كفاءة دورة الشحن والتفريغ (RTE)

كيف يتم قياسها وتوصيفها

تُقاس كفاءة دورة الشحن والتفريغ (RTE) عبر دورة مرجعية متماثلة كاملة (إعادة البطارية إلى حالة الشحن الابتدائية الدقيقة الخاصة بها) عند معدل شحن وتفريغ (C-Rate) محدد ودرجة حرارة محيطة محددة، ويجب دائماً بيان حدود القياس الخاصة بها:

• كفاءة RTE للخلية أو الحامل من تيار مستمر إلى تيار مستمر (DC-to-DC) (عادةً 92%–95% لبطاريات LFP عند 0.5C): تُقاس عند أطراف التيار المستمر (DC) لوحدة البطارية أو حامل البطاريات، وتلتقط فقط الجهد الزائد الكهروكيميائي وفواقد المقاومة الداخلية لقضبان التوزيع (busbars).
• كفاءة RTE للنظام من تيار متردد إلى تيار متردد (AC-to-AC) باستثناء الأحمال المساعدة (عادةً 88%–91%): تُقاس عند أطراف التيار المتردد (AC) ذات الجهد المنخفض أو الجهد المتوسط لنظام تحويل القدرة (PCS) ثنائي الاتجاه، وتشمل تمريرين عبر جسور ترانزستورات IGBT/SiC في العاكس (التقويم أثناء الشحن والعكس أثناء التفريغ، بنحو 96%–98.5% في كل اتجاه).
• صافي كفاءة RTE من تيار متردد إلى تيار متردد (AC-to-AC) عند نقطة الربط المشترك شاملاً الأحمال المساعدة (عادةً 84%–88%): يطرح الطاقة الطفيلية المستهلكة بواسطة مبردات التبريد السائل، ومراوح التكييف والتهوية (HVAC)، وإلكترونيات نظام إدارة البطارية (BMS)، ولوحات إخماد الحرائق، ومحولات رفع الجهد على مدار دورة مدتها 24 ساعة.

أهميتها عند التوريد من الصين

عند مراجعة العروض الفنية المقدمة من موردي الخلايا وأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) الصينيين، تصادف فرق المشتريات بانتظام أوراق بيانات تذكر كفاءة تبلغ 94% أو 95%. وفي جميع الحالات تقريباً، يمثل هذا الرقم كفاءة الخلية من جانب التيار المستمر (DC) عند معدل 0.25C أو 0.5C في مختبر بدرجة حرارة 25°C — وليس كفاءة التيار المتردد إلى التيار المتردد (AC-to-AC) المقاسة عند نقطة ربط المنشأة بالشبكة العامة. وكما هو موضح في كيفية نمذجة التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) للبطاريات والتخزين، فإن كفاءة دورة الشحن والتفريغ (RTE) والأحمال المساعدة تحكم بشكل مباشر بند تكلفة الشحن وصافي الكيلوواط-ساعة المسلمة في كل تدفق نقدي متعدد السنوات لأنظمة التخزين:

• كفاءة الحاوية الكاملة من تيار متردد إلى تيار متردد (87% RTE): في دراسة التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) لنظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) لميناء في الهند بقدرة 3 MWh، يطبق النموذج كفاءة دورة شحن وتفريغ للنظام من تيار متردد إلى تيار متردد تبلغ 87% عند معدل 0.5C عبر محطة في حاويات تجمع بطاريات LFP + نظام تحويل قدرة (PCS) ثنائي الاتجاه. فكل 1.00 kWh من إجمالي الطاقة المتداولة في الدورة ينتج 0.87 kWh من صافي خرج التيار المتردد (1,740 kWh/يوم صافٍ من إجمالي 2,000 kWh/يوم)، مما يشكل بشكل مباشر التكلفة المستوية للتخزين (LCOS).
• كفاءة الحامل/الخزانة للتيار المستمر والمقترنة (92% RTE): في دراسة التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) لنظام تخزين الطاقة (ESS) لمستشفى في الشرق الأوسط وأفريقيا بقدرة 3 MWh (بالإشارة إلى وحدات التيار المستمر CATL EnerC وBYD MC Cube ذات كفاءة DC RTE الاسمية البالغة 93%–95%)، يطبق النموذج المالي افتراضاً مقيداً لكفاءة دورة الشحن والتفريغ بنسبة 92%، مما يتطلب 1,013,587 kWh من طاقة الشحن السنوية من الشبكة لتسليم 930,750 kWh من الطاقة المفرغة في السنة 1.
• التأثير المباشر على هامش المراجحة السعرية: في دراسة التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) لتخزين البطاريات بقدرة 100 kWh لمتحف في جنوب أفريقيا، تؤدي كفاءة 92% RTE في دورة يومية بقدرة 90 kWh (بنسبة 90% عمق التفريغ (DoD)) إلى خفض صافي طاقة التيار المتردد المسلمة إلى 82.8 kWh/يوم (24,840 kWh/سنة عبر 300 دورة) بينما تتطلب 27,000 kWh/سنة من مدخلات الشحن — مما يوضح كيف أن فقدان 8% من الطاقة في دورة الشحن والتفريغ يستهلك كامل فرق السعر الإجمالي تقريباً في تعرفة وقت الاستخدام (TOU) عندما تكون تعريفات خارج الذروة والذروة متقاربة.

ما يجب تأكيده قبل الشراء

• مطالبة المورد الصيني ببيان ما إذا كانت كفاءة RTE المذكورة مقاسة من تيار مستمر إلى تيار مستمر (DC-to-DC) عند حامل البطاريات أو من تيار متردد إلى تيار متردد (AC-to-AC) عند أطراف خرج نظام تحويل القدرة (PCS)، وعند أي معدل شحن وتفريغ (0.25C أو 0.5C أو 1C).
• طلب جدول منفصل لاستهلاك الطاقة المساعدة (بوحدة kWh/يوم عند درجات حرارة محيطة 25°C و35°C و45°C) لمبرد التبريد السائل أو وحدة التكييف والتهوية (HVAC) الخاصة بالحاوية.
• تضمين كل من فواقد التحويل في نظام تحويل القدرة (PCS) والأحمال الطفيلية للمبرد/التكييف (HVAC) عند نمذجة تكاليف كهرباء الشحن السنوية والتكلفة المستوية للتخزين (LCOS).