سانا انرژیSANA ENERGY

سیستم ذخیره انرژی (ESS): طراحی و اجرا برای خانه، تجارت و صنعت

سانا انرژی سیستم ذخیره انرژی باتری را برای منزل، کارخانه‌ها، مجموعه‌های تجاری و نیروگاه‌ها طراحی، تأمین و اجرا می‌کند؛ از یک باتری خانگی ۵ کیلووات‌ساعتی و کابینت ۲۶۱ کیلووات‌ساعتی تا سیستم‌های ۱ تا ۵ مگاوات‌ساعتی و سامانه‌های بزرگ‌تر که از موازی‌کردن آن‌ها ساخته می‌شوند.

سیستم ذخیره‌ساز انرژی کانتینری در محوطه صنعتی؛ تصویر مفهومی

سیستم ذخیره انرژی (ESS) چیست؟

سیستم ذخیره انرژی یا ESS (که در نوع باتری‌دار به آن BESS هم می‌گویند) مجموعه‌ای یکپارچه از باتری لیتیوم آهن فسفات (LFP)، سیستم مدیریت باتری (BMS)، مبدل دوطرفه توان (PCS) و سیستم مدیریت انرژی (EMS) است. این سیستم برق را در ساعات ارزان یا از تولید خورشیدی ذخیره می‌کند و در ساعات اوج، هنگام قطعی شبکه یا هر وقت لازم باشد تحویل می‌دهد.

در ایران، ذخیره‌ساز برای مصرف‌کننده صنعتی سه کار اصلی دارد: کم‌کردن هزینه برق ساعات اوج و دیماند، سرپا نگه‌داشتن خط تولید در خاموشی، و استفاده بیشتر از برق خورشیدی تولیدشده در خود سایت.

ظرفیت‌ها: از یک کابینت تا چند مگاوات‌ساعت

سیستم‌های ذخیره‌ساز تجاری و صنعتی ماژولار ساخته می‌شوند. کوچک‌ترین واحد یک کابینت ۲۶۱ کیلووات‌ساعتی است و ظرفیت‌های بالاتر از کنار هم گذاشتن همین واحدها یا کانتینرهای بزرگ‌تر به دست می‌آید؛ برای همین می‌توان پروژه را از ظرفیت کم شروع کرد و بعدها توسعه داد.

  1. 261 kWh

    کابینتی

    یک کابینت فضای باز با توان حدود ۱۲۵ کیلووات؛ مناسب کارگاه، ساختمان تجاری، پمپ‌بنزین و واحدهای کوچک صنعتی.

  2. ≈ 1 MWh

    چند کابینت موازی

    چهار کابینت ۲۶۱ کیلووات‌ساعتی در کنار هم حدود ۱٫۰۴ مگاوات‌ساعت ظرفیت می‌سازند؛ با امکان افزودن کابینت در آینده.

  3. 2–5 MWh

    کانتینری

    سیستم‌های ۲، ۳، ۴ و ۵ مگاوات‌ساعتی در کانتینر؛ پیش‌مونتاژ در کارخانه، با خنک‌کاری مایع و سامانه ایمنی یکپارچه.

  4. 20+ MWh

    سامانه‌های بزرگ‌مقیاس

    از موازی‌کردن کانتینرها ساخته می‌شود؛ مثلاً یک سامانه ۲۰ مگاوات‌ساعتی از چهار سیستم ۵ مگاوات‌ساعتی تشکیل می‌شود.

کابینتی یا کانتینری: مشخصات فنی معمول

کابینت ذخیره‌ساز انرژی کنار ساختمان صنعتی؛ تصویر مفهومی

ذخیره‌ساز کابینتی

برای ظرفیت‌های ۲۶۱ کیلووات‌ساعت تا حدود ۲ مگاوات‌ساعت. جای کمی می‌گیرد، کنار ساختمان نصب می‌شود و با افزودن کابینت، ظرفیت مرحله‌به‌مرحله بالا می‌رود.

سیستم ذخیره‌ساز انرژی کانتینری؛ تصویر مفهومی

ذخیره‌ساز کانتینری

برای ۲ تا ۵ مگاوات‌ساعت در هر کانتینر و سامانه‌های چند ده مگاوات‌ساعتی. هزینه هر کیلووات‌ساعت در این مقیاس پایین‌تر است و نصب در محل سریع انجام می‌شود.

مشخصهکابینت تجاری و صنعتیکانتینر ۲۰ فوت
ظرفیت انرژی۲۱۵ تا ۲۶۱ کیلووات‌ساعت۳٫۷ تا ۵ مگاوات‌ساعت (نسل جدید تا حدود ۶٫۹)
توان۱۰۰ تا ۱۳۷ کیلووات (حدود 0.5C)بسته به PCS؛ برای ۵ مگاوات‌ساعت حدود ۱٫۲۵ مگاوات (۴ ساعته) تا ۲٫۵ مگاوات (۲ ساعته)
سلول باتریLFP، ۳٫۲ ولت، ۳۱۴ آمپرساعتLFP، ۳٫۲ ولت، ۳۱۴ آمپرساعت
ولتاژ DCحدود ۶۵۰ تا ۹۴۰ ولتحدود ۱۰۴۰ تا ۱۵۰۰ ولت
اتصال AC۴۰۰ ولت سه‌فاز، PCS داخلیPCS جداگانه و ترانسفورماتور به شبکه فشار متوسط
خنک‌کاریمایع (اختلاف دمای سلول‌ها حدود ۳ درجه یا کمتر)مایع
درجه حفاظتIP55، فضای بازIP55، ضدخوردگی C4
بازده رفت و برگشتحدود ۹۰ تا ۹۱ درصد (سمت AC)حدود ۹۲ تا ۹۴ درصد
عمر سیکلی۸۰۰۰ سیکل و بیشتر۸۰۰۰ سیکل و بیشتر؛ نسل جدید بیش از ۱۲۰۰۰
ابعاد و وزنحدود ۱٫۴ × ۱٫۰ متر، ارتفاع حدود ۲٫۳ متر؛ ۲٫۵ تا ۲٫۸ تنکانتینر ۲۰ فوت (۶٫۱ × ۲٫۴ × ۲٫۹ متر)؛ ۴۰ تا ۴۳ تن
ایمنی و اطفای حریقاطفای آئروسل، دریچه تخلیه انفجار، آشکارساز دود و گازآشکارساز گاز قابل اشتعال، دود و حرارت، پنل تخلیه انفجار، اطفای آئروسل یا آب
دمای کار۳۰- تا ۵۰+ درجه سانتی‌گراد۳۰- تا ۵۰+ درجه سانتی‌گراد
استانداردهاIEC 62619، IEC 62477، UN38.3، UL 9540AUL 9540، UL 9540A، UL 1973، NFPA 855، IEC 62619
توسعه ظرفیتموازی‌سازی چند کابینت تا چند مگاوات‌ساعتموازی‌سازی کانتینرها؛ مثلاً ۴ × ۵ = ۲۰ مگاوات‌ساعت

این اعداد محدوده معمول هر کلاس از تجهیزات بر اساس دیتاشیت سازندگان مطرح بین‌المللی است و مشخصات دقیق هر پروژه، بسته به تجهیزات انتخاب‌شده، در پیشنهاد فنی اعلام می‌شود.

کاربردهای سیستم ذخیره انرژی

پیک‌سایی و کاهش دیماند

در لحظه‌های اوج مصرف، بخشی از بار از باتری تأمین می‌شود تا دیماند ثبت‌شده و هزینه آن پایین بماند.

جابه‌جایی مصرف بین ساعات تعرفه

باتری در ساعات کم‌باری شب با برق ارزان شارژ می‌شود و در ساعات اوج که برق گران‌تر است، مصرف را تأمین می‌کند.

برق پشتیبان در خاموشی

در قطعی برنامه‌ریزی‌شده یا ناگهانی شبکه، خط تولید و بارهای حیاتی بدون وقفه از باتری تغذیه می‌شوند.

ذخیره برق خورشیدی

تولید نیروگاه خورشیدی در ظهر ذخیره می‌شود و در بعدازظهر و شب، وقتی تابش نیست، به مصرف می‌رسد.

جایگزینی یا کمک به دیزل ژنراتور

دیزل فقط وقتی روشن می‌شود که واقعاً لازم است؛ مصرف سوخت، سروصدا و هزینه نگهداری کم می‌شود و نگرانی تأمین سوخت کمتر.

ریزشبکه و کیفیت توان

کار جزیره‌ای مستقل از شبکه، پشتیبانی ولتاژ و فرکانس و راه‌اندازی مجدد پس از خاموشی کامل (Black start).

اجزای یک سیستم ESS

باتری لیتیوم آهن فسفات (LFP)
شیمی رایج و ایمن ذخیره‌سازی ثابت؛ پایداری حرارتی بالا و چند هزار سیکل عمر. سلول‌های ۳۱۴ آمپرساعتی امروز استاندارد بازار هستند.
سیستم مدیریت باتری (BMS)
ولتاژ، جریان و دمای سلول‌ها را پایش و متعادل می‌کند و در شرایط غیرعادی، سیستم را قطع می‌کند.
مبدل دوطرفه توان (PCS)
برق AC شبکه را برای شارژ به DC و در زمان دشارژ برق DC باتری را به AC تبدیل می‌کند؛ توان خروجی سیستم را همین بخش تعیین می‌کند.
سیستم مدیریت انرژی (EMS)
مغز سیستم: تصمیم می‌گیرد کی شارژ و کی دشارژ شود، با خورشیدی و دیزل هماهنگ می‌شود و پایش از راه دور را ممکن می‌کند.
خنک‌کاری مایع
دمای سلول‌ها را یکنواخت نگه می‌دارد؛ برای تابستان‌های گرم ایران و عمر طولانی باتری تعیین‌کننده است.
ایمنی و اطفای حریق
آشکارسازی گاز، دود و حرارت، اطفای خودکار و دریچه تخلیه انفجار، مطابق رویکرد استانداردهای UL 9540A و NFPA 855.

مراحل طراحی و اجرا

  1. ۱

    امکان‌سنجی و تحلیل مصرف

    بررسی قبض‌ها، پروفیل بار، ساعات خاموشی و هدف پروژه: کاهش هزینه، برق پشتیبان یا هر دو.

  2. ۲

    تعیین ظرفیت و برآورد اقتصادی

    محاسبه توان (کیلووات) و انرژی (کیلووات‌ساعت) لازم، انتخاب کابینتی یا کانتینری و برآورد دوره بازگشت سرمایه.

  3. ۳

    طراحی مهندسی

    بازدید سایت، طراحی الکتریکی و حفاظت، جانمایی، فونداسیون و نحوه اتصال به تابلو یا شبکه فشار متوسط.

  4. ۴

    تأمین تجهیزات

    تأمین باتری، PCS، EMS و تجهیزات جانبی از برندهای معتبر، متناسب با طراحی.

  5. ۵

    نصب، تست و راه‌اندازی

    نصب و کابل‌کشی، تست‌های عملکرد و حفاظت، تنظیم EMS و آموزش بهره‌بردار.

  6. ۶

    پایش و پشتیبانی

    پایش از راه دور، سرویس دوره‌ای و پیگیری گارانتی تجهیزات پس از تحویل.

سیستم ذخیره انرژی خانگی: برای چه کسی و با چه ظرفیتی؟

ESS خانگی همان ایده را در مقیاس یک ساختمان اجرا می‌کند: اینورتر هیبرید یا آف‌گرید، باتری لیتیوم آهن فسفات و تابلوی حفاظتی. در حالت عادی برق شبکه به مصرف‌کننده‌ها می‌رسد و باتری شارژ می‌ماند؛ هنگام قطعی، سیستم بدون وقفه برق را از باتری می‌دهد. در صورت وجود پنل خورشیدی، مازاد روز هم در باتری ذخیره می‌شود.

ظرفیت از مصرف شب و بارهایی که باید در خاموشی روشن بمانند به دست می‌آید، نه از اندازه خانه. یخچال، روشنایی، اینترنت و چند بار سبک با ۵ کیلووات‌ساعت پوشش داده می‌شود؛ ساختمانی با کولر یا پمپ آب معمولاً به ۱۰ تا ۱۶ کیلووات‌ساعت نیاز دارد. نمونه اجراشده ما در ولنجک اینورتر ۶ کیلوواتی و باتری ۵ کیلووات‌ساعتی دیه است.

سیستم ذخیره انرژی یا دیزل ژنراتور؟

دیزل ژنراتور فقط وقتی بار دارد که روشن باشد و هر ساعت کار سوخت، سروصدا و سرویس دارد. سیستم ذخیره انرژی بی‌صدا و بدون سوخت است، در کسری از ثانیه جای شبکه را می‌گیرد و هر روز، نه فقط در خاموشی، هزینه برق ساعات اوج را کم می‌کند.

برای قطعی‌های طولانی که ظرفیت باتری کافی نیست، ترکیب این دو بهترین نتیجه را می‌دهد: باتری بار را می‌گیرد و دیزل فقط در بهترین نقطه کارکرد روشن می‌شود و باتری را شارژ می‌کند، که مصرف سوخت را کم می‌کند.

کیلووات یا کیلووات‌ساعت؛ ظرفیت درست چطور تعیین می‌شود؟

هر سیستم ذخیره‌ساز دو عدد دارد: توان (کیلووات) که می‌گوید در هر لحظه چه باری را می‌تواند بردارد، و انرژی (کیلووات‌ساعت) که می‌گوید این کار را چه مدت ادامه می‌دهد. نسبت این دو، مدت دشارژ را تعیین می‌کند؛ مثلاً سیستم ۵ مگاوات‌ساعتی با توان ۲٫۵ مگاوات، دو ساعت و با توان ۱٫۲۵ مگاوات، چهار ساعت کار می‌کند.

یک مثال: کارخانه‌ای می‌خواهد ۵۰۰ کیلووات از بار خود را در چهار ساعت اوج بعدازظهر از باتری تأمین کند. انرژی لازم ۲۰۰۰ کیلووات‌ساعت است و با در نظر گرفتن عمق دشارژ و تلفات، ظرفیت اسمی حدود ۲٫۲ مگاوات‌ساعت می‌شود؛ یعنی حدود ۹ کابینت ۲۶۱ کیلووات‌ساعتی یا یک سیستم کانتینری. عدد دقیق از پروفیل بار واقعی درمی‌آید، نه از حدس.

ذخیره‌ساز انرژی در شرایط برق ایران

در تابستان‌های اخیر، بسیاری از شهرک‌ها و واحدهای صنعتی با خاموشی برنامه‌ریزی‌شده یک یا چند روز در هفته روبه‌رو بوده‌اند و برق ساعات اوج هم با تعرفه بالاتر محاسبه می‌شود. ذخیره‌ساز باتری هر دو مشکل را هم‌زمان هدف می‌گیرد: در روزهای عادی هزینه اوج را کم می‌کند و در روز خاموشی، تولید را سرپا نگه می‌دارد.

در سطح شبکه هم ذخیره‌سازی جدی شده است؛ توانیر در سال ۱۴۰۵ استقرار ۳۰۰ مگاوات‌ساعت ذخیره‌ساز باتری در ۲۰ نقطه شبکه برق کشور را تصویب کرده است. در دمای بالای مناطق جنوبی، خنک‌کاری مایع، سایه‌بان و جانمایی درست در طراحی لحاظ می‌شود تا باتری در محدوده دمای مجاز کار کند.

پرسش‌های پرتکرار درباره ESS

سیستم ذخیره انرژی خانگی چقدر ظرفیت لازم دارد؟

بستگی به بارهایی دارد که باید در قطعی روشن بمانند و ساعات خاموشی. با ۵ کیلووات‌ساعت یخچال، روشنایی و اینترنت چند ساعت پوشش داده می‌شود؛ برای کولر یا پمپ آب معمولاً ۱۰ تا ۱۶ کیلووات‌ساعت لازم است. عدد دقیق را از فهرست بارهای شما حساب می‌کنیم.

تفاوت ESS و BESS چیست؟

ESS اصطلاح کلی سیستم ذخیره انرژی است و می‌تواند باتری، هوای فشرده یا مخزن آب باشد. BESS یعنی نوعی که با باتری کار می‌کند. در بازار برق ایران وقتی از ESS حرف زده می‌شود تقریباً همیشه منظور همین سیستم باتری لیتیومی است.

سیستم ESS چه فرقی با UPS دارد؟

یو‌پی‌اس برای چند دقیقه تا چند ده دقیقه برق اضطراری طراحی می‌شود و معمولاً بیکار منتظر قطعی می‌ماند. ESS برای ساعت‌ها دشارژ و چرخه روزانه طراحی شده است؛ هر روز هزینه برق را کم می‌کند و در قطعی هم برق پشتیبان می‌دهد.

برای یک کارخانه چه ظرفیتی لازم است؟

به باری که باید پوشش داده شود و مدت آن بستگی دارد. ظرفیت از ضرب توان در ساعت و با در نظر گرفتن عمق دشارژ و تلفات محاسبه می‌شود؛ مثلاً ۵۰۰ کیلووات به مدت چهار ساعت به حدود ۲٫۲ مگاوات‌ساعت ظرفیت اسمی نیاز دارد. محاسبه دقیق را با قبض و پروفیل بار شما انجام می‌دهیم.

ذخیره‌ساز کابینتی بهتر است یا کانتینری؟

تا حدود ۲ مگاوات‌ساعت، کابینت‌ها انعطاف بیشتری دارند و می‌توان مرحله‌به‌مرحله توسعه داد. از حدود ۲ مگاوات‌ساعت به بالا، کانتینر هزینه هر کیلووات‌ساعت و فضای نصب را کمتر می‌کند. پروژه‌های چند ده مگاوات‌ساعتی از موازی‌کردن کانتینرها ساخته می‌شوند.

عمر باتری LFP در سیستم ذخیره‌ساز چقدر است؟

باتری‌های LFP ذخیره‌ساز امروزی معمولاً برای ۸۰۰۰ سیکل و بیشتر طراحی می‌شوند؛ با یک سیکل در روز یعنی بیش از ۲۰ سال، به شرط کار در محدوده دمای مجاز که خنک‌کاری مایع آن را تأمین می‌کند.

ایمنی ذخیره‌ساز در برابر آتش چطور تأمین می‌شود؟

با چند لایه: شیمی LFP که پایداری حرارتی بالایی دارد، BMS که از شارژ و دمای غیرمجاز جلوگیری می‌کند، آشکارسازهای گاز، دود و حرارت، اطفای خودکار و دریچه تخلیه انفجار. سیستم‌های معتبر بر اساس UL 9540A و NFPA 855 آزمون و طراحی می‌شوند.

آیا ESS با نیروگاه خورشیدی موجود ترکیب می‌شود؟

بله. ذخیره‌ساز می‌تواند سمت AC به نیروگاه خورشیدی موجود اضافه شود و بدون تغییر اینورترهای فعلی، مازاد تولید ظهر را برای ساعات اوج نگه دارد.

در گرمای شدید جنوب کشور کار می‌کند؟

سیستم‌های خنک‌کاری مایع معمولاً تا دمای محیط ۵۰ درجه کار می‌کنند. در مناطق گرم، سایه‌بان، جانمایی و تهویه در طراحی لحاظ می‌شود تا باتری در محدوده دمای مجاز بماند.

قیمت سیستم ذخیره‌ساز انرژی چقدر است؟

قیمت به ظرفیت، توان، نوع کابینتی یا کانتینری و شرایط سایت بستگی دارد و در ظرفیت‌های بالاتر، هزینه هر کیلووات‌ساعت کمتر می‌شود. پس از تحلیل مصرف، پیشنهاد فنی و مالی همراه با برآورد دوره بازگشت سرمایه ارائه می‌کنیم.

راهنماهای تکمیلی درباره ESS

صفحات مرتبط

پروژه انرژی خود را با ما شروع کنید

درخواست مشاوره
تماسواتس‌اپمشاوره