ما هوIالصناعية وCإعلان تجاريEالطاقةSالتخزين وCشائعBالسياحةMنماذج

Iتخزين الطاقة الصناعية والتجارية

يشير مصطلح "تخزين الطاقة الصناعية والتجارية" إلى أنظمة تخزين الطاقة المستخدمة في المنشآت الصناعية أو التجارية.

من وجهة نظر المستخدمين النهائيين، يمكن تصنيف تخزين الطاقة إلى ثلاثة أنواع: تخزين الطاقة من جانب المولد، وتخزين الطاقة من جانب الشبكة، وتخزين الطاقة من جانب المستخدم. يُعرف تخزين الطاقة من جانب المولد وتخزين الطاقة من جانب الشبكة أيضًا بتخزين الطاقة قبل العداد أو التخزين بالجملة، بينما يُشار إلى تخزين الطاقة من جانب المستخدم بتخزين الطاقة بعد العداد. وينقسم تخزين الطاقة من جانب المستخدم إلى نوعين: تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، وتخزين الطاقة المنزلية. ويندرج تخزين الطاقة الصناعية والتجارية ضمن تخزين الطاقة من جانب المستخدم، حيث يخدم المنشآت الصناعية والتجارية. ويُستخدم تخزين الطاقة الصناعية والتجارية في بيئات متنوعة، تشمل المناطق الصناعية، والمراكز التجارية، ومراكز البيانات، ومحطات الاتصالات، والمباني الإدارية، والمستشفيات، والمدارس، والمباني السكنية.

من الناحية التقنية، يمكن تصنيف بنية أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية إلى نوعين: أنظمة التيار المستمر وأنظمة التيار المتردد. تستخدم أنظمة التيار المستمر عادةً أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المتكاملة، والتي تتكون من مكونات مختلفة مثل أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (التي تتألف أساسًا من وحدات كهروضوئية ووحدات تحكم)، وأنظمة توليد الطاقة وتخزينها (التي تشمل أساسًا حزم البطاريات، والمحولات ثنائية الاتجاه، وأنظمة إدارة البطاريات، مما يحقق التكامل بين توليد الطاقة الكهروضوئية وتخزينها)، وأنظمة إدارة الطاقة، وغيرها.

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي على الشحن المباشر لحزم البطاريات باستخدام طاقة التيار المستمر المولدة من الألواح الكهروضوئية عبر وحدات تحكم كهروضوئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة تيار مستمر عبر نظام تحويل الطاقة (PCS) لشحن حزمة البطاريات. عند الحاجة إلى الكهرباء من الحمل، تُطلق البطارية تيارًا، وتكون نقطة تجميع الطاقة عند طرف البطارية. من جهة أخرى، تتكون أنظمة الربط بالتيار المتردد من عدة مكونات، تشمل أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (التي تتكون أساسًا من الألواح الكهروضوئية ومحولات متصلة بالشبكة)، وأنظمة تخزين الطاقة (التي تشمل أساسًا حزم البطاريات، ونظام تحويل الطاقة، ونظام إدارة البطاريات، وما إلى ذلك)، ونظام إدارة الطاقة، وغيرها.

تعتمد آلية التشغيل الأساسية على تحويل الطاقة المستمرة (DC) المولدة من الألواح الكهروضوئية إلى طاقة متناوبة (AC) عبر محولات متصلة بالشبكة، والتي يمكن تزويدها مباشرةً بالشبكة أو الأحمال الكهربائية. كما يمكن تحويلها إلى طاقة مستمرة عبر نظام تحويل الطاقة (PCS) وشحنها في حزمة البطاريات. في هذه المرحلة، تكون نقطة تجميع الطاقة عند طرف التيار المتناوب. تتميز أنظمة الربط بالتيار المستمر بفعاليتها من حيث التكلفة ومرونتها، مما يجعلها مناسبة للحالات التي يستهلك فيها المستخدمون كهرباء أقل خلال النهار وأكثر في الليل. في المقابل، تتميز أنظمة الربط بالتيار المتناوب بتكاليف أعلى ومرونة أقل، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي توجد بها أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بالفعل، أو حيث يستهلك المستخدمون كهرباء أكثر خلال النهار وأقل في الليل.

بشكل عام، يمكن لبنية أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية أن تعمل بشكل مستقل عن شبكة الطاقة الرئيسية وتشكل شبكة صغيرة لتوليد الطاقة الكهروضوئية وتخزين البطاريات.

ثانياً: المراجحة في وادي بيك

تعد عملية المراجحة بين الذروة والوادي نموذجًا شائع الاستخدام لتحقيق الإيرادات في مجال تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، وتتضمن الشحن من الشبكة بأسعار كهرباء منخفضة والتفريغ بأسعار كهرباء مرتفعة.

بالنظر إلى الصين كمثال، فإن قطاعاتها الصناعية والتجارية تطبق عادةً سياسات تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام وسياسات تسعير الكهرباء في أوقات الذروة. فعلى سبيل المثال، في منطقة شنغهاي، أصدرت لجنة التنمية والإصلاح في شنغهاي إشعارًا لتعزيز آلية تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام في المدينة (لجنة التنمية والإصلاح في شنغهاي [2022] رقم 50). ووفقًا للإشعار:

بالنسبة للأغراض الصناعية والتجارية العامة، وكذلك استهلاك الكهرباء من جزأين والاستهلاك الصناعي الكبير من جزأين، فإن فترة الذروة تكون من الساعة 19:00 إلى الساعة 21:00 في فصل الشتاء (يناير وديسمبر) ومن الساعة 12:00 إلى الساعة 14:00 في فصل الصيف (يوليو وأغسطس).

خلال فترات ذروة الاستهلاك في الصيف (يوليو، أغسطس، سبتمبر) والشتاء (يناير، ديسمبر)، ترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 80% مقارنةً بالسعر الثابت. في المقابل، خلال فترات انخفاض الاستهلاك، تنخفض أسعار الكهرباء بنسبة 60% مقارنةً بالسعر الثابت. بالإضافة إلى ذلك، خلال فترات ذروة الاستهلاك، ترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 25% مقارنةً بسعر الذروة.

في الأشهر الأخرى خلال فترات الذروة، سترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 60% بناءً على السعر الثابت، بينما خلال فترات الركود، ستنخفض الأسعار بنسبة 50% بناءً على السعر الثابت.

بالنسبة لاستهلاك الكهرباء في القطاعات الصناعية والتجارية وغيرها من القطاعات ذات النظام الواحد، يتم التمييز بين ساعات الذروة وساعات الركود فقط دون تقسيم ساعات الذروة. خلال فترات الذروة في الصيف (يوليو، أغسطس، سبتمبر) والشتاء (يناير، ديسمبر)، ترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 20% من السعر الثابت، بينما تنخفض خلال فترات الركود بنسبة 45% من السعر الثابت. في الأشهر الأخرى، ترتفع أسعار الكهرباء خلال ساعات الذروة بنسبة 17% من السعر الثابت، بينما تنخفض خلال فترات الركود بنسبة 45% من السعر الثابت.

تستفيد أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية من هيكل التسعير هذا عن طريق شراء الكهرباء بأسعار منخفضة خلال ساعات انخفاض الطلب وتزويد الأحمال بها خلال ساعات الذروة أو فترات ارتفاع أسعار الكهرباء. تساعد هذه الممارسة على خفض نفقات الكهرباء للمؤسسات.

3. تحويل الطاقة الزمنية

يتضمن "تغيير توقيت الطاقة" تعديل توقيت استهلاك الكهرباء من خلال تخزين الطاقة لتخفيف ذروة الطلب وسد فترات انخفاضه. عند استخدام معدات توليد الطاقة مثل الخلايا الكهروضوئية، قد يؤدي عدم التوافق بين منحنى التوليد ومنحنى استهلاك الطاقة إلى حالات يبيع فيها المستخدمون فائض الكهرباء للشبكة بأسعار منخفضة أو يشترون الكهرباء منها بأسعار مرتفعة.

ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن للمستخدمين شحن البطارية خلال فترات انخفاض استهلاك الكهرباء وتفريغ الطاقة المخزنة خلال فترات ذروة الاستهلاك. تهدف هذه الاستراتيجية إلى تحقيق أقصى قدر من الفوائد الاقتصادية وتقليل انبعاثات الكربون للشركات. بالإضافة إلى ذلك، يُعتبر تخزين فائض طاقة الرياح والطاقة الشمسية من مصادر متجددة لاستخدامها لاحقًا خلال فترات ذروة الطلب ممارسةً فعّالة لإدارة الطاقة.

لا يتطلب تغيير وقت الطاقة متطلبات صارمة فيما يتعلق بجداول الشحن والتفريغ، كما أن معايير الطاقة لهذه العمليات مرنة نسبيًا، مما يجعلها حلاً متعدد الاستخدامات مع تردد عالٍ للتطبيق.

رابعاً.نماذج الأعمال الشائعة لتخزين الطاقة الصناعية والتجارية

1.موضوعIمتورط

كما ذكرنا سابقاً، يكمن جوهر تخزين الطاقة الصناعية والتجارية في استخدام مرافق وخدمات تخزين الطاقة، وتحقيق فوائد تخزين الطاقة من خلال استغلال فروق ذروة الطلب وتقلباته، وغيرها من الأساليب. وتشمل الجهات الفاعلة الرئيسية في هذه السلسلة: مُورِّد المعدات، ومُورِّد خدمات الطاقة، والجهة المُموِّلة والمُؤجِّرة، والمستخدم.

2.شائعBالسياحةMنماذج

توجد حاليًا أربعة نماذج أعمال شائعة لتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، وهي: نموذج "الاستثمار الذاتي للمستخدم"، ونموذج "التأجير البحت"، ونموذج "إدارة الطاقة التعاقدية"، ونموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي". وقد لخصنا ذلك على النحو التالي:

(1)Use Iالاستثمار

في نموذج الاستثمار الذاتي للمستخدم، يقوم المستخدم بشراء وتركيب أنظمة تخزين الطاقة بنفسه للاستفادة من مزاياها، لا سيما من خلال استغلال فروق الطاقة بين فترات الذروة والانخفاض. في هذا النموذج، ورغم قدرة المستخدم على خفض استهلاك الطاقة في فترات الذروة والانخفاض، وبالتالي تقليل تكاليف الكهرباء، إلا أنه لا يزال يتحمل تكلفة الاستثمار الأولي ونفقات التشغيل والصيانة اليومية. يوضح الشكل التالي نموذج العمل:

(2) نقيلالتيسير

في نموذج التأجير البحت، لا يحتاج المستخدم إلى شراء مرافق تخزين الطاقة بنفسه، بل يكفيه استئجارها من مُورّد المعدات ودفع الرسوم المقررة. ويُقدّم مُورّد المعدات خدمات الإنشاء والتشغيل والصيانة للمستخدم، ويستفيد المستخدم من عائدات تخزين الطاقة الناتجة عن ذلك. يوضح الشكل التالي نموذج العمل:

(3) إدارة الطاقة التعاقدية

في إطار نموذج إدارة الطاقة التعاقدي، يستثمر مزود خدمة الطاقة في شراء مرافق تخزين الطاقة ويقدمها للمستخدمين على شكل خدمات طاقة. ويتقاسم مزود خدمة الطاقة والمستخدم فوائد تخزين الطاقة وفقًا لاتفاق مسبق (يشمل تقاسم الأرباح، وخصومات على أسعار الكهرباء، وما إلى ذلك)، أي باستخدام نظام محطة تخزين الطاقة لتخزين الطاقة الكهربائية خلال فترات انخفاض أو استقرار أسعار الكهرباء، ثم تزويد أحمال المستخدم بالطاقة خلال فترات ذروة أسعار الكهرباء. بعد ذلك، يتقاسم المستخدم ومزود خدمة الطاقة فوائد تخزين الطاقة بنسبة متفق عليها. وبالمقارنة مع نموذج الاستثمار الذاتي للمستخدم، يُدخل هذا النموذج مزودي خدمات الطاقة الذين يقدمون خدمات تخزين الطاقة المقابلة. ويلعب مزودو خدمات الطاقة دور المستثمرين في نموذج إدارة الطاقة التعاقدي، مما يقلل إلى حد ما من ضغط الاستثمار على المستخدمين. وفيما يلي مخطط نموذج العمل:

(4) إدارة الطاقة التعاقدية + التمويل والتأجير

يشير نموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي" إلى إدخال جهة تأجير تمويلي كمؤجر لمرافق تخزين الطاقة و/أو خدمات الطاقة ضمن نموذج إدارة الطاقة التعاقدية. وبالمقارنة مع نموذج إدارة الطاقة التعاقدية، فإن إدخال جهات التأجير التمويلي لشراء مرافق تخزين الطاقة يقلل بشكل كبير من الضغط المالي على مزودي خدمات الطاقة، مما يُمكّنهم من التركيز بشكل أفضل على خدمات إدارة الطاقة التعاقدية.

يُعدّ نموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي" نموذجاً معقداً نسبياً ويتضمن نماذج فرعية متعددة. فعلى سبيل المثال، يتمثل أحد النماذج الفرعية الشائعة في حصول مزود خدمة الطاقة على مرافق تخزين الطاقة من مُورّد المعدات أولاً، ثم يقوم طرف التأجير التمويلي باختيار وشراء مرافق تخزين الطاقة وفقاً لاتفاقيته مع المستخدم، ثم يقوم بتأجيرها له.

خلال فترة الإيجار، تعود ملكية مرافق تخزين الطاقة إلى جهة التمويل والتأجير، ويحق للمستخدم استخدامها. بعد انتهاء مدة الإيجار، يصبح للمستخدم الحق في ملكية مرافق تخزين الطاقة. يقدم مزود خدمات الطاقة بشكل أساسي خدمات إنشاء وتشغيل وصيانة مرافق تخزين الطاقة للمستخدمين، ويحصل على مقابل مادي من جهة التمويل والتأجير مقابل بيع المعدات وتشغيلها. يوضح الشكل التالي نموذج العمل:

بخلاف نموذج التمويل الأولي السابق، يستثمر الطرف الممول للتأجير مباشرةً في مزود خدمة الطاقة، بدلاً من المستخدم، وذلك في نموذج التمويل الأولي الآخر. وبالتحديد، يقوم الطرف الممول للتأجير باختيار وشراء مرافق تخزين الطاقة من مورد المعدات وفقًا لاتفاقيته مع مزود خدمة الطاقة، ثم يقوم بتأجير هذه المرافق لمزود خدمة الطاقة.

يمكن لمزود خدمة الطاقة استخدام مرافق تخزين الطاقة هذه لتوفير خدمات الطاقة للمستخدمين، ومشاركة فوائد تخزين الطاقة معهم بنسبة متفق عليها، ثم سداد جزء من هذه الفوائد للجهة الممولة المؤجرة. بعد انتهاء مدة الإيجار، يصبح مزود خدمة الطاقة مالكًا لمرفق تخزين الطاقة. يوضح الشكل التالي نموذج العمل:

V. اتفاقيات الأعمال المشتركة

في النموذج الذي تمت مناقشته، تم تحديد بروتوكولات العمل الأساسية والجوانب ذات الصلة على النحو التالي:

1.اتفاقية إطار التعاون:

يجوز للجهات إبرام اتفاقية إطارية للتعاون لتحديد إطار عمل للتعاون. على سبيل المثال، في نموذج إدارة الطاقة التعاقدي، يمكن لمزود خدمة الطاقة توقيع مثل هذه الاتفاقية مع مزود المعدات، لتحديد المسؤوليات مثل إنشاء وتشغيل نظام تخزين الطاقة.

2.اتفاقية إدارة الطاقة لأنظمة تخزين الطاقة:

ينطبق هذا الاتفاق عادةً على نموذج إدارة الطاقة التعاقدية ونموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي". ويتضمن تقديم خدمات إدارة الطاقة من قِبل مزود خدمة الطاقة للمستخدم، مع ما يترتب على ذلك من فوائد للمستخدم. وتشمل المسؤوليات تحصيل المدفوعات من المستخدم والتعاون في تطوير المشروع، بينما يتولى مزود خدمة الطاقة التصميم والإنشاء والتشغيل.

3.اتفاقية بيع المعدات:

باستثناء نموذج التأجير البحت، تُعدّ اتفاقيات بيع المعدات أساسية في جميع نماذج تخزين الطاقة التجارية. فعلى سبيل المثال، في نموذج الاستثمار الذاتي للمستخدم، تُبرم اتفاقيات مع موردي المعدات لشراء وتركيب مرافق تخزين الطاقة. ويُعدّ ضمان الجودة والامتثال للمعايير وخدمات ما بعد البيع من الاعتبارات الحاسمة.

4.اتفاقية الخدمة الفنية:

يُبرم هذا الاتفاق عادةً مع مُورّد المعدات لتقديم خدمات فنية مثل تصميم النظام وتركيبه وتشغيله وصيانته. وتُعدّ متطلبات الخدمة الواضحة والامتثال للمعايير من الجوانب الأساسية التي يجب مراعاتها في اتفاقيات الخدمات الفنية.

5.اتفاقية تأجير المعدات:

في الحالات التي يحتفظ فيها مُورّدو المعدات بملكية مرافق تخزين الطاقة، يتم توقيع اتفاقيات تأجير المعدات بين المستخدمين والمورّدين. وتحدد هذه الاتفاقيات مسؤوليات المستخدمين فيما يتعلق بصيانة المرافق وضمان تشغيلها بشكل طبيعي.

6.اتفاقية تمويل الإيجار:

في نموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي"، يُبرم عادةً اتفاق تأجير تمويلي بين المستخدمين أو مزودي خدمات الطاقة وأطراف التأجير التمويلي. وينظم هذا الاتفاق شراء وتوفير مرافق تخزين الطاقة، وحقوق الملكية خلال مدة الإيجار وبعدها، بالإضافة إلى اعتبارات اختيار مرافق تخزين الطاقة المناسبة للمستخدمين المنزليين أو مزودي خدمات الطاقة.

VI. احتياطات خاصة لمقدمي خدمات الطاقة

يلعب مزودو خدمات الطاقة دورًا محوريًا في سلسلة تحقيق تخزين الطاقة الصناعية والتجارية والاستفادة من مزاياها. ويواجه هؤلاء المزودون عدة تحديات تتطلب عناية خاصة في مجال تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، مثل إعداد المشاريع، وتمويلها، وتوفير المعدات اللازمة، وتركيبها. وفيما يلي ملخص لهذه التحديات: