بالنسبة للمشاريع خارج الشبكة، يكون السؤال الأول دائمًا هو نفسه تقريبًا: ما مقدار الطاقة التي تحتاجها محطة الطاقة الشمسية المتنقلة الخاصة بي؟
لا توجد إجابة واحدة تناسب الجميع. يجب حساب معدل الطاقة المطلوب، وليس مجرد تحديده. يمكن أن يؤدي أحد الافتراضات غير الصحيحة إلى إعادة صياغة مكلفة: قد يفشل النظام الأصغر حجمًا في دعم الحمل، في حين أن النظام الكبير الحجم يربط رأس المال بالقدرة التي قد لا يتم استخدامها أبدًا.
يشرح هذا الدليل طريقة تحديد الحجم، ويوفر جدولًا مرجعيًا سريعًا لسيناريوهات التشغيل الشائعة، ويشرح سبب ضرورة حساب الوحدات الكهروضوئية والعاكسات وتخزين الطاقة بشكل منفصل.
ابدأ بحساب ثلاث قيم أساسية
استهلاك الطاقة اليومي (كيلوواط ساعة/يوم)
هذه هي نقطة البداية لجميع حسابات الحجم. ما يهم هو الكهرباء الفعلية المستهلكة على مدار 24 ساعة، وليس مجموع تصنيفات لوحة المعدات أو عدد الأجهزة مضروبًا في الطاقة المقدرة لها.
هناك ثلاث طرق لتقدير الاستهلاك في الموقع:
- تحقق من قراءات العدادات التاريخية. هذه هي الطريقة الأكثر دقة بشكل عام للمشاريع التي لديها اتصال بالشبكة الحالية أو مولد الديزل.
- قم بالحساب من قائمة المعدات. قم بتقدير استهلاك الطاقة لكل جهاز عن طريق ضرب الطاقة المقدرة له في ساعات التشغيل اليومية.
- استخدم مشاريع قابلة للمقارنة كمرجع.
تُستخدم الطريقة الثالثة بشكل شائع في معسكرات البناء أو مواقع التعدين المنشأة حديثًا. تقديرات الصناعة النموذجية هي: معسكر بناء يتسع لـ 30 شخصًا: 60-120 كيلووات في الساعة/اليوم؛ معسكر بناء يتسع لـ 100 شخص: 250-400 كيلووات في الساعة/اليوم.
ذروة القوة وعامل الطلب
تحدد ذروة الطاقة سعة العاكس المطلوبة، بينما يحدد استهلاك الطاقة اليومي السعة الكهروضوئية المطلوبة. هاتان معلمتان مختلفتان.
لا تعمل المعدات الموجودة في الموقع عادة بالحمولة الكاملة في وقت واحد. ويشيع استخدام عامل الطلب الذي يتراوح بين 0.6 و0.8 في التقديرات الهندسية. بافتراض أن عامل الطلب 1.0 قد يؤدي إلى عاكس كبير الحجم، مما يترك السعة الزائدة غير مستخدمة طوال دورة حياة المشروع.
أحد الاعتبارات المهمة هو المعدات ذات المحركات عالية الطاقة، مثل مضخات المياه والكسارات ومعدات الرفع. يجب حساب تيار البداية بشكل منفصل. يمكن أن يصل تيار البدء الفوري للمحرك التعريفي الذي يستخدم التشغيل المباشر على الخط إلى 5-7 أضعاف تياره المقدر. إذا لم تتم معالجة هذه المشكلة، فحتى العاكس ذو الحجم المناسب قد يعطل حمايته.
استهلاك الطاقة ليلاً كنسبة مئوية من الاستخدام اليومي
يحدد هذا الرقم تكوين تخزين الطاقة. بالنسبة للمخيمات التي تكون غير مأهولة إلى حد كبير خلال النهار ولكنها تستهلك قدرًا كبيرًا من الكهرباء في الليل، غالبًا ما يتجاوز الاستهلاك الليلي 50٪ من الاستخدام اليومي. بالنسبة لمحطات الضخ التي تعمل بشكل رئيسي خلال ساعات النهار، قد تكون حصة الليل أقل من 20%.
كلما انخفضت المشاركة الليلية، زادت مساحة التخزين التي تعمل كوظيفة تكميلية. كلما زادت الحصة، أصبح تخزين الطاقة أكثر أهمية للنظام ككل.
مرجع الطاقة السريع لسيناريوهات التشغيل الشائعة
يلخص الجدول التالي النطاقات النموذجية لستة سيناريوهات تشغيل شائعة. وتستند هذه الأرقام إلى الخبرة في الصناعة؛ يجب التحقق من متطلبات المشروع الفعلية مقابل قائمة التحميل.
| سيناريو التشغيل | استهلاك الطاقة اليومي (كيلوواط ساعة) | ذروة الطاقة (كيلوواط) | الاستهلاك الليلي | السعة الكهروضوئية الموصى بها | تخزين الطاقة الموصى به |
| معسكر بناء يتسع لـ 30 شخصًا | 60-120 | 15-25 | 50%-60% | سلسلة 20 كيلو واط | 40 كيلوواط ساعة |
| معسكر بناء يتسع لـ 100 شخص | 250-400 | 50-70 | 50%-60% | سلسلة 56-75 كيلو واط | 121 كيلوواط ساعة |
| مضختان للصرف بقدرة 22 كيلو وات (واحدة عاملة وواحدة احتياطية) | 200-300 | 40-50 | أقل من 20% | سلسلة 56 كيلو واط | اختياري، كما هو مطلوب |
| أضواء الموقع 12 × 400 واط (10 ساعات في الليل) | 50 | 5 | 100% | سلسلة 20 كيلو واط | 40 كيلوواط ساعة |
| محطة الاتصالات السلكية واللاسلكية (تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع) | 60-90 | 3-5 | 100% | سلسلة 20 كيلو واط | 40 كيلوواط ساعة |
| آلات اللحام ومعدات القطع والأدوات الكهربائية الصغيرة | 80-150 | 20-40 | حوالي 30% | سلسلة 56 كيلو واط | اختياري، كما هو مطلوب |
لاستخدام هذا الجدول، حدد أولاً سيناريو التشغيل وتحقق من النطاق الذي يتوافق مع استهلاك الطاقة اليومي. إذا كانت ذروة الطاقة واستهلاك الطاقة اليومي تشير إلى أحجام مختلفة للنظام، فاستخدم تصنيف الطاقة الأعلى كنقطة بداية، ثم تحقق مما إذا كانت السعة الكهروضوئية كافية.
لماذا يجب أن يكون حجم الوحدات الكهروضوئية والعاكسات وتخزين الطاقة بشكل منفصل
نسبة التيار المستمر/التيار المتردد: عادةً ما تكون سعة الطاقة الكهروضوئية أعلى من الناتج المقدر للعاكس
يتم تصنيف مخرجات الوحدة الكهروضوئية وفقًا لظروف الاختبار القياسية: درجة حرارة الوحدة 25 درجة مئوية، والإشعاع 1000 وات/م2 ومعامل كتلة الهواء AM1.5. عندما تصل درجة حرارة الطبقة الخلفية للوحدة إلى 65 درجة مئوية في الموقع، قد تواجه وحدات السيليكون البلورية ذات معامل درجة الحرارة -0.3%/درجة مئوية انخفاضًا في الإخراج يبلغ حوالي 12%-14%.
إذا تمت مطابقة السعة الكهروضوئية وإخراج العاكس بنسبة 1:1، فقد لا يصل النظام إلى الخرج المقدر للعاكس خلال الجزء الأكثر سخونة من اليوم، مما يترك بعض سعة العاكس غير مستغلة بشكل كافٍ.
تتمثل إحدى الممارسات الصناعية الشائعة في تحديد حجم السعة الكهروضوئية المثبتة بمعدل 1.1 إلى 1.3 مرة من الخرج المقدر للعاكس. تُعرف هذه النسبة بنسبة DC/AC. إنه ليس تصنيفًا مبالغًا فيه؛ فهو يساعد على الاستفادة بشكل أفضل من الإشعاع الشمسي المتاح.
كيفية حساب سعة تخزين الطاقة
تعتمد سعة تخزين الطاقة على استهلاك الكهرباء ليلاً وعمق التفريغ المسموح به (DoD).
| الاستهلاك الليلي كنسبة من الاستخدام اليومي | التخزين المطلوب لـ 100 كيلووات ساعة/يوم من الاستهلاك | الوصف |
| 20% | تقريبا. 22-25 كيلو واط ساعة | يغطي الإضاءة المسائية والاتصالات فقط، بافتراض أن عمق التفريغ يصل إلى 90% |
| 40% | تقريبا. 45-50 كيلوواط ساعة | يغطي أحمال الإنتاج المساعدة خلال المساء |
| 60% | تقريبا. 67-75 كيلو واط ساعة | لسيناريوهات التشغيل على مدار الساعة، مع سعة إضافية مخصصة للأيام الغائمة أو الممطرة |
| 100% (محطة الاتصالات الأساسية) | تقريبا. 110-120 كيلوواط ساعة | يتطلب مراعاة التصميم لمدة 2-3 أيام غائمة أو ممطرة متتالية |
يمكن التعبير عن الحساب على النحو التالي:
سعة تخزين الطاقة = استهلاك الطاقة اليومي × حصة الاستهلاك الليلي ÷ عمق التفريغ × عامل احتياطي الطقس الغائم (1.0-1.3)
يمكن التحقق من عامل التكرار مقابل بيانات الأرصاد الجوية المحلية باستخدام وحدة نظام JRC PVGIS خارج الشبكة.
بالنسبة لبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LFP)، تبلغ قيمة تصميم عمق التفريغ النموذجي 90%. لا تحسب على افتراض 100% وزارة الدفاع، لأن هذا يمكن أن يضر بدورة الحياة.
دورة الحياة وجدول الاستبدال
يمكن تحقيق بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد 5000-8000 دورة عند عمق تفريغ 80%. بافتراض دورة شحن وتفريغ واحدة يوميًا، فإن هذا يتوافق مع حوالي 13-21 عامًا. وهذا أقصر من عمر الخدمة الاسمي البالغ 25 عامًا والمحدد عادةً للوحدات الكهروضوئية. ولذلك قد يتطلب تخزين الطاقة الاستبدال خلال دورة حياة النظام ولا ينبغي إغفاله في حسابات الاستثمار.
مطابقة مشروعك بواحدة من سلاسل المنتجات الستة
تتوفر محطات الطاقة الشمسية المتنقلة التابعة لشركة ZM-Besta في ست سلاسل طاقة، تغطي 20 كيلووات إلى 200 كيلووات، بإجمالي 24 طرازًا. المواصفات الرئيسية مذكورة أدناه.
| سلسلة | القدرة الكهروضوئية المثبتة | نوع الوحدة الكهروضوئية | الطاقة لكل وحدة | البصمة المنتشرة | وزن المنتج (باستثناء تخزين الطاقة) | تخزين الطاقة القياسي |
| 20 كيلوواط | 15-20 كيلو واط | N-نوع TOPCon | 690-720 واط | 33-39 م × 4 م | 3.8-4.3 طن | 40 كيلوواط ساعة |
| 56 كيلوواط | 40-56 كيلو واط | N-نوع TOPCon | 440-460 واط | 63-85 م × 6 م | 12.5-15 طن | 121 كيلوواط ساعة |
| 75 كيلوواط | 56-77 كيلو واط | N-نوع TOPCon | 440-460 واط | 63-85 م × 6 م | 12-15 طن | اختياري، كما هو مطلوب |
| 150 كيلوواط | 109-152 كيلو واط | N-نوع TOPCon | 510-530 واط | 70-96 م × 12 م | 33-36 طن | 261 كيلوواط ساعة |
| 175 كيلوواط | 133-175 كيلو واط | N-نوع TOPCon | 510-530 واط | 70-96 م × 12 م | 31-34.5 طن | اختياري، كما هو مطلوب |
| 200 كيلوواط | 148-204 كيلو واط | N-نوع TOPCon | 580-600 واط | 85-110 م × 12 م | 31-34 ر | اختياري، كما هو مطلوب |
المواصفات المشتركة عبر مجموعة المنتجات:
- زاوية التثبيت: 25 درجة
- زاوية الإطار المتضمنة: 130 درجة
- طلاء مجلفن بالغمس الساخن على الإطار: ≥55 ميكرومتر
- طلاء الزنك والألمنيوم والمغنيسيوم على قضبان التوجيه: ≥275 جم/م²
- وقت النشر: ≥30 دقيقة
- مقاومة الرياح بعد النشر: الصف 9
- مقاومة رذاذ الملح: ≥C5
- درجة حرارة التشغيل: -20 درجة مئوية إلى +50 درجة مئوية
- تصنيف الحماية في التكوين المحفوظ: IP55
- خرج العاكس الهجين: 380 فولت/400 فولت، ثلاث مراحل، أربع أسلاك
- التردد: 50/60 هرتز
أربعة أخطاء شائعة في التحجيم يجب تجنبها
ما عليك سوى إضافة تقييمات لوحة اسم المعدات
عادةً ما تؤدي إضافة الطاقة المقدرة لكل عنصر في قائمة المعدات إلى تقدير مرتفع جدًا بنسبة 30% إلى 50%. لا تعمل جميع المعدات في وقت واحد، ويمكن أن يترجم الفرق مباشرة إلى تكاليف غير ضرورية للنظام.
تجاهل خسائر الإنتاج المرتبطة بدرجة الحرارة
في مناطق التعدين الصحراوية التي تبلغ درجات الحرارة المحيطة بها 45 درجة مئوية، يمكن أن تتجاوز درجات حرارة الألواح الخلفية للوحدات الكهروضوئية 70 درجة مئوية، مما يقلل الإنتاج بنسبة 15٪ تقريبًا. يمكن أن يؤدي تغيير حجم النظام بناءً على التصنيف القياسي عند 25 درجة مئوية إلى إنتاج فعلي أقل من المتوقع.
تحديد حجم تخزين الطاقة لحمل الذروة
يمثل تخزين الطاقة نسبة كبيرة من إجمالي تكلفة النظام. إن تحديد حجم التخزين وفقًا لذروة الطاقة يعني الدفع مقابل سعة تخزينية ليوم كامل لتغطية الذروة التي قد تحدث لمدة ساعتين فقط. النهج الصحيح هو تحديد حجم التخزين بناءً على استهلاك الطاقة ليلاً.
تطل على متطلبات النقل والرفع
تتطلب المعدات ذات المساحة المنشورة التي تبلغ 110 م × 12 م ووزن 34 طنًا إجراء فحوصات مسبقة لطرق الوصول إلى الموقع، ونصف قطر الدوران، وقدرة رفع الرافعة. غالبًا ما تكون الطرق المؤقتة في مواقع التعدين مصممة للمركبات الخفيفة. إذا تم التغاضي عن متطلبات وصول المركبات الثقيلة وتفريغها، فقد تصل المعدات إلى الموقع ولكن يكون من المستحيل تفريغها.
الأسئلة المتداولة
س1: ما هي كمية الكهرباء التي يمكن لمحطة طاقة شمسية متنقلة بقدرة 20 كيلو وات توليدها يوميًا؟
ويعتمد التوليد على الظروف الشمسية المحلية. بافتراض أن 4.5 ساعة ذروة مشمسة وكفاءة النظام تبلغ 0.75-0.8، فإن كل 1 كيلوواط من السعة الكهروضوئية المركبة تولد حوالي 3.4-3.6 كيلوواط ساعة يوميًا. وبالتالي فإن نظام 20 كيلوواط سيولد ما يقرب من 68-72 كيلوواط ساعة / يوم. في المناطق التي تبلغ ذروة ساعات الشمس فيها 5.5 ساعة، قد يصل التوليد اليومي إلى حوالي 85 كيلووات في الساعة. ويمكن الاستعلام عن PVOUT المحلي الفعلي عن طريق الإحداثيات في الأطلس الشمسي العالمي.
س2: هل يمكن للنظام تشغيل الأحمال التي يحركها المحرك مباشرة؟
نعم، ولكن يجب حساب تيار البدء. يمكن للمحرك التعريفي بقدرة 22 كيلووات الذي يستخدم التشغيل المباشر على الخط أن يسحب تيارًا لحظيًا قدره 110-150 أمبير. يجب أن يتمتع العاكس بقدرة كافية على التحميل الزائد للتعامل مع هذا الطلب. بالنسبة للمحركات عالية الطاقة، يوصى باستخدام محرك تشغيل ناعم أو محرك التردد المتغير (VFD) لتقليل تيار البدء والتدفق الكهربائي المرتبط به.
س3: هل يمكن للنظام أن يعمل بدون تخزين الطاقة؟
نعم. بالنسبة للتطبيقات التي تستهلك الكهرباء بشكل أساسي خلال النهار، مثل محطات الضخ وعمليات التكسير، قد يعمل النظام بدون تخزين الطاقة، حيث يقوم العاكس بتزويد الطاقة استجابةً للحمل. ومع ذلك، فإن التطبيقات التي تتطلب طاقة احتياطية في الليل أو أثناء الطقس الغائم تحتاج إلى تخزين الطاقة.
س4: هل يمكن توسيع النظام؟
يدعم التصميم المعياري توسيع السعة عن طريق إضافة وحدات إضافية وربطها بالتوازي. قبل التوسيع، تحقق من الحد الأقصى المسموح به لعدد الوحدات المتوازية للعاكس وسعة نقطة الاتصال. قد لا تكون إضافة القدرة الكهروضوئية وحدها دون تحديث نظام التوزيع الكهربائي كافية.
س 5: ما هي المدة التي يمكن أن تعمل فيها المعدات في بيئة مليئة بالأملاح؟
يتم تحديد مجموعة المنتجات بتصنيف مقاومة لرذاذ الملح يبلغ ≥C5 وطلاء إطار مجلفن بالغمس الساخن يبلغ ≥55 ميكرومتر. بموجب تصنيفات التآكل ISO 12944، يشير C5-M إلى البيئات البحرية شديدة التآكل، بما في ذلك بعض المواقع الساحلية على بعد 500 متر من البحر. ومع مستوى الحماية هذا وعمليات الفحص المنتظمة، قد يدعم النظام فترة خدمة تزيد عن 15 عامًا. لا يزال عمر الخدمة الفعلي يعتمد على ظروف التآكل الخاصة بالموقع وتكرار الصيانة.
الاتصال: info@xzbesta.com
