ما هوIالصناعية وCتجاريEالطاقةSالتخزين وCأومونBالأعمالMنماذج

I. تخزين الطاقة الصناعية والتجارية

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

من منظور المستخدمين النهائيين، يمكن تصنيف تخزين الطاقة إلى تخزين من جانب الطاقة، وتخزين من جانب الشبكة، وتخزين من جانب المستخدم. يُعرف تخزين الطاقة من جانب الطاقة والشبكة أيضًا بتخزين الطاقة قبل العداد أو التخزين بالجملة، بينما يُشار إلى تخزين الطاقة من جانب المستخدم بتخزين الطاقة بعد العداد. يمكن تقسيم تخزين الطاقة من جانب المستخدم أيضًا إلى تخزين الطاقة الصناعية والتجارية وتخزين الطاقة المنزلية. في جوهره، يندرج تخزين الطاقة الصناعية والتجارية ضمن تخزين الطاقة من جانب المستخدم، ويلبي احتياجات المنشآت الصناعية أو التجارية. يُستخدم تخزين الطاقة الصناعي والتجاري في بيئات متنوعة، بما في ذلك 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 اقتران التيار المستمر وأنظمة اقتران التيار المتردد. تستخدم أنظمة اقتران التيار المستمر عادةً أنظمة تخزين كهروضوئية متكاملة، تتكون من مكونات متنوعة، مثل أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (والتي تتكون أساسًا من وحدات ووحدات تحكم كهروضوئية)، وأنظمة توليد الطاقة بتخزين الطاقة (والتي تتضمن أساسًا مجموعات البطاريات، والمحولات ثنائية الاتجاه ("PCS")، وأنظمة إدارة البطاريات ("BMS")، مما يحقق تكامل توليد الطاقة الكهروضوئية وتخزينها)، وأنظمة إدارة الطاقة ("أنظمة EMS")، وغيرها.

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي على الشحن المباشر لمجموعات البطاريات بطاقة التيار المستمر التي تولدها الوحدات الكهروضوئية عبر وحدات التحكم الكهروضوئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة تيار مستمر عبر وحدات التحكم بالشحن (PCS) لشحن مجموعة البطاريات. عند وجود طلب على الكهرباء من الحمل، تُطلق البطارية تيارًا، وتكون نقطة تجميع الطاقة عند طرف البطارية. من ناحية أخرى، تتكون أنظمة اقتران التيار المتردد من عدة مكونات، بما في ذلك أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (والتي تتكون بشكل رئيسي من الوحدات الكهروضوئية والعاكسات المتصلة بالشبكة)، وأنظمة توليد الطاقة بتخزين الطاقة (والتي تشمل بشكل رئيسي مجموعات البطاريات، ووحدات التحكم بالشحن (PCS)، وأنظمة إدارة البطاريات (BMS)، وغيرها)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، وغيرها.

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي على تحويل طاقة التيار المستمر المُولّدة من الوحدات الكهروضوئية إلى طاقة تيار متردد عبر عاكسات متصلة بالشبكة، والتي يمكن إمدادها مباشرةً بالشبكة أو الأحمال الكهربائية. أو، يمكن تحويلها إلى طاقة تيار مستمر عبر وحدة التحكم بالتيار المستمر (PCS) وشحنها إلى حزمة البطاريات. في هذه المرحلة، تكون نقطة تجميع الطاقة عند طرف التيار المتردد. تتميز أنظمة توصيل التيار المستمر بفعاليتها من حيث التكلفة والمرونة، وهي مناسبة للحالات التي يستهلك فيها المستخدمون كهرباء أقل نهارًا وأكثر ليلًا. من ناحية أخرى، تتميز أنظمة توصيل التيار المتردد بارتفاع تكلفتها ومرونتها، وهي مثالية للتطبيقات التي تتوفر فيها أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بالفعل، أو حيث يستهلك المستخدمون كهرباء أكثر نهارًا وأقل ليلًا.

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

II. تحكيم وادي الذروة

تحكيم وادي الذروة هو نموذج إيرادات يستخدم بشكل شائع لتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، ويتضمن الشحن من الشبكة بأسعار كهرباء منخفضة والتفريغ بأسعار كهرباء مرتفعة.

في الصين، على سبيل المثال، عادةً ما تُطبّق قطاعاتها الصناعية والتجارية سياسات تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام وسياسات تسعير الكهرباء في أوقات الذروة. على سبيل المثال، في منطقة شنغهاي، أصدرت لجنة شنغهاي للتنمية والإصلاح إشعارًا لتعزيز آلية تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام في المدينة (لجنة شنغهاي للتنمية والإصلاح [2022] رقم 50). ووفقًا للإشعار:

بالنسبة للأغراض الصناعية والتجارية العامة، فضلاً عن استهلاك الكهرباء الصناعي الكبير المكون من جزأين والجزأين الآخرين، تكون فترة الذروة من الساعة 19:00 إلى 21:00 في الشتاء (يناير وديسمبر) ومن الساعة 12:00 إلى 14:00 في الصيف (يوليو وأغسطس).

خلال فترات الذروة الصيفية (يوليو، أغسطس، سبتمبر) والشتوية (يناير، ديسمبر)، سترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 80% بناءً على السعر الثابت. وفي المقابل، ستنخفض أسعار الكهرباء خلال فترات انخفاض الاستهلاك بنسبة 60% بناءً على السعر الثابت. كما سترتفع أسعار الكهرباء خلال فترات الذروة بنسبة 25% بناءً على سعر الذروة.

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

بالنسبة للاستهلاك العام للكهرباء في القطاع الصناعي والتجاري وغيرها من أنظمة الطاقة الأحادية، يُميّز بين ساعات الذروة وساعات الاعتدال فقط دون أي تقسيم إضافي لساعات الذروة. خلال فترات الذروة الصيفية (يوليو، أغسطس، سبتمبر) والشتوية (يناير، ديسمبر)، سترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 20% بناءً على السعر الثابت، بينما ستنخفض بنسبة 45% بناءً على السعر الثابت خلال فترات انخفاض الاستهلاك. في الأشهر الأخرى خلال ساعات الذروة، سترتفع أسعار الكهرباء بنسبة 17% بناءً على السعر الثابت، بينما ستنخفض بنسبة 45% بناءً على السعر الثابت خلال فترات انخفاض الاستهلاك.

تستفيد أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية من هيكل التسعير هذا بشراء الكهرباء بأسعار منخفضة خارج أوقات الذروة، وتزويدها للحمل خلال فترات الذروة أو فترات ارتفاع أسعار الكهرباء. تُسهم هذه الممارسة في خفض نفقات الكهرباء في الشركات.

الثالث. تحول الطاقة والوقت

يتضمن "تحويل وقت الطاقة" تعديل توقيت استهلاك الكهرباء من خلال تخزين الطاقة لتخفيف الطلب في أوقات الذروة وسد فترات انخفاض الطلب. عند استخدام معدات توليد الطاقة، مثل الخلايا الكهروضوئية، قد يؤدي عدم التوافق بين منحنى التوليد ومنحنى استهلاك الحمل إلى حالات يضطر فيها المستخدمون إما إلى بيع فائض الكهرباء إلى الشبكة بأسعار أقل أو شراء الكهرباء منها بأسعار أعلى.

لمعالجة هذه المشكلة، يُمكن للمستخدمين شحن البطارية خلال فترات انخفاض استهلاك الكهرباء وتفريغ الكهرباء المُخزّنة خلال فترات ذروة الاستهلاك. تهدف هذه الاستراتيجية إلى تعظيم الفوائد الاقتصادية وتقليل انبعاثات الكربون للشركات. إضافةً إلى ذلك، يُعدّ توفير فائض طاقة الرياح والطاقة الشمسية من المصادر المتجددة لاستخدامها لاحقًا خلال فترات ذروة الطلب ممارسةً لتحويل الطاقة.

لا توجد متطلبات صارمة لعملية تحويل الطاقة الزمنية فيما يتعلق بجداول الشحن والتفريغ، كما أن معلمات الطاقة لهذه العمليات مرنة نسبيًا، مما يجعلها حلاً متعدد الاستخدامات مع تكرار عالي للتطبيق.

الرابعنماذج الأعمال الشائعة لتخزين الطاقة الصناعية والتجارية

1.موضوعIمتورط

كما ذكرنا سابقًا، يكمن جوهر تخزين الطاقة الصناعي والتجاري في الاستفادة من مرافق وخدمات تخزين الطاقة، والحصول على فوائد تخزين الطاقة من خلال التحكيم في ذروة الوادي وغيرها من الطرق. وفي هذه السلسلة، يشمل المشاركون الرئيسيون: مزود المعدات، ومقدم خدمات الطاقة، وممول التأجير، والمستخدم.

2.شائعBالأعمالMنماذج

في الوقت الحالي، توجد أربعة نماذج أعمال شائعة لتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، وهي: نموذج "الاستثمار الذاتي للمستخدم"، ونموذج "التأجير المحض"، ونموذج "إدارة الطاقة التعاقدية"، ونموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي". وقد لخّصنا ذلك على النحو التالي:

(1)Use Iالاستثمار

في نموذج الاستثمار الذاتي للمستخدم، يشتري المستخدم أنظمة تخزين الطاقة ويُركّبها بنفسه للاستفادة من مزايا تخزين الطاقة، وذلك بشكل رئيسي من خلال تحكيم وادي الذروة. في هذا النموذج، على الرغم من قدرة المستخدم على تقليل استهلاك الطاقة بشكل مباشر، وتقليل تكاليف الكهرباء، إلا أنه لا يزال يتحمل تكلفة الاستثمار الأولية ونفقات التشغيل والصيانة اليومية. يوضح مخطط نموذج العمل ما يلي:

(2) نقيلتخفيف

في نموذج التأجير المحض، لا يحتاج المستخدم إلى شراء مرافق تخزين الطاقة بنفسه. ما عليه سوى استئجار مرافق تخزين الطاقة من مُورِّد المعدات ودفع الرسوم المقابلة. يُقدِّم مُورِّد المعدات خدمات البناء والتشغيل والصيانة للمستخدم، ويستفيد من إيرادات تخزين الطاقة الناتجة عن ذلك. مخطط نموذج العمل كما يلي:

(3) إدارة طاقة العقد

بموجب نموذج إدارة الطاقة التعاقدية، يستثمر مزود خدمات الطاقة في شراء مرافق تخزين الطاقة ويقدمها للمستخدمين على شكل خدمات طاقة. يتشارك مزود خدمات الطاقة والمستخدم فوائد تخزين الطاقة بطريقة متفق عليها (بما في ذلك تقاسم الأرباح، وخصومات أسعار الكهرباء، إلخ)، أي استخدام نظام محطة الطاقة لتخزين الطاقة الكهربائية خلال فترات انخفاض أسعار الكهرباء أو فترات الأسعار العادية، ثم تزويد أحمال المستخدم بالطاقة خلال فترات ذروة أسعار الكهرباء. بعد ذلك، يتشارك المستخدم ومزود خدمات الطاقة فوائد تخزين الطاقة بالنسب المتفق عليها. بالمقارنة مع نموذج الاستثمار الذاتي للمستخدم، يُقدم هذا النموذج مزودي خدمات الطاقة الذين يقدمون خدمات تخزين الطاقة المقابلة. يلعب مزودو خدمات الطاقة دور المستثمرين في نموذج إدارة الطاقة التعاقدية، مما يُخفف إلى حد ما من ضغط الاستثمار على المستخدمين. مخطط نموذج الأعمال كما يلي:

(4) إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي

يشير نموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي" إلى اعتماد طرف التأجير التمويلي كمؤجر لمرافق تخزين الطاقة و/أو خدمات الطاقة بموجب نموذج إدارة الطاقة التعاقدية. وبالمقارنة مع نموذج إدارة الطاقة التعاقدية، فإن اعتماد أطراف التأجير التمويلي لشراء مرافق تخزين الطاقة يُخفف الضغط المالي على مُقدمي خدمات الطاقة بشكل كبير، مما يُمكّنهم من التركيز بشكل أفضل على خدمات إدارة الطاقة التعاقدية.

نموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي" معقد نسبيًا، ويشتمل على نماذج فرعية متعددة. على سبيل المثال، أحد النماذج الفرعية الشائعة هو أن يحصل مزود خدمة الطاقة على مرافق تخزين الطاقة من مزود المعدات أولًا، ثم يقوم طرف التأجير التمويلي باختيار وشراء مرافق تخزين الطاقة وفقًا لاتفاقه مع المستخدم، ثم يؤجرها للمستخدم.

خلال فترة الإيجار، تكون ملكية مرافق تخزين الطاقة مملوكةً لجهة التأجير التمويلي، وللمستخدم حق استخدامها. بعد انتهاء مدة الإيجار، يمكن للمستخدم الحصول على ملكية مرافق تخزين الطاقة. يقدم مزود خدمات الطاقة بشكل رئيسي خدمات بناء وتشغيل وصيانة مرافق تخزين الطاقة للمستخدمين، ويمكنه الحصول على مقابل مالي من جهة التأجير التمويلي مقابل بيع المعدات وتشغيلها. يوضح مخطط نموذج العمل ما يلي:

بخلاف نموذج التمويل الأولي السابق، في نموذج التمويل الأولي الآخر، يستثمر طرف التأجير التمويلي مباشرةً في مُقدّم خدمات الطاقة، وليس في المستخدم. وتحديدًا، يختار طرف التأجير التمويلي ويشتري مرافق تخزين الطاقة من مُقدّم المعدات وفقًا لاتفاقه معه، ثم يؤجّرها له.

يمكن لمقدم خدمات الطاقة استخدام مرافق تخزين الطاقة هذه لتوفير خدمات الطاقة للمستخدمين، ومشاركة فوائد تخزين الطاقة معهم بنسبة متفق عليها، ثم سداد جزء من الفوائد للجهة المؤجرة للتمويل. بعد انتهاء مدة الإيجار، يستحوذ مقدم خدمات الطاقة على منشأة تخزين الطاقة. يوضح مخطط نموذج العمل ما يلي:

V. اتفاقيات الأعمال المشتركة

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

1.اتفاقية إطار التعاون:

يجوز للكيانات إبرام اتفاقية إطارية للتعاون لوضع إطار عمل للتعاون. على سبيل المثال، في نموذج إدارة الطاقة التعاقدي، يمكن لمقدم خدمات الطاقة توقيع اتفاقية كهذه مع مقدم المعدات، تحدد المسؤوليات، مثل بناء وتشغيل نظام تخزين الطاقة.

2.اتفاقية إدارة الطاقة لأنظمة تخزين الطاقة:

تنطبق هذه الاتفاقية عادةً على نموذج إدارة الطاقة التعاقدية ونموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي". وتتضمن تقديم خدمات إدارة الطاقة من قِبل مُقدِّم خدمات الطاقة للمستخدم، مع تحقيق فوائد مُقابلة له. وتشمل المسؤوليات دفعات من المستخدم والتعاون في تطوير المشروع، بينما يتولى مُقدِّم خدمات الطاقة التصميم والإنشاء والتشغيل.

3.اتفاقية بيع المعدات:

باستثناء نموذج التأجير المحض، تُعدّ اتفاقيات بيع المعدات ذات صلة بجميع نماذج تخزين الطاقة التجارية. على سبيل المثال، في نموذج الاستثمار الذاتي للمستخدم، تُبرم اتفاقيات مع موردي المعدات لشراء وتركيب مرافق تخزين الطاقة. ويُعدّ ضمان الجودة، والامتثال للمعايير، وخدمة ما بعد البيع من الاعتبارات الأساسية.

4.اتفاقية الخدمة الفنية:

تُوقّع هذه الاتفاقية عادةً مع مُورّد المعدات لتقديم خدمات فنية مثل تصميم النظام وتركيبه وتشغيله وصيانته. وتُعدّ متطلبات الخدمة الواضحة والامتثال للمعايير جوانب أساسية يجب مراعاتها في اتفاقيات الخدمات الفنية.

5.اتفاقية تأجير المعدات:

في الحالات التي يحتفظ فيها مُزوّدو المعدات بملكية مرافق تخزين الطاقة، تُوقّع اتفاقيات تأجير المعدات بين المستخدمين ومُزوّدي المعدات. تُحدّد هذه الاتفاقيات مسؤوليات المستخدمين في صيانة المرافق وضمان تشغيلها بشكل طبيعي.

6.اتفاقية التأجير التمويلي:

في نموذج "إدارة الطاقة التعاقدية + التأجير التمويلي"، عادةً ما تُبرم اتفاقية تأجير تمويلي بين المستخدمين أو مقدمي خدمات الطاقة وأطراف التأجير التمويلي. تُنظم هذه الاتفاقية شراء وتوفير مرافق تخزين الطاقة، وحقوق الملكية أثناء مدة الإيجار وبعدها، واعتبارات اختيار مرافق تخزين الطاقة المناسبة لمستخدمي المنازل أو مقدمي خدمات الطاقة.

VI. احتياطات خاصة لمقدمي خدمات الطاقة

يلعب مزودو خدمات الطاقة دورًا هامًا في سلسلة تحقيق تخزين الطاقة الصناعية والتجارية والاستفادة من فوائده. بالنسبة لمقدمي خدمات الطاقة، هناك سلسلة من القضايا التي تتطلب اهتمامًا خاصًا في مجال تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، مثل إعداد المشاريع، وتمويلها، وشراء المرافق وتركيبها. نذكر هذه القضايا بإيجاز كما يلي: