ملخص تنفيذي
تتناول دراسة الحالة هذه مشروعًا بقدرة 2 ميغاواط ساعةتخزين الطاقة التجارية والصناعيةتركيب نظام في مصنع متوسط الحجم لتشكيل المعادن في شمال إيطاليا. كان المصنع يواجه رسوم طلب شهرية تتجاوز 9000 يورو بسبب ارتفاعات مفاجئة ولكنها شديدة في الأحمال من المكابس الهيدروليكية. من خلال تطبيق نظام تسليم المفتاحنظام تخزين طاقة البطاريةمعحلاقة الذقنوبناءً على ذلك، خفضت المنشأة ذروة الطلب من 980 كيلوواط إلى 610 كيلوواط، محققةً انخفاضًا بنسبة 38% في رسوم الطلب. كما يعمل النظام يوميًاتحويل الأحمالمن توليد الطاقة الشمسية، مما أدى إلى زيادة الاستهلاك الذاتي للطاقة المتجددة في الموقع من 47% إلى 89%. وكان العامل الرئيسي في عائد الاستثمار هوتخفيض رسوم الطلببتكلفة 3400 يورو شهريًا، بالإضافة إلى وفورات إضافية من خلال الاستفادة من فروق أسعار الطاقة. تتناول هذه المقالة بالتفصيل الحل التقني، وعملية التركيب، والنتائج المالية، والدروس المستفادة من التشغيل، مما يوفر نموذجًا قابلًا للتطبيق لشركات تكامل الأنظمة التي تستهدف عملاء الصناعات الثقيلة.
1. خلفية المشروع
تدير شركة AcciaiStamp Srl، العميل، منشأة مساحتها 12,000 متر مربع تضم 17 مكبسًا هيدروليكيًا (بقوة تتراوح بين 30 و200 طن)، وفرنين للتلدين، وسيور ناقلة آلية. يبلغ استهلاكها السنوي من الكهرباء 4.8 جيجاواط/ساعة، مع قدرة متعاقد عليها تبلغ 1 ميجاواط. كما يضم الموقع نظامًا شمسيًا على السطح بقدرة 500 كيلوواط تم تركيبه عام 2019.
على الرغم من توليد الطاقة الشمسية، عانت شركة AcciaiStamp من:
رسوم الطلب المرتفعة: بلغ ذروة الطلب لمدة 15 دقيقة باستمرار 950-1000 كيلوواط خلال عمليات بدء تشغيل المكابس الصباحية وعمليات التلدين الدفعي بعد الظهر.
استهلاك ذاتي منخفض للطاقة الشمسيةتم تصدير 53% من الطاقة الشمسية إلى الشبكة بأسعار الجملة المنخفضة لأن ساعات ذروة الطاقة الشمسية (11 صباحًا - 2 مساءً) لم تتوافق مع فترات ذروة الحمل في المحطة (التي حدثت في الفترة من 8 إلى 10 صباحًا ومن 4 إلى 6 مساءً).
عدم استقرار الشبكةتسبب انخفاضان في الجهد الكهربائي في عام 2023 في إعادة ضبط وحدات التحكم في المطابع، مما أدى إلى خسائر في الإنتاج بقيمة 22000 يورو.
سعى مدير المصنع إلىتخزين الطاقة التجارية والصناعيةحل يمكن أن يوفرحلاقة الذقن،تحويل الأحمالوتوفير طاقة احتياطية دون انقطاع العمليات.
2. تصميم النظام والمكونات الرئيسية
بعد إجراء تدقيق للموقع، اقترحنا مشروعًا بسعة 2 ميغاواط ساعةنظام تخزين طاقة البطاريةتم تكوينها على النحو التالي:
سعة البطارية: 2 ميجاوات في الساعة (LiFePO₄، 1500 فولت تيار مستمر)
طاقة العاكس: 1000 كيلوواط (أربع وحدات PCS معيارية بقدرة 250 كيلوواط)
حاويةحاوية ISO بطول 40 قدمًا، حاصلة على تصنيف IP54، مزودة بنظام تبريد سائل.
وضع التحكم: تقليل ذروة الطلب + تحويل الأحمال الشمسية + نظام احتياطي (جاهز لتشكيل الشبكة)
يتصل النظام بالملف الثانوي لمحول المصنع بقدرة 1 ميجا فولت أمبير عبر محول عزل مخصص بقدرة 1000 كيلو فولت أمبير. ويستخدم محولات تيار خارجية على خط التغذية الرئيسي للشبكة لمراقبة الحمل في الوقت الفعلي.
منطق التشغيل الرئيسي:
حلاقة الذقنعندما يتجاوز الحمل عتبة قابلة للتكوين (مُحددة مبدئيًا عند 700 كيلوواط)،نظام تخزين طاقة البطاريةالحد من واردات الشبكة الكهربائية إلى أقل من 720 كيلوواط.
نقل الأحمالخلال ساعات الليل ذات التعرفة المنخفضة (من الساعة 11 مساءً إلى 6 صباحًا)، يتم شحن النظام من الشبكة. أما خلال ساعات المساء ذات التعرفة المرتفعة (من الساعة 6 مساءً إلى 10 مساءً)، فيتم تفريغه لتعويض أحمال فرن التلدين.
التكامل الشمسيتُستخدم الطاقة الشمسية أولاً لتلبية احتياجات محطات الطاقة؛ وأي فائض منها يُحمّل علىتخزين الطاقة التجارية والصناعيةبدلاً من التصدير إلى الشبكة.
الكلحلاقة الذقنتستخدم الخوارزمية التعلم التنبؤي بناءً على بيانات الحمل خلال الأيام السبعة الماضية، وتقوم بضبط مُشغّل التفريغ قبل دقيقتين من كل ارتفاع متوقع.
3. التركيب والتشغيل
استغرقت عملية التركيب 14 يومًا (بما في ذلك أعمال البنية التحتية). الخطوات الرئيسية:
تجهيز الموقع: أساس خرساني مع خنادق للكابلات (3 أيام)
تحديد موقع الحاويات وتثبيتها (يوم واحد)
كابلات التيار المتردد (300 متر من النحاس 4×240 مم²) وأسلاك التيار المستمر داخل الحاوية (يومان)
تركيب محول التيار على خط التغذية الرئيسي وتوصيل أسلاك الاتصال بالعكس (يومان)
التكامل مع نظام SCADA الحالي عبر بروتوكول Modbus TCP (يومان)
التشغيل واختبار التحميل (4 أيام)
لم يكن هناك حاجة لإيقاف الإنتاج – فقد عمل الفريق خلال ساعات خارج الدوام الرسمي (من الساعة 6 مساءً إلى الساعة 6 صباحًا).تخفيض رسوم الطلبتم ضبط الخوارزمية بدقة على مدار أسبوعين، بدءًا بعتبة متحفظة تبلغ 800 كيلوواط وخفضها تدريجيًا إلى 720 كيلوواط.
ميزات السلامة:
نظام إخماد الحرائق متعدد الطبقات (بخاخ + نوفيك 1230)
وحدات بطارية بتصنيف IP67 مزودة بصمامات فردية
عزل تلقائي عند اكتشاف الدخان أو ارتفاع درجة الحرارة
4. النتائج التشغيلية (الأشهر الستة الأولى)
متري قبل بعد يتغير ذروة الطلب لمدة 15 دقيقة 978 كيلوواط 612 كيلوواط -37.4% رسوم الطلب الشهرية (€) 9240 يورو 5450 يورو -3,790 يورو (-41%) الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية 47% 89% +42 صفحة واردات الطاقة من الشبكة (كيلوواط ساعة/شهر) 382,000 318,000 -16.7% وفورات المراجحة في الطاقة (يورو/شهريًا) 0 يورو 1120 يورو +1120 يورو إجمالي تكلفة الكهرباء الشهرية 58200 يورو 50,300 يورو -13.6% الحلاقة الذقننجحت الوظيفة في الحد من الطلب على الشبكة الكهربائية إلى أقل من 720 كيلوواط في 98% من أيام التشغيل. وحدث استثناءان فقط أثناء بدء تشغيل المكبس وتسخين الفرن في آن واحد - وقد تم تحديث الخوارزمية لاحقًا بفترة تنبؤ أطول.
نقل الأحمالساهم ذلك في فرض رسوم علىنظام تخزين طاقة البطاريةمن الساعة 11 مساءً إلى 6 صباحًا بسعر 0.09 يورو/كيلوواط ساعة (تعرفة الليل)، والتفريغ من الساعة 6 مساءً إلى 10 مساءً بسعر 0.22 يورو/كيلوواط ساعة، بهامش ربح إجمالي قدره 0.13 يورو/كيلوواط ساعة. مع تفريغ 1200 كيلوواط ساعة يوميًا للاستفادة من فرق السعر، بلغت الوفورات الشهرية 1170 يورو (بعد تعديلها وفقًا لكفاءة دورة الشحن والتفريغ البالغة 88%).
التخزين الطاقة التجارية والصناعيةكما وفرت نسخة احتياطية خلال انقطاع التيار الكهربائي لمدة 12 دقيقة في الشهر الرابع. تحول النظام إلى وضع الجزيرة في 18 مللي ثانية، مما أدى إلى تشغيل المطابع والإضاءة الحيوية دون انقطاع - وتجنب تكاليف التوقف عن العمل التي تقدر بنحو 8000 يورو.
5. التحليل المالي
إجمالي استثمار المشروع (تسليم المفتاح): 380,000 يورو (يشمل الحاوية، ونظام التحكم في الطاقة، والتركيب، والتشغيل)
الوفورات التشغيلية الشهرية: 3790 يورو (تخفيض رسوم الطلب) + 1120 يورو (الموازنة) + 1050 يورو (استهلاك ذاتي إضافي للطاقة الشمسية) = 5960 يورو شهريًا
فترة الاسترداد البسيطة: 380,000 يورو / (5,960 يورو × 12) =5.3 سنوات
صافي الوفورات المتوقعة على مدى 10 سنوات: 380,000 يورو - (5,960 يورو × 120 × 0.9) = 260,000 يورو (بعد التدهور والصيانة)
معدل العائد الداخلي: 14.2%
كما استفاد العميل من خصم ضريبي إيطالي بنسبة 30% علىتخزين الطاقة التجارية والصناعيةالتركيبات (TIR 2024)، مما يقلل الاستثمار الفعلي إلى 266000 يورو وفترة الاسترداد إلى 3.7 سنوات.
6. الدروس المستفادة لمكاملين الأنظمة
يُعد وضع جهاز التصوير المقطعي المحوسب بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية.تم تركيب محولات التيار الأولية على جانب الجهد المنخفض للمحول، لكنها لم تغطِ لوحة فرعية صغيرة للإضاءة. وقد تسبب ذلك فينظام تخزين طاقة البطاريةقد يحدث نقص في التفريغ أثناء بعض الارتفاعات المفاجئة. وقد أدى نقل محولات التيار إلى أعلى جميع الأحمال إلى حل المشكلة.
تحتاج عتبات تقليل الذروة إلى ضبط تكيفيتسبب حد ثابت قدره 720 كيلوواط في حدوث دورات شحن وتفريغ متكررة مزعجة عندما كان الحمل قريبًا من هذا الحد. تستخدم الخوارزمية النهائية نطاق تباطؤ قدره 15 كيلوواط وتأخيرًا لمدة 30 ثانية قبل إعادة الشحن.
يتطلب تحويل الأحمال الشمسية التنبؤ بالطقس.في الأيام الغائمة،تحويل الأحمالأدى المنطق إلى استنزاف البطارية مبكراً جداً. وقد أدى دمج توقعات بسيطة للطاقة الشمسية الكهروضوئية (استناداً إلى واجهة برمجة تطبيقات الإشعاع الشمسي المحلية) إلى تحسين الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية بنسبة 5% إضافية.
إدارة الحرارةحافظ نظام التبريد السائل للحاوية على درجة حرارة الخلايا ضمن نطاق 3 درجات مئوية حتى أثناء تفريغها عند درجة مئوية واحدة في فصل الصيف، مما ساهم في إطالة عمر دورة الشحن والتفريغ. يُنصح بتنظيف زعانف التبريد الجاف بانتظام كل 6 أشهر.
7. التوسع المستقبلي
تخطط المحطة الآن لإضافة محطة ثانية بقدرة 2 ميغاواط ساعةتخزين الطاقة التجارية والصناعيةوحدة لدعم أسطول جديد من المركبات الكهربائية يضم 20 رافعة شوكية و5 شاحنات توصيل. الوحدة الحاليةنظام تخزين طاقة البطاريةسيتم إعادة تهيئتها لتوفير تخزين مؤقت من المركبة إلى الشبكة (V2G). مع ما تم عرضهتخفيض رسوم الطلبومن المتوقع أن يتم استرداد تكلفة التوسعة التي تزيد عن 3700 يورو شهريًا في أقل من 4 سنوات.
8. الخاتمة
توضح دراسة الحالة هذه أن التصميم الهندسي السليمنظام تخزين طاقة البطاريةمع التكاملحلاقة الذقنوتحويل الأحماليمكن أن يقدم نتائج كبيرةتخفيض رسوم الطلببالنسبة للمستخدمين الصناعيين ذوي الاستهلاك العالي للطاقة. لم يقتصر تركيب نظام AcciaiStamp على خفض تكاليف الكهرباء الشهرية بنسبة 13.6% فحسب، بل حسّن أيضًا جودة الطاقة ووفر طاقة احتياطية للطوارئ. بالنسبة لمكامل الأنظمة، تتمثل أهم النقاط في ضبط العتبة التكيفية، ووضع محولات التيار بشكل صحيح، ودمج التنبؤات الشمسية.تخزين الطاقة التجارية والصناعيةيشهد السوق في جنوب أوروبا نمواً سريعاً، وتقدم أمثلة قابلة للتكرار مثل هذه مبرراً مالياً واضحاً للعملاء النهائيين.
متري قبل بعد يتغير ذروة الطلب لمدة 15 دقيقة 978 كيلوواط 612 كيلوواط -37.4% رسوم الطلب الشهرية (€) 9240 يورو 5450 يورو -3,790 يورو (-41%) الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية 47% 89% +42 صفحة واردات الطاقة من الشبكة (كيلوواط ساعة/شهر) 382,000 318,000 -16.7% وفورات المراجحة في الطاقة (يورو/شهريًا) 0 يورو 1120 يورو +1120 يورو إجمالي تكلفة الكهرباء الشهرية 58200 يورو 50,300 يورو -13.6%
