استراتيجية خدمة تخزين الطاقة الكهربائية المشتركة لمباني المصانع

تحسين استراتيجية خدمة تخزين الطاقة الكهربائية المشتركة لمباني المصانع

يعتبر النمو الاقتصادي وزيادة عدد السكان يدفعان الطلب على الكهرباء، كما يعد استخدام الطاقة في المباني السكنية والتجارية عاملاً رئيسياً في النمو، لذلك في عام 2017م مثلت الطاقة في قطاع المباني (السكنية والتجارية) حوالي (39٪) من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة و (21٪) من إجمالي استهلاك الطاقة على مستوى العالم.

وعلى وجه الخصوص، يتزايد استهلاك الكهرباء بشكل مطرد مقارنةً بركود استهلاك مصادر الطاقة الأولية مثل الغاز الطبيعي، كما تزيد سهولة الاستخدام والتحكم من عدد الأجهزة التي تستخدم الكهرباء للتدفئة والتبريد والإضاءة، لذلك من الضروري زيادة كفاءة الطاقة وتقليل نفقات الكهرباء في المباني.

كما ان هناك مناهج مباشرة وغير مباشرة لزيادة كفاءة الطاقة وتقليل نفقات الكهرباء في المباني، بحيث تشمل المناهج المباشرة استخدام معدات موفرة للطاقة مثل أرفف الإضاءة ومصابيح (LED) وخلايا ضوئية متكاملة للمباني، وهناك نهج مباشر آخر هو تحسين البنية التحتية للمباني بمواد مثل ألواح الألياف الزجاجية لعزل غلاف المبنى، مما يقلل من النفاذية الحرارية وتزجيج موفر للطاقة والمواد لتقليل فقد التدفئة والتبريد.

بالإضافة الى وجود ضوابط الطاقة هي نهج غير مباشرة، كما وتشمل تهوية التدفئة والتحكم في تكييف الهواء (HVAC) المطبقة باستخدام خوارزمية وراثية وتقنيات الانحدار القائمة على التعلم الآلي والاستجابة الفعالة من حيث التكلفة للطلب في مباني المصانع من النوع السكني، ومع ذلك تتطلب هذه الأساليب تغيير المعدات التقليدية إلى معدات جديدة أو التأثير على راحة الركاب من خلال التحكم في الطاقة الكهربائية.

كما يتم استخدام تخزين الطاقة الكهربائية (EES) في تطبيقات مختلفة لتحسين استقرار واستدامة وموثوقية مصادر الطاقة المتجددة وأنظمة الطاقة، وفي قطاع البناء يعتبر تخزين الطاقة الحرارية لإدارة الطاقة الحرارية والتبريدية، ومع ذلك تزايد الطلب على الكهرباء في المباني، كما تعتبر (EES) حلاً واعداً للمباني الموفرة للطاقة.

لذلك يمكن تطبيق (EES) على المباني التقليدية دون تغيير المعدات المركبة أو تقليل راحة الركاب، لذلك تم اقتراح إطار نموذجي لإدارة الطاقة قائم على التحكم التنبئي مع (EES) لتقليل نفقات الكهرباء للمباني المتبقية، كما تم فحص التخطيط الأمثل لحجم (EES) لتقليل التكلفة الإجمالية للكهرباء للمباني، بما في ذلك استثمار (EES).

خدمة الطاقة الكهربائية s-EES M5ptODEL

في الآونة الأخيرة، بدأت أنواع مختلفة من مقدمي خدمات الطاقة (ESPs) في الظهور، كما تتضمن بعض النماذج نماذج معاملات الطاقة من نظير إلى نظير عبر شبكة توزيع الكهربائية، كما تعمل شركات مثل (Sonnen Community و Vandebron و Piclo) بالفعل على تشغيل خدمات تداول الطاقة للمستهلكين بين المشاركين الموجودين في أماكن مختلفة.

ومع ذلك قد يكون لهذه الأنواع الجديدة من المرسبات الكهروستاتيكية تعارضات محتملة مع المرافق في المستقبل، على النقيض من ذلك؛ فإن مشاكل مستوى البناء أسهل في التعامل معها من مشاكل مستوى الشبكة الكهربائية تتعاقد شركة المرافق بشكل عام مع عميل المبنى للمبنى بأكمله، لذلك عادة ما يتم تثبيت جهاز قياس واحد للمبنى لإعداد الفواتير، ومع ذلك؛ فمن الشائع وجود وحدات متعددة في المبنى. هذه الوحدات مملوكة لكيانات منفصلة مالياً مثل الشركات الفردية، لذلك مطلوب حل قياس فرعي لفواتير الشركات الفردية.

كما يتضمن أحد الحلول الشائعة تثبيت (EES) إذا أرادت وحدة فردية إدارة فاتورة الكهرباء الخاصة بها، وفي هذه الحالة، يتم تثبيت (EES) خلف العداد، لذلك لا يؤثر على أي أنظمة أخرى باستثناء نمط استخدام الكهرباء للوحدة، وللقيام بذلك تقوم الوحدة بشراء وتركيب (EES) الخاصة بها، كما ويمكنها تشغيل (EES) لتحول الذروة أو استجابة السعر لتقليل فاتورة الكهرباء.

استراتيجية الخدمة الكهربائية s-EES

في هذا القسم، تم اقتراح استراتيجية لتنفيذ خدمة (s-EES) أولاً من نموذج تكلفة (EES)، كما تمت صياغة مشاكل تعظيم الربح من حيث المشاركين و (ESP)، بحيث يتم تقديم استراتيجية وإجراءات الخدمة لتحديد حجم (s-EES) وسعر الخدمة واختيار المشاركين لحل المشكلات.

نموذج التكلفة الاقتصادية في منطقة شرق شرق أوروبا: كما ذكرنا سابقاً؛ فإن تكلفة (EES) هي المعيار الحاسم لاستخدام (EES)، بحيث يتم تحديد تكلفة (EES) في الغالب وفقاً لنوع (EES)، مثل (Li-ion) أو حمض الرصاص أو تدفق الأكسدة والاختزال وحجم (EES). وفي حالة (Li-ion)، يتم تقليل التكلفة المستوية بشكل كبير مع زيادة حجم النظام كما هو موضح في الشكل التالي (1) هذا يعني أن وفورات الحجم تنطبق على تكلفة (EES) المتعلقة بحجمها.

لاحظ أن التكلفة المستوية هي التكلفة العادية حسب وقت الخدمة، بما في ذلك إجمالي النفقات الرأسمالية في (EES)، مثل تكلفة السعة والنفقات التشغيلية، مثل تكاليف التشغيل والصيانة والضرائب، بحيث انخفضت تكلفة سعة بطارية (Li-ion)، والتي تمثل معظم تكلفة (EES) بنسبة 36٪ تقريباً سنوياً في السنوات الخمس الماضية.

بحلول عام 2030م، لذلك يمكن أن يزداد عمر بطاريات (Li-ion) بحوالي 50٪ ويمكن تقليل التكلفة الإجمالية المركبة لبطارية (Li-ion) بنسبة (54-61٪) إضافية، وهذا يدل على أنه سيتم تخفيض تكلفة (Li-ion) المستوية بأكثر من 50٪ مقارنة بالتكلفة الحالية.

في هذا الطرح، تم اقتراح نموذج واستراتيجية خدمة (s-EES) لمباني المصنع متعددة الوحدات السكنية، أولاً يتم تقديم نموذج خدمة (s-EES)، بما في ذلك بنية للتنفيذ. تتكون بنية خدمة (s-EES) من البنية التحتية للطاقة والاتصالات المتصلة فعلياً والتشغيل المنطقي لمحطة الطاقة الأرضية المخصصة فعلياً لكل وحدة مشاركة.

ومن خلال الخدمة، كما يمكن للوحدات الموجودة في المبنى استخدام (EES) بسعر أقل مما لو تم تركيبها بشكل فردي، كما يربح (ESP) من الفرق بين تكلفة تركيب (EES) وسعر الخدمة للوحدات، كذلك تم اقتراح استراتيجية خدمة (s-EES) لتشغيل الخدمة، تم اقتراح الاستراتيجية من خلال التركيز على اختيار حجم (s-EES) وسعر الخدمة من حيث (ESP)، ولكن يتم تحديدها بشكل تفاعلي مع القرارات على جانب المشارك كما تفي المشكلة بالتحدب.

وبالتالي يمكن لاستراتيجية (s-EES) القائمة على أسلوب التدرج الحصول على الحل الأمثل، بحيث تظهر النتائج باستخدام البيانات في كوريا أن أكثر من 80٪ من الوحدات ستشارك في الخدمة لأنها تحقق ربحاً أكثر من ذلك من خلال استخدام (EES) الفردي، بالإضافة إلى ذلك تسلط النتائج الضوء على تغيير معطيات الخدمة مثل حجم (s-EES) وسعر الخدمة وتأثير طلب الوحدة من خلال خفض تكلفة (EES).

ومع الأخذ في الاعتبار خفض تكلفة (EES) بنسبة (30٪ و 50٪ و 70٪)، يزداد ربح (ESP) خطياً إلى حوالي (8 و 850 و 1500) دولار شهرياً على التوالي، كما يزداد إجمالي الربح الإضافي للمشاركين بشكل كبير إلى حوالي (300 ، 640 ، 2400) دولار شهرياً على التوالي، وذلك مقارنة باستخدام (EES) التقليدي، بحيث يقدم إرشادات لتنفيذ خدمة (s-EES) والمشاركة في الخدمة.