كيف يساهم استخدام شواحن السيارات الكهربائية بتقنية BESS في تقليل التكاليف خلال فترات الذروة

إجابة سريعة

يُساهم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) في خفض تكاليف الكهرباء من خلال تقليل ذروة الاستهلاك، وذلك عن طريق تحديد الحد الأقصى لأعلى استهلاك للطاقة خلال 15 دقيقة يستوردها الموقع من الشبكة. إذ تُحتسب رسوم الطلب - التي تتراوح عادةً بين 8 و25 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوواط شهريًا - بناءً على هذه الذروة. فعلى سبيل المثال، قد يسجل موقع شحن سريع مزود بشواحن بقدرة 480 كيلوواط ذروة استهلاك شهرية تبلغ 400 كيلوواط، بتكلفة تتراوح بين 3200 و10000 دولار أمريكي شهريًا، أو ما بين 38000 و120000 دولار أمريكي سنويًا كرسوم طلب فقط. أما نظام تخزين الطاقة بالبطاريات الذي يُقلل ذروة الاستهلاك إلى 200 كيلوواط، فيُخفض رسوم الطلب إلى النصف، وبالإضافة إلى الاستفادة من فروق أسعار الكهرباء حسب وقت الاستخدام، يُحقق وفورات موثقة تتراوح بين 30 و60% في فاتورة الكهرباء لمشغلي محطات الشحن. وتتراوح فترات استرداد تكلفة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات في محطات الشحن التجارية عادةً بين 3 و6 سنوات، حيث تُغطي البطارية تكلفتها من خلال انخفاض رسوم الطلب قبل أن تُقدم أي خدمة للشبكة.

أهم النقاط

• تُعد رسوم الطلب، وليس حجم الطاقة، أكبر عنصر تكلفة يمكن التحكم فيه في مواقع شحن المركبات الكهربائية التجارية، حيث تصل إلى 30-70% من إجمالي فواتير الكهرباء.
• يحد نظام BESS من ذروة الطلب على الطاقة بفواصل زمنية مدتها 15 دقيقة، مما يحول الغرامة الشهرية الثابتة إلى تكلفة أقل يمكن التنبؤ بها.
• تعمل عناصر التحكم التنبؤية في نظام إدارة الطاقة (توقعات الوصول، وجدولة الشحن، وحالة شحن البطارية) على تقليل سعة البطارية المطلوبة بنسبة 15-30% مقارنة بالقواعد الثابتة.
• مجموعة الوفورات: تخفيض رسوم الطلب + المراجحة الزمنية للوقت + تجنب ترقيات المحولات + إيرادات خدمة الشبكة.
• تتراوح فترة استرداد التكاليف التجارية النموذجية بين 3 و 6 سنوات؛ ويمكن للمواقع في المناطق ذات الطلب المرتفع والتعريفات العالية (كاليفورنيا، ألمانيا، أستراليا) أن تشهد فترة استرداد أقل من 3 سنوات.

لماذا ترتفع فواتير الكهرباء بشكل حاد: شرح رسوم الطلب

لا يخفى على أي مدير منشأة بند "رسوم الطلب" أو "رسوم السعة"، والذي غالباً ما يكون أكبر من رسوم الطاقة نفسها. ويعود وجود هذا البند إلى ضرورة قيام شركات الكهرباء ببناء وصيانة ما يكفي من المحولات وخطوط التغذية ومحطات التوليد لتلبية احتياجات كل عميل خلال أسوأ 15 دقيقة من الشهر، وهي تُسعّر هذه السعة بشكل منفصل عن الطاقة المستهلكة.

آلية العمل بسيطة. يسجل العداد أعلى متوسط ​​استهلاك للطاقة (كيلوواط) خلال أي فترة 15 دقيقة في شهر الفوترة. تقوم شركة الكهرباء بضرب هذا الاستهلاك الأقصى في تعريفة محددة - تتراوح عادةً بين 8 و25 دولارًا لكل كيلوواط شهريًا في أمريكا الشمالية وأوروبا، وتكون أعلى في الشبكات المزدحمة - وتضيفه إلى الفاتورة. والأهم من ذلك، أن ارتفاعًا مفاجئًا في الاستهلاك لمدة 15 دقيقة (مثل شحن ثلاث حافلات في وقت واحد، أو موجة برد مفاجئة، أو ازدحام شديد في افتتاح كبير) يحدد خط الأساس للطلب طوال الشهر، بغض النظر عن مدى انخفاض الحمل في بقية الأوقات.

بالنسبة لمشغلي محطات شحن المركبات الكهربائية، يكمن التحدي في هيكلية المحطة. فالشواحن السريعة مصممة خصيصًا لتكون عالية الطاقة - إذ يسجل شاحن بقدرة 240 كيلوواط عند التشغيل بكامل طاقته 240 كيلوواط من الطلب لكل وحدة شحن. ويمكن لموقع مزود بأربعة شواحن وثلاث جلسات شحن متزامنة أن يسجل ذروة استهلاك شهرية تتراوح بين 500 و700 كيلوواط في فترة زمنية واحدة. مثال على نموذج لتعرفة الشحن:

توضح هذه الأرقام لماذا لم يعد التخزين خيارًا بالنسبة لمشغلي الشحن الجادين: رسوم الطلب هي ضريبة ثابتة على سلوك الذروة، والطريقتان الوحيدتان لتقليلها هما تسوية الذروة (التخزين) أو تحويل الجلسات (الجدولة).

آليات تقليل ذروة الأداء باستخدام BESS

يُقلل نظام تخزين الطاقة بالبطاريات من ذروة الطلب عن طريق امتصاص الفرق بين الطلب اللحظي للموقع والطلب المستهدف المحدد. فعندما يرتفع حمل الشاحن باتجاه الحد الأقصى، تُفرغ البطارية لتغطية الفائض؛ وعندما يكون الحمل منخفضًا، تُشحن البطارية من الشبكة بمعدل ثابت ومنخفض. وبالتالي، لا يتجاوز استهلاك الموقع من الشبكة الحد الأقصى أبدًا، وتستقر ذروة الطلب الشهرية المقاسة عند أو دون المستوى المستهدف.

تُعدّ تفاصيل التنفيذ أهم من التركيب الكيميائي للبطارية هنا. يجب أن يعمل نظام إدارة الطاقة (EMS) ضمن حلقة تحكم فائقة السرعة (أقل من ثانية)، لأن عملية الشحن قد تقفز من 50 كيلوواط إلى 250 كيلوواط في ثوانٍ معدودة عند بدء المركبة عملية الشحن أو عند بدء دورة تهيئة البطارية. وظائف التحكم الرئيسية:

1. قياس الواردات في الوقت الفعليبدقة ثانية واحدة، مما يعكس نافذة التكامل التي تبلغ مدتها 15 دقيقة للأداة. 2.تطبيق سقف الطلب— يقوم جهاز التحكم بإبقاء واردات الشبكة أقل من الحد الأقصى، مع تفريغ التخزين حسب الحاجة. 3.إدارة احتياطيات SOC— يجب ألا تُفرغ البطارية نفسها قبل انتهاء فترة التعريفة؛ إذ يحمي نظام إدارة الطاقة احتياطيًا لفترات الخطر الأعلى (ذروة الاستهلاك المسائية، والصباحات الباردة). 4.تخفيف الأحمال على أجهزة الشحن كحل أخير— إذا وصل مستوى شحن البطارية إلى أدنى مستوى، فإن وحدة التحكم تقلل من عدد الشواحن ذات الأولوية المنخفضة بدلاً من تجاوز الحد الأقصى.

التحكم الثابت مقابل التحكم التنبؤي

استخدمت أنظمة تقليل ذروة الطلب المبكرة عتبات ثابتة: التفريغ فوق 250 كيلوواط، وإعادة الشحن تحت 150 كيلوواط. ويُحسّن التحكم التنبؤي هذا من خلال التنبؤ بما يلي:

• أنماط الوصولمن حجوزات الشحن وبيانات الجلسات السابقة.
• الحمل الناتج عن الأحوال الجوية(التكييف والتهوية، التكييف المسبق، تأثير نطاق الطقس البارد).
• أحداث التعريفة— يقوم النظام بجدولة تفريغ البطارية بدقة خلال فترة ذروة استهلاك الطاقة لدى شركة الكهرباء، ويعيد شحنها في الفترة الأرخص.

تُظهر البيانات الميدانية من مواقع الشحن التجارية أن التحكم التنبؤي يقلل من سعة البطارية المطلوبة بنسبة 15-30% لنفس أداء تقليل ذروة الطلب، مما يقلل بشكل مباشر من النفقات الرأسمالية للتخزين في دراسة الجدوى.

مثال على الادخار المُدار

لنفترض وجود محطة شحن على الطريق السريع تضم 6 منافذ شحن بقدرة 120 كيلوواط لكل منها، في منطقة تبلغ فيها رسوم الطلب 20 دولارًا لكل كيلوواط شهريًا:

يبلغ التوفير السنوي ما يقارب 55,000 إلى 60,000 دولار أمريكي قبل احتساب إيرادات خدمات الشبكة. بإضافة ما بين 5,000 و15,000 دولار أمريكي سنويًا من تنظيم التردد أو أسواق القدرة، إن وُجدت، يتقلص وقت استرداد التكلفة إلى ما بين 3 و4 سنوات. تجدر الإشارة أيضًا إلى التأثير الثانوي: مع تحديد ذروة الطاقة عند 220 كيلوواط، يمكن لنفس وصلة الشبكة استيعاب عدد أكبر من الشواحن أو وحدات طاقة أعلى - وهي قيمة تأجيل القدرة المذكورة في [دليلنا لحل قيود قدرة الشبكة باستخدام أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات](https://www.midapower.com/).

لماذا تختلف الوفورات باختلاف الموقع؟

تتشارك المواقع ذات الوفورات العالية في سماتٍ مشتركة: طلب شحن متقطع ومركز، وتعريفات مرتفعة، وذروات متوقعة بما يكفي لتوقعها من قِبل نظام إدارة الطاقة. أما المواقع ذات الأحمال الثابتة والمستمرة، فتستفيد بشكل أقل، حيث يُبرر تخزين الطاقة فيها بمصادر قيمة أخرى (مثل الطاقة الاحتياطية، وتكامل الطاقة الشمسية) بدلاً من تقليل ذروة الاستهلاك فقط.

ما وراء رسوم الطلب: مجموعة التوفير الكاملة

يُعدّ تقليل ذروة الطلب هو مصدر القيمة الأساسي، ولكن البطارية نفسها تحقق أرباحًا بالتوازي:

• المراجحة في شروط الاستخدام.شحن البطارية بسعر 0.06 دولار/كيلوواط ساعة طوال الليل وتفريغها بسعر 0.18 دولار/كيلوواط ساعة في ذروة الاستهلاك يمثل فرقًا قدره 0.12 دولار/كيلوواط ساعة على كل كيلوواط ساعة يتم تدويرها - بقيمة 10000 دولار - 25000 دولار سنويًا على نظام 300 كيلوواط ساعة يتم تدويره يوميًا.
• تأجيل المحول.يمكن أن يؤدي تحديد ذروة الطلب إلى إلغاء ترقية المحول التي تزيد تكلفتها عن 100000 دولار، كما هو مفصل في [تحليل شحن نظام تخزين الطاقة بالبطاريات](https://www.midapower.com/).
• خدمات الشبكة.تساهم عقود تنظيم التردد وتقليل ذروة الطلب في دفع تكاليف السعة التي تم تركيبها بالفعل ويتم تشغيلها بواسطة نفس وحدة التحكم.
• صمود.تُحوّل عملية النسخ الاحتياطي أثناء انقطاع الخدمة وقت التوقف المتجنب إلى حماية للإيرادات للأسطول والشبكات العامة.

والنتيجة هي بطارية مخصصة بنسبة 100٪ لخفض التكاليف أولاً ثم توليد الإيرادات ثانياً - عكس النموذج القديم حيث كان يتم شراء التخزين بشكل مضارب لأسواق الشبكة المستقبلية.

قائمة التحقق من تنفيذ مشاريع تقليل ذروة الطلب

• مراجعة بيانات عداد الفترات الزمنية لمدة 12 شهرًا.احسب الذروة الشهرية الفعلية وتوقيتها وتكرارها قبل تحديد حجم أي شيء.
• حدد حجم البطارية بناءً على ذروة الاستهلاك عند النسبة المئوية الخامسة والتسعين، ليست أسوأ ساعة في السنة على الإطلاق، إلا إذا كانت ضمانات وقت التشغيل تتطلب خلاف ذلك.
• تحقق من حسابات التعرفة من خلال فاتورة الخدمات.، بما في ذلك التسعير التصاعدي (بعض التعريفات تعاقب ذروة العام الماضي لمدة 12 شهرًا) وفترات الطلب حسب وقت الاستخدام.
• حدد حلقة EMS أقل من ثانيةمع تكامل OCPP 2.0.1 لتنسيق جدولة الشحن مع إرسال البطارية.
• قم بوضع نموذج لفترة الاسترداد بالتعريفات الحالية والمتوقعة.ترتفع معدلات رسوم الطلب في معظم الأسواق الخاضعة للتنظيم؛ حيث تؤدي زيادة المعدل بنسبة 20٪ إلى تقصير فترة الاسترداد بحوالي عام.
• اختر وحدة تخزين LFP المبردة بالسوائللضمان عمر أطول للدراجة في الاستخدام اليومي للدراجات - يعني تقليل أوقات الذروة في مواقع الشحن دورة كاملة واحدة في اليوم، على مدار السنة.

خاتمة

يُعدّ خفض ذروة استهلاك الطاقة باستخدام شاحن المركبات الكهربائية بتقنية تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) الاستثمار الأمثل والأكثر عائدًا على الاستثمار في مجال الطاقة لمعظم مشغلي محطات الشحن التجارية بحلول عام 2026. فهو يُقلّل من أكبر بند قابل للتحكم في فاتورة الكهرباء، ولا يتطلب أي تغيير في سلوك السائقين، ويُعوّض تكلفته خلال 3-6 سنوات، مع تمكين الموافقة على المشاريع بشكل أسرع في الشبكات ذات الموارد المحدودة. وتكون الجدوى الاقتصادية في أفضل حالاتها عندما تكون التعرفات مرتفعة وجلسات الشحن متقطعة - وهو ما ينطبق تمامًا على معظم مواقع الشحن السريع على الطرق السريعة، ومحطات الشحن، وفي المناطق الحضرية. ابدأ ببيانات الفترات الزمنية، وحدّد حجم البطارية بناءً على ذروة الاستهلاك الواقعية، ودع نظام التحكم التنبؤي يقوم بالباقي. للحصول على نموذج توفير خاص بموقعك وتحديد حجم البطارية، [استشر فريق هندسة شحن أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) في شركة MIDA Power](https://www.midapower.com/) - حيث ينطبق نفس الإطار التحليلي على محطات الشحن الفردية وعلى أساطيل المركبات على مستوى الدولة.

التعليمات

1. ما المقصود بتقليل ذروة الطلب باستخدام شاحن BESS للسيارات الكهربائية؟تستخدم تقنية تقليل ذروة الطلب بطارية للحد من أعلى واردات الشبكة للموقع خلال فترات فوترة المرافق، حيث يتم تفريغ الطاقة المخزنة أثناء ذروة الطلب وإعادة شحنها خلال فترات انخفاض الحمل، مما يقلل بشكل مباشر من رسوم الطلب.

2. ما مقدار التوفير الذي يمكن تحقيقه من خلال تقليل ذروة الطلب على فاتورة الكهرباء لمحطة شحن السيارات الكهربائية؟توفر المواقع التجارية عادةً ما بين 30 و60% من إجمالي فاتورة الكهرباء؛ وغالبًا ما تتجاوز تخفيضات رسوم الطلب وحدها 50000 دولار سنويًا في المواقع ذات الاستخدام العالي التي تزيد قدرتها عن 400 كيلوواط في المناطق ذات التعريفة المرتفعة.

3. ما هي رسوم الطلب؟رسوم الطلب هي عنصر من عناصر التعريفة يعتمد على أعلى متوسط ​​لسحب الطاقة في أي فترة 15 دقيقة خلال شهر الفوترة، ويتم تسعيرها لكل كيلوواط - عادة ما يكون 8-25 دولارًا/كيلوواط/شهر للعملاء التجاريين.

4. ما حجم البطارية التي أحتاجها لحلاقة الشعر في أوقات الذروة؟بالنسبة لموقع شحن نموذجي بقدرة 400-600 كيلوواط، فإن 200-400 كيلوواط ساعة هي نقطة بداية شائعة؛ يمكن للتحكم التنبؤي أن يقلل الحجم المطلوب بنسبة 15-30٪ مقارنة بالتحكم الثابت القائم على القواعد.

5. ما هي فترة استرداد تكلفة نظام تخزين الطاقة بالبطاريات في موقع شحن المركبات الكهربائية؟تعتبر فترة 3-6 سنوات نموذجية للاقتصاديات القائمة على تقليل ذروة الطلب؛ ويمكن تحقيق فترة استرداد أقل من 3 سنوات عندما تتجاوز تعريفات الطلب 18 دولارًا/كيلوواط/شهر وتتركز الجلسات في فترات الذروة.

6. هل يؤدي تقليل ذروة الطلب إلى تقليل عدد السيارات التي يمكنني شحنها؟لا. تغطي البطارية ذروة الاستهلاك، لذا تعمل الشواحن بكامل طاقتها أثناء الجلسات؛ ولا يقوم نظام إدارة الطاقة (EMS) بتقليل الحمل إلا كملاذ أخير إذا وصل مستوى شحن البطارية إلى أدنى مستوى له أثناء حدث متطرف.

7. هل يمكن لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) أن يقوم بتقليل ذروة الطلب وتوفير الطاقة الاحتياطية في نفس الوقت؟نعم. يُعدّ تخفيف ذروة الطلب وظيفةً يوميةً للتوزيع؛ أما التشغيل المنفرد/الاحتياطي فهو وضع طوارئ. يحتفظ جهاز التحكم بالسعة ويُبدّل الأوضاع في غضون ثوانٍ عند انقطاع الشبكة.