عند تصميم نظام الطاقة الشمسية مع التخزين، فإن أحد أكثر الأسئلة شيوعاً هو:ما هي النسبة المثلى بين سعة الألواح الكهروضوئية، وطاقة العاكس، وسعة بطارية الليثيوم؟لا توجد نسبة واحدة تناسب جميع المشاريع. يعتمد التكوين الأمثل على استهلاك العميل للكهرباء، ومتطلبات النسخ الاحتياطي، وموارد الطاقة الشمسية، واستراتيجية شحن البطاريات، والميزانية.ومع ذلك، توجد نطاقات مقاسات عملية يمكن أن تكون بمثابة نقطة انطلاق. 1. نسبة الطاقة الشمسية إلى العاكس: عادةً ما تكون 1.2-1.5تُعبّر العلاقة بين قدرة الخلايا الكهروضوئية وقدرة العاكس عادةً عن طريق: نسبة التيار المستمر إلى التيار المتردد:نسبة التيار المستمر إلى التيار المتردد = سعة الخلايا الكهروضوئية (كيلوواط ذروة) ÷ سعة العاكس (كيلوواط)على سبيل المثال:130 كيلو واط كهروضوئي + 100 كيلو واط عاكس ← نسبة التيار المستمر/التيار المتردد = 1.3150 كيلو واط كهروضوئي + 100 كيلو واط عاكس ← نسبة التيار المستمر/التيار المتردد = 1.5نسبة التيار المستمر إلى التيار المتردد التي تتجاوز 1.0 شائعة لأن الألواح الشمسية نادراً ما تعمل بكامل طاقتها المقدرة في ظروف الاختبار القياسية لفترات طويلة. يسمح تصميم مصفوفة الألواح الكهروضوئية بحجم أكبر للعكس بالعمل بالقرب من طاقته المقدرة لساعات أطول خلال اليوم.يستخدم التكوين المرجعي لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والبطاريات على نطاق المرافق التابع للمختبر الوطني للطاقة المتجددة نسبة تيار مستمر/تيار متردد تبلغ حوالي 1.34وتشير أبحاثها إلى أن النسب التي تتراوح بين 1.2 و 1.3 غالباً ما تكون مقبولة دون تقليص كبير.توصية عمليةبالنسبة للعديد من المشاريع التجارية والصناعية:الطاقة الشمسية الكهروضوئية: العاكس ≈ 1.2–1.5: 1نقطة البداية النموذجية هي:نظام الطاقة الشمسية بقدرة 1.3 كيلوواط: محول طاقة بقدرة 1 كيلوواطومع ذلك، يجب التحقق من النسبة النهائية مقابل أقصى طاقة دخل تيار مستمر للعكس، ونطاق جهد MPPT، وأقصى تيار دخل. 2. محول الطاقة إلى البطارية: التركيز على طاقة البطارية، وليس فقط على الكيلوواط/ساعةللبطارية مواصفتان مهمتان:طاقة البطارية: كيلوواطسعة طاقة البطارية: كيلوواط ساعةهذان ليسا الشيء نفسه.على سبيل المثال:100 كيلوواط / 215 كيلوواط ساعة من أنظمة تخزين الطاقةوهذا يعني أن النظام يمكنه نظرياً التفريغ بقدرة 100 كيلوواط، بينما تخزن البطارية ما يقرب من 215 كيلوواط ساعة من الطاقة.مدة التفريغ التقريبية عند الحمل الكامل هي:215 كيلوواط ساعة ÷ 100 كيلوواط = 2.15 ساعةلذلك، عند اختيار البطارية، يجب عليك أولاً تحديد ما يلي:ما مقدار الطاقة التي يحتاجها العميل، وكم ساعة يحتاجها؟على سبيل المثال:متطلبات النسخ الاحتياطيالبطارية الموصى بها100 كيلوواط لمدة ساعة واحدة≈ 100 كيلوواط ساعة100 كيلوواط لمدة ساعتين≈ 200 كيلوواط ساعة100 كيلوواط لمدة 3 ساعات≈ 300 كيلوواط ساعة250 كيلوواط لمدة ساعتين≈ 500 كيلوواط ساعة500 كيلوواط لمدة ساعتين≈ 1000 كيلوواط ساعةمن الناحية العملية، ينبغي مراعاة السعة الإضافية لعمق تفريغ البطارية، وفقدان التحويل، ودرجة الحرارة، والتقادم، وحالة الشحن الاحتياطية. 3. نسبة بدء عملية لأنظمة الخلايا الكهروضوئية والبطارياتبالنسبة لمشروع تجاري أو صناعي للطاقة الشمسية مع التخزين، فإن نقطة البداية المفيدة هي:الطاقة الكهروضوئية : طاقة العاكس : طاقة البطارية ≈ 1.3 : 1 : 1على سبيل المثال:130 كيلو وات كهروضوئية + 100 كيلو وات عاكس + بطارية 100 كيلو واطثم يتم اختيار سعة طاقة البطارية وفقًا لمدة النسخ الاحتياطي المطلوبة.في حال تطلب الأمر ساعتين من النسخ الاحتياطي:130 كيلو واط كهروضوئي + 100 كيلو واط عاكس + 100 كيلو واط / 200 كيلو واط ساعةإذا تطلب الأمر ثلاث ساعات:130 كيلو واط كهروضوئي + 100 كيلو واط عاكس + 100 كيلو واط / بطارية 300 كيلو واط ساعةهذه مجرد طريقة أولية لتحديد الحجم. يجب أن يستند التصميم النهائي إلى ملف تعريف الحمل الفعلي واستراتيجية التشغيل.4. ما مقدار سعة البطارية التي يحتاجها نظام الطاقة الشمسية؟هذا هو المكان الذي يتم فيه تصميم العديد من المشاريع بشكل خاطئ.يقوم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 500 كيلوواط ذروة لا يتطلب الأمر تلقائيًا بطارية بسعة 500 كيلوواط ساعة.ينبغي تحديد سعة البطارية بشكل أساسي من خلال:الاستهلاك اليومي للكهرباءالطلب على الطاقة ليلاًالحمل الأقصىمدة النسخ الاحتياطي المطلوبةمعدل انقطاع التيار الكهربائيمعدل الاستهلاك الذاتي المرغوبتعريفة الكهرباء وأسعار أوقات الذروة/خارج أوقات الذروةعلى سبيل المثال، إذا كان لدى المصنع ما يلي:الحمل الأقصى: 300 كيلوواطمتوسط ​​الحمل المسائي: 150 كيلوواطالنسخ الاحتياطي المطلوب: 4 ساعاتقد تكون متطلبات البطارية تقريبًا كما يلي:150 كيلوواط × 4 ساعات = 600 كيلوواط ساعةبدلاً من مجرد مطابقة سعة الخلايا الكهروضوئية. 5. تتطلب التطبيقات المختلفة نسبًا مختلفةالاستهلاك الذاتي التجاري والصناعيلتقليل استهلاك الشبكة الكهربائية خلال النهار ونقل الطاقة الشمسية إلى المساء:الطاقة الشمسية الكهروضوئية: العاكس ≈ 1.2–1.5: 1يتم تصميم مدة تشغيل البطارية عادةً حول 2-4 ساعات، وذلك حسب نمط الحمل وتعرفة الكهرباء.طاقة احتياطيةللعملاء الذين يشعرون بالقلق بشكل أساسي بشأن انقطاع التيار الكهربائي:البطارية معدل الطاقة يصبح الأمر أكثر أهمية.على سبيل المثال:حمل 500 كيلوواط ← طاقة بطارية تقارب 500 كيلوواطثم حدد سعة الطاقة وفقًا لوقت النسخ الاحتياطي المطلوب.لمدة ساعتين:500 كيلوواط × 2 ساعة = 1000 كيلوواط ساعةلذا يمكن أن يكون التكوين الأولي كالتالي:650 كيلو واط كهروضوئي + 500 كيلو واط عاكس + 500 كيلو واط / 1000 كيلو واط ساعة BESSأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية واسعة النطاق مع تخزين الطاقةقد تستخدم المشاريع الأكبر نسبًا أعلى من التيار المستمر/المتردد للخلايا الكهروضوئية وبطاريات تدوم لعدة ساعات. يستخدم تكوين الطاقة الكهروضوئية والبطاريات النموذجي على نطاق المرافق التابع للمختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ما يقارب 1.34 ميجاواط من الطاقة الشمسية الكهروضوئية للتيار المستمر، وسعة محول التيار المتردد 100 ميجاواط، و240 ميجاواط ساعة من طاقة البطارية القابلة للاستخداممما يوضح أن النسبة المثلى تعتمد بشكل كبير على بنية النظام وهدف التشغيل. 6. الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر مقابل الأنظمة المقترنة بالتيار المترددوتعتمد النسبة المثالية أيضًا على ما إذا كانت البطارية متصلة بجانب التيار المستمر أو جانب التيار المتردد.في نظام مقترن بالتيار المستمريمكن للبطارية تخزين بعض طاقة الألواح الشمسية التي قد يحدّ منها العاكس. وهذا مفيدٌ للغاية عندما تكون مصفوفة الألواح الشمسية أكبر من اللازم مقارنةً بالعاكس.في نظام مقترن بالتيار المترددعادةً ما يمتلك كل من نظام الخلايا الكهروضوئية ونظام البطاريات معدات تحويل طاقة خاصة بهما. وهذا يوفر مرونة أكبر لإضافة سعة تخزين إلى محطة كهروضوئية قائمة، ولكنه يُضيف مراحل تحويل إضافية.لذلك، قد تتطلب نفس سعة الخلايا الكهروضوئية تكوينات مختلفة للعكس والبطارية اعتمادًا على بنية الربط. 7. قاعدة عامة بسيطةبالنسبة للمشاريع التجارية والصناعية الأولية، يمكنك استخدام ما يلي كنقطة انطلاق:سعة الألواح الكهروضوئية: 1.2-1.5 ضعف سعة العاكسطاقة البطارية: حوالي 0.5-1.0 ضعف سعة العاكسطاقة البطارية: طاقة البطارية × ساعات التشغيل الاحتياطية المطلوبةعلى سبيل المثال:نظام تجاري بقدرة 1 ميغاواطيمكن أن يكون التصميم الأولي المعقول كالتالي:PV: 1.3 ميجاواط ذروةالعاكس: 1 ميغاواطعدد قطع البطارية: 500–1000 كيلوواطبطارية: 1-2 ميغاواط ساعة لمدة ساعتين تقريبًا عند 500-1000 كيلوواطينبغي بعد ذلك تحسين التكوين النهائي وفقًا لمنحنى الحمل الفعلي للعميل.الخلاصة: هل توجد حقاً نسبة "مثالية"؟لا توجد نسبة مثالية واحدة بين الألواح الكهروضوئية والعاكس والبطارية تناسب كل مشروع.نظام مصمم لـ أقصى استهلاك ذاتي للطاقة الشمسية قد يتطلب الأمر تكوينًا مختلفًا عن التكوين المصمم لـ الطاقة الاحتياطية، أو تقليل ذروة الطلب، أو المراجحة في مجال الطاقة.إذن، السؤال الحقيقي ليس:"ما هي النسبة القياسية؟"إنها:"ما هي النسبة الصحيحة لمشروعي؟"لا يحتاج نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 1 ميغاواط بالضرورة إلى بطارية بقدرة 1 ميغاواط. كما أن بطارية بسعة 1 ميغاواط/ساعة لا توفر بالضرورة 1 ميغاواط من الطاقة الاحتياطية. ولا يعني تركيب المزيد من الألواح الشمسية أو زيادة سعة البطارية بالضرورة تحسين الجدوى الاقتصادية.يكمن السر في إيجاد التوازن الصحيح بين توليد الطاقة الكهروضوئية، طاقة العاكس، سعة البطارية، الطلب على الطاقة وساعات التشغيل.لكن ما مقدار سعة الألواح الكهروضوئية والبطاريات التي يحتاجها مشروعك فعلياً؟إذا كان بإمكانك تقديم معلوماتك ذروة الحمل، واستهلاك الطاقة اليومي، وساعات النسخ الاحتياطي المطلوبة، وسعة الخلايا الكهروضوئية المتاحة، يمكن حساب الحجم الأمثل للنظام بناءً على ظروف التشغيل الفعلية الخاصة بك - وليس مجرد نسبة قياسية.لأن أفضل نظام لتخزين الطاقة ليس الأكبر حجماً، بل هو النظام المصمم وفقاً لطريقة استخدامك الفعلية للطاقة.