
عندما تكون الشبكة متاحة، يمكن للنظام الموسع النطاق إجراء حلاقة الذروة وتحويل الحمل باستخدام البطارية وحدها. يظل المولد متوقفًا عن العمل أثناء التشغيل المتصل بالشبكة لتجنب الانبعاثات وتكاليف الوقود غير الضرورية.
إذا فشلت الشبكة، ينتقل النظام إلى وضع الجزيرة. يتم تحديد وقت النقل من فشل الشبكة إلى مصدر إمداد البطارية من خلال استجابة العاكس، عادةً ضمن نطاق يُقاس بالمللي ثانية. إذا تجاوزت مدة الانقطاع استقلالية البطارية، يبدأ تشغيل المولد ويتزامن مع خرج العاكس. تستخدم أنظمة INJET HanCang حلقة مقفلة الطور لمطابقة تردد المولد والجهد قبل إغلاق الموصل، مما يمنع التيارات العابرة واضطرابات الحمل.
يقدم موسع النطاق مكونات ميكانيكية تتطلب صيانة دورية، بما في ذلك تغيير الزيت واستبدال المرشح وفحوصات نظام التبريد. يعتمد الفاصل الزمني للصيانة على ساعات التشغيل بدلاً من وقت التقويم.
في التشغيل الهجين، يعمل المولد فقط أثناء انقطاع التيار الكهربائي لفترات طويلة أو عند نفاد البطارية. بالنسبة للمواقع ذات إمدادات الشبكة الثابتة، قد يعمل المولد لعدد محدود من الساعات سنويًا، مما يؤدي إلى تمديد فترات الخدمة مقارنة بالمولد المستخدم كمصدر أساسي للطاقة. توفر INJET HanCang جداول الصيانة بناءً على بيانات التشغيل الفعلية المجمعة من منصة المراقبة عن بعد للنظام، مما يسمح للمشغلين بتخطيط أنشطة الخدمة دون توقف غير ضروري.
تعتبر الأنظمة الهجينة الموسعة مناسبة لأبراج الاتصالات عن بعد، ومرافق الرعاية الصحية الريفية، والمواقع الصناعية ذات إمدادات الشبكة المتقطعة. تحتوي هذه التطبيقات عادةً على حمل أساسي يعمل بشكل مستمر وحمل ذروة يحدث خلال ساعات محددة.
في التركيب النموذجي، تتعامل البطارية مع تقلبات الأحمال اليومية وانقطاعات التيار القصيرة، بينما يغطي المولد انقطاعات ممتدة تدوم لأكثر من بضع ساعات. تظهر البيانات المستمدة من أنظمة التشغيل أن موسع النطاق يعمل لأقل من جزء من إجمالي وقت التشغيل السنوي، حيث تغطي البطارية غالبية متطلبات الطاقة اليومية. تقدم INJET HanCang أدوات التكوين لمطابقة أحجام البطارية والمولد مع ملف تعريف التحميل الخاص بالموقع وإحصائيات انقطاع التيار.
توفر أنظمة تخزين الطاقة الهجينة الممتدة المدى حلاً عمليًا للتطبيقات التي تتطلب مدة نسخ احتياطي ممتدة دون زيادة حجم البطارية. توفر البنية الهجينة مرونة تشغيلية، وتقليل استهلاك الوقود مقارنة بأنظمة المولدات فقط، وتكلفة رأسمالية أقل مقارنة بالبطاريات المستقلة الكبيرة. تصمم INJET HanCang هذه الأنظمة مع الاهتمام بمنطق التحكم وتكامل المكونات وتخطيط الصيانة لتحقيق عملية موثوقة وفعالة من حيث التكلفة.