وقتی یک سیستم ذخیرهسازی باتری در یک کارخانه، ساختمان تجاری یا مجموعه صنعتی نصب میشود، شاید در نگاه اول وظیفه آن ساده به نظر برسد: برق را ذخیره کند و در زمان نیاز دوباره تحویل دهد. اما سؤال مهمتری وجود دارد:
باتری دقیقاً چه زمانی باید شارژ شود و چه زمانی باید دشارژ کند؟
پاسخ همیشه یکسان نیست. گاهی بهتر است باتری در زمان اوج مصرف وارد مدار شود تا بار شبکه کاهش پیدا کند. در ساعتی دیگر ممکن است انرژی اضافی نیروگاه خورشیدی را ذخیره کند. اگر قیمت برق در طول روز تغییر کند، ممکن است بهترین تصمیم این باشد که باتری در زمان ارزانتر شارژ شود و مصرف برق شبکه در ساعات گرانتر کاهش پیدا کند.
یک پروژه آزمایشی جدید در آلمان دقیقاً روی همین مسئله تمرکز کرده است: بهینهسازی عملکرد باتریهای تجاری در بازههای ۱۵ دقیقهای بر اساس بار مجموعه، تولید برق و قیمت بازار. هدف این است که سیستم به جای دنبال کردن یک برنامه ثابت، مرتب شرایط را بررسی کند و مناسبترین نحوه استفاده از باتری را انتخاب کند.
یک باتری میتواند چند کار مختلف انجام دهد
باتری تجاری الزاماً برای یک کاربرد خریداری نمیشود. یک BESS میتواند در طول یک روز چند نقش مختلف داشته باشد.
- کاهش پیک مصرف
فرض کنیم یک کارخانه در بیشتر ساعات حدود مصرف مشخصی دارد، اما هنگام روشن شدن همزمان چند تجهیز، مصرف برای مدتی افزایش پیدا میکند. باتری میتواند در همین بازه وارد مدار شود و بخشی از بار را تأمین کند تا توان دریافتی از شبکه به اندازه پیک واقعی مجموعه افزایش پیدا نکند.
این کاربرد همان کاهش پیک مصرف یا Peak Shaving است.
- افزایش مصرف برق خورشیدی در محل
در مجموعهای که نیروگاه خورشیدی دارد، ممکن است در بعضی ساعات تولید از مصرف بیشتر شود. به جای اینکه تمام انرژی اضافی همان لحظه به شبکه ارسال شود، باتری میتواند بخشی از آن را ذخیره کند و در ساعات بعدی دوباره در اختیار بار قرار دهد. در نتیجه، سهم بیشتری از برق خورشیدی در خود مجموعه مصرف میشود.
- جابهجایی زمان مصرف برق
اگر قیمت برق در طول روز متغیر باشد، زمان دریافت برق از شبکه اهمیت بیشتری پیدا میکند. سیستم میتواند در بازههایی که قیمت برق پایینتر است باتری را شارژ کند و زمانی که قیمت افزایش پیدا میکند، از انرژی ذخیرهشده استفاده کند.
پروژه جدید نیز دقیقاً از قیمتهای ۱۵ دقیقهای بازار برق برای وارد کردن این عامل به تصمیمگیری باتری استفاده میکند.
- مدیریت زمان تزریق برق به شبکه
اگر سایت اجازه فروش یا تزریق برق داشته باشد، زمان تحویل انرژی نیز میتواند بر ارزش اقتصادی آن تأثیر بگذارد.
در این حالت، تنها سؤال این نیست که: «آیا انرژی اضافی داریم؟»
بلکه این است: «آیا الان زمان مناسبی برای تحویل این انرژی به شبکه است؟»
در این پروژه، زمان تزریق برق نیز بر اساس پیشبینی قیمت، تولید و بار سایت وارد فرآیند بهینهسازی میشود.
مشکل کجاست؟ همه این اهداف همیشه با هم سازگار نیستند
اینجا مدیریت باتری پیچیده میشود. فرض کنیم سیستم پیشبینی کرده قیمت برق چند ساعت دیگر افزایش پیدا میکند. از نظر اقتصادی شاید منطقی باشد انرژی باتری برای آن زمان حفظ شود.
اما اگر پیش از آن، مصرف کارخانه ناگهان بالا برود، استفاده از باتری برای کاهش پیک ممکن است ارزش بیشتری داشته باشد. از طرف دیگر، اگر ظهر تولید خورشیدی زیادی در راه باشد، شاید لازم باشد از قبل فضای کافی در باتری باقی بماند تا این انرژی ذخیره شود.
بنابراین باتری نمیتواند بدون برنامه برای همه اهداف بهطور همزمان استفاده شود. باید مشخص شود در هر لحظه کدام کاربرد اولویت بالاتری دارد؛ موضوعی که خود پروژه آزمایشی نیز قرار است در شرایط واقعی بررسی کند.
اینجاست که سامانه مدیریت انرژی اهمیت پیدا میکند
در یک سیستم ساده، باتری ممکن است بر اساس چند دستور ثابت کار کند:
- در ساعت مشخص شارژ شود،
- بعد از رسیدن مصرف به یک حد مشخص دشارژ کند،
- یا فقط انرژی اضافی خورشیدی را دریافت کند.
اما در یک سیستم پیشرفتهتر، تصمیمگیری میتواند بر اساس پیشبینی شرایط آینده انجام شود.
پلتفرم مورد استفاده در پروژه جدید سه عامل مهم را پیشبینی میکند:
- بار مصرفی سایت
- میزان تولید انرژی
- قیمت برق
سپس بر اساس این اطلاعات، نحوه کار باتری تنظیم میشود. کنترل میتواند مستقیماً از طریق سامانه مدیریت انرژی انجام شود یا روی سامانه مدیریت انرژی موجود سایت قرار بگیرد. در واقع، تفاوت اصلی میان یک باتری ساده و یک BESS مدیریتشده این است که سیستم فقط نمیپرسد:
«باتری الان میتواند شارژ یا دشارژ شود؟»
بلکه میپرسد:
«استفاده از باتری در این لحظه، بهترین تصمیم برای چند ساعت آینده هم هست؟»
ظرفیت بیشتر همیشه به معنی عملکرد بهتر نیست
هنگام انتخاب BESS معمولاً توجه زیادی به ظرفیت باتری میشود. اما داشتن یک باتری بزرگ، بدون استراتژی مناسب بهرهبرداری، الزاماً به معنی استفاده بهتر از سیستم نیست.
دو مجموعه میتوانند باتریهایی با ظرفیت مشابه داشته باشند، اما یکی از آنها فقط برای برق پشتیبان استفاده شود و دیگری در طول روز برای کاهش پیک، ذخیره تولید خورشیدی و مدیریت خرید برق فعالیت کند.
در چنین شرایطی، ارزش عملی دو سیستم میتواند بسیار متفاوت باشد. به همین دلیل، طراحی سیستم ذخیرهسازی بهتر است فقط با سؤال «چند کیلوواتساعت باتری نیاز داریم؟» شروع نشود.
باید مشخص شود: باتری قرار است چه کاری انجام دهد؟
و مهمتر از آن: اگر چند کاربرد وجود دارد، اولویت میان آنها چگونه تعیین خواهد شد؟
چه مجموعههایی از این نوع مدیریت بیشتر سود میبرند؟
این نوع بهینهسازی بیشتر برای سایتهای تجاری و صنعتی جذاب است که یکی یا چند مورد از شرایط زیر را دارند:
- بار مصرف آنها در طول روز تغییر زیادی دارد؛
- پیکهای مصرف مشخص دارند؛
- نیروگاه خورشیدی در محل نصب کردهاند؛
- امکان استفاده از تعرفه یا قیمت متغیر برق دارند؛
- یا میتوانند بخشی از انعطافپذیری باتری را در بازار برق ارائه کنند.
در چنین پروژههایی، باتری از یک تجهیز صرفاً پشتیبان به یک دارایی قابل مدیریت تبدیل میشود.
همین موضوع دلیل اصلی اجرای آزمایش جدید است؛ بررسی اینکه چگونه Peak Shaving، افزایش خودمصرفی و بهینهسازی بازار را میتوان در فعالیت روزمره یک باتری تجاری با یکدیگر متعادل کرد و چه درآمدی از ظرفیت آزاد باتری میتوان به دست آورد.
آیا همیشه باید باتری بر اساس قیمت برق کار کند؟
خیر.
این یکی از نکات مهم طراحی چنین سیستمهایی است. ممکن است برای یک کارخانه، جلوگیری از پیک مصرف اولویت بیشتری نسبت به استفاده از نوسان قیمت برق داشته باشد.
در یک سایت خورشیدی، افزایش مصرف داخلی انرژی ممکن است مهمتر باشد و در مجموعه دیگری، امکان حضور در بازار برق میتواند جذابیت بیشتری داشته باشد. بنابراین نمیتوان یک الگوریتم ثابت را برای تمام BESSهای تجاری مناسب دانست.
استراتژی باید با پروفایل بار، تجهیزات تولیدی موجود، مشخصات باتری و شرایط همان سایت هماهنگ شود؛ همان عواملی که در پروژه جدید نیز مبنای انتخاب استراتژی مناسب معرفی شدهاند.
پروژه هنوز در مرحله آزمایش واقعی است
یک نکته مهم این است که این طرح هنوز در مرحله اجرای پروژههای پایلوت قرار دارد. هدف، آزمایش عملکرد سیستم در شرایط واقعی و بررسی این موضوع است که برنامه شارژ و دشارژ باتری چگونه میتواند با قیمتهای ۱۵ دقیقهای هماهنگ شود.
همچنین قرار است مشخص شود که در عمل چگونه میتوان میان کاهش پیک، افزایش خودمصرفی و استفاده اقتصادی از بازار تعادل ایجاد کرد. نتایج این آزمایشها بعداً در توسعه پروژههای ذخیرهسازی بیشتر استفاده خواهند شد.
بنابراین هنوز نمیتوان یک درصد ثابت برای صرفهجویی یا افزایش درآمد چنین سیستمی اعلام کرد. نتیجه برای هر پروژه به شرایط همان سایت وابسته خواهد بود.
در سیستمهای ذخیرهسازی تجاری، ارزش باتری فقط به مقدار انرژیای که میتواند ذخیره کند محدود نمیشود.
نحوه استفاده از همان ظرفیت اهمیت زیادی دارد. یک باتری میتواند در بخشی از روز برای کاهش پیک مصرف فعالیت کند، در ساعتی دیگر انرژی اضافی خورشیدی را ذخیره کند و در زمان دیگری با توجه به قیمت برق تصمیم متفاوتی بگیرد.
برای انجام این کار، سیستم باید بتواند بار، تولید و شرایط بازار را همزمان در نظر بگیرد و بین کاربردهای مختلف اولویت ایجاد کند. به همین دلیل، در پروژههای جدید BESS نقش سامانه مدیریت انرژی و استراتژی بهرهبرداری به اندازه انتخاب خود باتری اهمیت پیدا میکند.
منبع: