دليل استقلال الطاقة المنزلية: محولات تخزين الطاقة خارج الشبكة

جدول المحتويات

بالنسبة لأولئك الذين يسعون إلى الاستقلال في مجال الطاقة في المناطق ذات إمدادات الطاقة غير المستقرة أو المواقع النائية، خارج الشبكة أنظمة تخزين الطاقة حل مثالي. في سلسلة تخزين الطاقة الكهروضوئية بأكملها، إذا كانت بطاريات تخزين الطاقة هي "مستودع الوقود"، فإن عاكس تخزين الطاقة هو "دماغ" و"قلب" النظام، المسؤول عن تحويل الطاقة، والجدولة، واستقرار النظام.

إن فهم مبادئ العمل والأداء الأساسي للمحولات الكهربائية خارج الشبكة أمر بالغ الأهمية لضمان التشغيل الآمن والفعال وطويل الأمد لنظام الطاقة المنزلي الخاص بك.

الفصل الأول: الأدوار الأساسية وتصنيف العاكسات خارج الشبكة

1.1 دور العاكسات "الثلاثة في واحد"

العاكس هو المحور الأساسي لـ نظام الطاقة الكهروضوئية، يلعب ثلاثة أدوار رئيسية:

تحويل الطاقة: تحويل التيار المستمر (DC) الذي تولدها الألواح الشمسية أو الذي يتم إطلاقه من بطاريات تخزين الطاقة إلى تيار متناوب قياسي (AC) يمكن للأجهزة المنزلية استخدامه.

دماغ النظام: باستخدام معالج إشارة رقمية (DSP) واستراتيجية التحكم في ردود الفعل ثنائية الحلقة، فإنه يراقب وينظم جهد الخرج والتردد في الوقت الحقيقي لضمان جودة الطاقة المستقرة.

إمداد الطاقة المستقل: الوظيفة الأساسية للمحولات غير المتصلة بالشبكة هي إنشاء شبكة صغيرة وصيانتها بشكل مستقل، وهي مناسبة بشكل خاص للمناطق التي لا تحتوي على كهرباء، أو المناطق التي تعاني من انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي، أو كمصدر طاقة احتياطي للطوارئ.

1.2 ثلاثة أنواع رئيسية من العاكسات السكنية

في التطبيقات السكنية، يتم تصنيف العاكسات بشكل أساسي إلى الفئات الثلاث التالية بناءً على ما إذا كانت متصلة بشبكة الطاقة:

يكتب	الميزات الأساسية	السيناريوهات القابلة للتطبيق
عاكس خارج الشبكة	وظيفته الأساسية هي توفير طاقة مستقلة. فهو يحول طاقة التيار المستمر من البطارية إلى طاقة تيار متردد لتزويد الحمل، دون الاعتماد على شبكة كهرباء خارجية.	مناطق بدون كهرباء ومحطات اتصالات وجزر ومناطق تعاني من انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي وتسعى إلى الاستقلال الكامل.
عاكس على الشبكة	يجب توصيله بشبكة الكهرباء؛ في حال عدم توصيله بالشبكة، سيتوقف تلقائيًا. لا يحتوي على مصدر طاقة احتياطي.	في الحالات التي تتوفر فيها شبكة كهرباء مستقرة ويكون الهدف هو "توليد الكهرباء للاستهلاك الذاتي وبيع الكهرباء الفائضة إلى الشبكة".
عاكس هجين	يتمتع بإمكانيات الاتصال بالشبكة وخارجها. ويمكنه التبديل تلقائيًا إلى مصدر طاقة من بطارية خارج الشبكة عند انقطاعها.	في الحالات التي تكون فيها شبكة الطاقة غير مستقرة، هناك حاجة إلى إمداد مستمر بالطاقة، وهناك رغبة في توصيل الطاقة الكهروضوئية الزائدة بالشبكة.

التوصية الرئيسية: بالنسبة للأسر التي تعاني من شبكات كهرباء غير مستقرة، عاكسات خارج الشبكة "إنها الخيار الأفضل لتحقيق التوازن بين التحكم في التكلفة وموثوقية مصدر الطاقة. تحديد الشاغلين الرئيسيين للمستخدمين: ""أمان" و "كم من الوقت يمكن استخدامه.”

الفصل الثاني: المكونات الأساسية والبنية التقنية للمحولات الكهربائية المستقلة عن الشبكة

أداء عالي عاكس خارج الشبكة هو نظام هندسي إلكتروني معقد، يتكون بشكل أساسي من الأجزاء الأساسية التالية:

2.1 بنية الدائرة المادية: مسار تحويل الطاقة

يقوم العاكس بتحويل طاقة التيار المستمر من البطارية إلى طاقة تيار متردد للاستخدام المنزلي، مما يتطلب مراحل متعددة من التحويل:

دائرة تحويل DC-DC (المرحلة الأمامية): تعمل على تعزيز أو خفض جهد التيار المستمر (على سبيل المثال، 48 فولت) من البطارية، استعدادًا للانعكاس اللاحق.

دائرة عاكس DC-AC (المرحلة الخلفية): تستخدم بنية عاكس الجسر الكامل، باستخدام تقنية SPWM ثنائية القطب (تعديل عرض النبضة للموجة الجيبية) لتوليد إشارات محرك، وتشكيل خرج موجة جيبية نقية عالية الجودة.

2.2 نظام التحكم الذكي: "عقل" الجدولة في الوقت الفعلي

نظام التحكم هو "عقل" العاكس، وهو المسؤول عن تنفيذ العديد من الخوارزميات عالية الأداء ووظائف الحماية:

التحكم الرقمي DSP: تستخدم العاكسات الحديثة بشكل شائع معالجات الإشارة الرقمية (DSPs) لتنفيذ استراتيجية التحكم في ردود الفعل ثنائية الحلقة عالية الدقة للجهد والتيار، مما يضمن الاستقرار المطلق لجهد الخرج والتردد.

تتبع MPPT: يُعد تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) أمرًا بالغ الأهمية لمحولات الطاقة الشمسية، إذ يُحسّن الطاقة المستخرجة من وحدات الطاقة الكهروضوئية إلى أقصى حد. دقة وسرعة MPPT العالية تُؤدي إلى توليد طاقة أعلى من نظام الطاقة الكهروضوئية.

2.3 أنظمة المساعدة والحماية

العزل الكهربائي: يمكن استخدام عزل تردد الطاقة (مقاوم للصدمات بدرجة كبيرة ولكنه ضخم) أو عزل التردد العالي (أصغر حجمًا وأكثر كفاءة) لتحسين سلامة النظام ومناعة التداخل.

دوائر الامتصاص/التخزين المؤقت: مثل دوائر امتصاص زينر، المستخدمة لامتصاص طفرات الجهد، وحماية أجهزة الطاقة الداخلية، وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI).

نظام التبريد: يستخدم عادةً مراوح مُتحكم بدرجة حرارتها للتبريد النشط، تُفعّل تلقائيًا عند وصول درجة الحرارة الداخلية إلى حدٍّ معين (مثل 50 درجة مئوية) لضمان عمل الأجهزة ضمن درجات حرارة آمنة. بالنسبة للبطارية، يُفضّل استخدام خلية واحدة عالية السعة متصلة على التوالي (مثل خلية 3.2 فولت 200 أمبير/ساعة متصلة على التوالي لتشكيل نظام 51.2 فولت). مقارنةً بالخلايا المتعددة صغيرة السعة المتصلة على التوازي، فإن هيكل الخلية الواحدة المتسلسلة أبسط، ويزيل مشكلة التيار المتداول بين الخلايا المتوازية، ويوفر اتساقًا واستقرارًا أفضل للنظام، ويتميز بتكاليف إنتاج أعلى واستغلال أفضل للمساحة.

الفصل 3: معايير الأداء الرئيسية واعتبارات الاختيار

عند اختيار عاكس خارج الشبكة، تحدد المعلمات الأساسية الخمسة التالية استقرار النظام واقتصاده:

نقاط الأداء الرئيسية	قررت…	كيف تحكم عند الشراء؟
1. جودة شكل الموجة الناتجة	هل يمكنه نقل جميع أنواع الأحمال بأمان وموثوقية؟	يجب اختيار عاكس موجة جيبية نقية. يمكن أن تؤدي الموجات الجيبية المعدلة إلى إتلاف الأحمال الحثية مثل مكيفات الهواء والثلاجات.
2. طاقة الخرج وطاقة الذروة	ما مقدار الحمل الذي يمكنه قيادته في نفس الوقت، وهل يمكنه بدء الأحمال من النوع المحرك؟	كلما زادت ذروة قدرة العاكس (سعة التحميل الزائد) مقارنةً بقوته المقدرة، زادت قدرته على تحمل صدمة بدء تشغيل المحركات. احسب أقصى قدرة بدء تشغيل لجهاز واحد في منزلك، مع مراعاة هامش ربح كافٍ.
3. كفاءة التحويل	نسبة طاقة البطارية التي يتم استغلالها بشكل فعال.	تتراوح الكفاءة عادةً بين 80% و90%. الكفاءة العالية تعني طاقة مهدرة أقل و يمكن أن يؤدي إلى تقصير وقت إمداد الطاقة الفعلي للنظام.
4. وقت التبديل (سعة UPS)	السرعة التي يتحول بها العاكس إلى طاقة البطارية عند فشل شبكة الطاقة.	يمكن لمحولات الطاقة عالية الجودة (المزوّدة بخاصية UPS) التبديل في أقل من ١٠ مللي ثانية. قد يؤدي تجاوز وقت التبديل (أكثر من ٢٥ مللي ثانية) إلى إعادة تشغيل الأجهزة الحساسة، مثل أجهزة الكمبيوتر والخوادم.
5. تصنيف الحماية (تصنيف IP)	قدرة غلاف المعدات على الحماية من الغبار والماء.	للتركيبات الخارجية أو في البيئات الرطبة، يُعدّ تصنيف IP65 أو أعلى ضروريًا، ولكن تكلفته مرتفعة نسبيًا. عادةً ما تُركّب العاكسات غير المتصلة بالشبكة في الداخل، لذا يمكنك اختيار منتج يناسب ميزانيتك.

الفصل الرابع: توصيات اختيار النظام المستقل عن الشبكة (قاعدة الخطوات الأربع)

عند شراء عاكس كهربائي سكني خارج الشبكة أو عاكس كهربائي مدمج داخل الشبكة وخارجها، يرجى اتباع الخطوات الأربع التالية لضمان أن يكون استثمارك يستحق العناء:

الخطوة 1: جرد الأحمال ومتطلبات الطاقة الدقيقة

القائمة: قم بإدراج جميع الأجهزة المخطط تشغيلها في وضع خارج الشبكة أو عند انقطاع التيار الكهربائي، وخاصة الأحمال الحثية عالية الطاقة مثل مكيفات الهواء ومضخات المياه.

حساب ذروة القدرة: اجمع القدرة المُصنّفة لجميع الأحمال، وحدد ذروة قدرة بدء التشغيل لأكبر جهاز مُنفرد. يجب أن تُلبي ذروة قدرة العاكس المُختارة هذا الحد الأقصى لشرط بدء التشغيل.

الخطوة الثانية: التركيز على الفوائد والكفاءة على المدى الطويل

الكفاءة أولاً: اختر المنتجات ذات الكفاءة الأعلى أو الكفاءة الأوروبية العالية لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة القيمة المخزنة في البطارية.

موجة جيبية نقية: تأكد من أن خرج العاكس هو "موجة جيبية نقية"، وهو شرط أساسي لضمان التشغيل العادي وحماية جميع الأجهزة المنزلية (خاصة الأجهزة الدقيقة).

الخطوة 3: التأكد من التوافق وبيئة التثبيت

مطابقة الجهد: يجب أن يكون جهد دخل العاكس (على سبيل المثال، 48 فولت) متوافقًا مع جهد مجموعة البطارية لديك؛ وإلا فلن يعمل النظام أو قد يتسبب في تلف الجهاز.

التقييم البيئي: اختر تصنيف الحماية المناسب (تصنيف IP) بناءً على موقع التركيب. العديد من عاكسات تخزين الطاقة السكنية تتمتع بتصنيف IP65، مما يسمح بالتركيب على الجدران الخارجية.

الخطوة 4: التكنولوجيا الذكية وضمان السلامة

المراقبة عن بعد: قم بإعطاء الأولوية للنماذج التي تدعم المراقبة عن بعد عبر Wi-Fi أو تطبيق الهاتف المحمول لمراقبة توليد الطاقة واستهلاكها وتخزينها في أي وقت وفي أي مكان.

حماية السلامة: تأكد من توفر وظائف حماية شاملة، مثل الحماية من الحمل الزائد، والحماية من ارتفاع درجة الحرارة، وحماية تحريض القوس الكهربائي المستمر (AFCI) على جانب التيار المستمر. هذه الوظائف هي "الضامن" لضمان تشغيل النظام بشكل آمن ومستقر. السلامة هي مفتاح تحقيق حرية حقيقية في استخدام الطاقة.

ملخص: تُعدّ محولات الطاقة المستقلة عن الشبكة الركيزة الاستراتيجية لتحقيق استقلالية الطاقة المنزلية. لا يؤثر اختيارها على استهلاك الكهرباء اليومي فحسب، بل يُحدد أيضًا السلامة طويلة الأمد والقيمة الاقتصادية لنظام تخزين الطاقة لديك. يُعدّ اختيار محول طاقة عالي الكفاءة بإخراج موجة جيبية نقية وإمكانية تحويل سريع (على مستوى UPS) خطوةً حاسمةً نحو استقلالية الطاقة.

كـ مزود حلول تخزين الطاقة المنزليةنحن في JNTech ملتزمون بتوفير منتجات طاقة فعّالة وصديقة للبيئة للمستخدمين حول العالم. نتمتع بخبرة واسعة في أنظمة تخزين الطاقة، ونوفر أنظمة إدارة طاقة ذكية وفعّالة للعائلات. نرحب بتواصلكم معنا لمزيد من النقاش.

زيادة عمر نظام الطاقة السكنية: تحليل متعمق لخلايا LFP وتركيب نظام إدارة البطاريات (BMS) وطوبولوجيا اقتران التيار المتردد/المستمرhttps://www.jntechenergy.com/increasing-residential-energy-system-lifespan-in-depth-analysis-of-lfp-cells-bms-composition-and-ac-dc-coupling-topology/

احصل على عرض أسعار أو اشترك معنا

اتصل بفريقنا للحصول على الأسعار أو الطلبات بالجملة أو فرص العمل.

اللغة الحالية

تغيير اللغة