مقدمه

در نیروگاه‌های خورشیدی هیبریدی خانگی و تجاری، توان تولیدی آرایه خورشیدی (pvP)، توان شارژ و دشارژ باتری (battP)، توان تبادلی با شبکه برق (GridP)، توان مصرفی بارها (LoadP) و در برخی سیستم‌ها، توان تولیدی دیزل‌ ژنراتور (GenP)، از طریق باس‌های DC یا AC با یکدیگر ارتباط دارند. با این ‌حال، وجود این منابع و مصرف‌کننده‌ها به ‌تنهایی تضمین ‌کننده پایداری عملکرد، بهره‌ وری اقتصادی و افزایش طول عمر تجهیزات نیست. سیستم مدیریت انرژی (Energy Management System – EMS) به ‌عنوان لایه کنترل نظارتی، وظیفه مدیریت و هماهنگی جریان توان میان بخش‌های مختلف سیستم را بر عهده دارد. بر خلاف کنترل ‌کننده‌های سطح پایین که وظایفی مانند تنظیم جریان و ولتاژ، اجرای الگوریتم ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) و تولید سیگنال‌های سوئیچینگ مبدل‌های قدرت را انجام می‌دهند، EMS بر تصمیم ‌گیری‌های کلان بهره ‌برداری تمرکز دارد. این سیستم با پایش پارامترهایی مانند وضعیت شبکه برق، تعرفه‌های انرژی، الگوی مصرف بار و محدودیت‌های عملیاتی باتری، راهبرد مناسب برای تأمین، ذخیره ‌سازی و تبادل انرژی را تعیین کرده و فرمان‌ها و مقادیر مرجع لازم را به کنترل ‌کننده‌های مبدل‌های قدرت ارسال می‌کند.

شکل 1 : اجزای اصلی یک سیستم خورشیدی هیبریدی

در این مقاله، ابتدا وظایف و منطق تصمیم‌ گیری EMS بررسی می‌شود. سپس، با معرفی برخی از راهبردهای مدیریت انرژی و اشاره به حالت‌های عملکردی اینورترهای هیبریدی برند Deye، نحوه مدیریت و توزیع انرژی میان بخش‌های مختلف سیستم در شرایط گوناگون بهره‌ برداری تشریح خواهد شد.

بخش اول : تبیین ساختار کنترلی اینورتر هیبریدی و جایگاه سیستم مدیریت باتری (BMS)

برای درک بهتر نحوه عملکرد EMS، ابتدا لازم است ساختار کنترلی اینورتر هیبریدی و نحوه تقسیم وظایف میان لایه‌های کنترل و سیستم‌های جانبی، به ‌ویژه سیستم مدیریت باتری بررسی شود.

لایه‌های کنترلی درون اینورتر

• کنترل سطح پایین (Low-Level Control): این سطح شامل حلقه‌های کنترلی سریع جریان و ولتاژ، اجرای الگوریتم MPPT برای آرایه خورشیدی و تولید سیگنال‌های سوئیچینگ PWM برای کلیدهای قدرت در مبدل‌های DC-DC و DC-AC است. وظیفه اصلی این لایه، تنظیم دقیق کمیت‌های الکتریکی و حفظ پایداری عملکرد مبدل‌ها با زمان پاسخ کوتاه، معمولاً در مقیاس میکروثانیه تا میلی‌ثانیه است.

• کنترل سطح بالا و نظارتی (High-Level Supervisory Control): EMS در این لایه قرار دارد و وظیفه آن تعیین راهبرد کلی بهره‌ برداری از منابع انرژی است. قابلیت‌هایی مانند زمان ‌بندی شارژ و دشارژ باتری (TOU)، مدیریت پیک مصرف (Peak Shaving)، تعیین اولویت تأمین انرژی از منابع مختلف و اعمال محدودیت بر توان دریافتی از شبکه یا تزریقی به آن، در این سطح مدیریت می‌شوند. تصمیمات این لایه به ‌صورت فرمان‌ها و مقادیر مرجع به کنترل‌ کننده‌های سطح پایین ارسال می‌شوند تا توسط مبدل‌های قدرت اجرا شوند.

در کنار این دو لایه کنترلی، BMS نیز به‌ عنوان واحدی مستقل، وظیفه پایش وضعیت باتری و حفاظت از آن را بر عهده دارد. این سیستم با اندازه ‌گیری پارامترهایی مانند ولتاژ سلول‌ها، جریان، دما و تخمین سطح شارژ (SOC)، شرایط عملکرد باتری را ارزیابی کرده و محدودیت‌های مجاز شارژ و دشارژ را به اینورتر اعلام می‌کند. EMS نیز باید تصمیمات خود را با در نظر گرفتن این محدودیت‌ها اتخاذ کند. به بیان ساده‌ تر، EMS تعیین می‌کند که چه میزان انرژی و در چه زمانی در باتری ذخیره یا از آن برداشت شود، درحالی‌که BMS مشخص می‌کند باتری در شرایط فعلی، با چه توان و جریانی قادر به شارژ یا دشارژ ایمن است.ارتباط میان BMS و EMS اینورتر از طریق رابط‌های ارتباطی صنعتی مانند CAN Bus یا RS485 برقرار می‌شود. در این ارتباط، BMS  اطلاعات ضروری برای پایش، کنترل و حفاظت از باتری را به اینورتر ارسال می‌کند که مهم ‌ترین آن‌ها عبارت ‌اند از :

1. وضعیت میزان شارژ لحظه‌ای و وضعیت سلامت (SOH)

2. حد مجاز جریان شارژ و حد مجاز جریان دشارژ

3. حد ولتاژ قطع شارژ و ولتاژ قطع دشارژ

 BMS این اطلاعات و محدودیت‌ها را به‌ عنوان قیود عملیاتی الزام ‌آور (Hard Constraints) مجموعه باتری به اینورتر اعلام می‌کند. لذا، EMS مستقیماً در فرآیندهای کنترلی و حفاظتی داخلی باتری دخالت نمی‌کند، بلکه محدودیت‌های اعلام ‌شده از سوی BMS را به ‌عنوان مرزهای مجاز عملکرد در تصمیم‌ گیری‌ها و الگوریتم‌های بهینه ‌سازی انرژی خود لحاظ می‌کند. به این ترتیب، مدیریت انرژی با رعایت الزامات ایمنی و محدودیت‌های عملیاتی باتری انجام می‌شود.

بخش دوم : منطق دخیل دخیل در تصمیم‌ گیری‌های EMS

 EMS باید در هر لحظه، اصل پایستگی توان الکتریکی (Power Balance Principle) را در نظر بگیرد. در این سیستم، توان میان چهار بخش اصلی شامل آرایه خورشیدی، باتری، بارهای مصرفی و شبکه برق تبادل می‌شود. EMS با پایش مستمر توان تولیدی، مصرفی و تبادلی این بخش‌ها، نحوه تأمین توان بارها، شارژ یا دشارژ باتری و تبادل توان با شبکه را به ‌گونه‌ای مدیریت می‌کند که اهداف تعیین ‌شده برای بهره‌ برداری از سیستم به شکل بهینه محقق شوند. شکل ۲، دیاگرام این موازنه توان را نشان می‌دهد.

شکل 2 : موازنه توان در یک سیستم خورشیدی هیبریدی

بر اساس این شکل، می‌توان موازنه توان لحظه‌ای سیستم را به ‌صورت زیر نوشت :

در این رابطه، قرارداد علامت توان معمولا به ‌صورت زیر در نظر گرفته می‌شود :

• pvP : همواره مثبت یا صفر است و نشان‌ دهنده توان تولیدی آرایه خورشیدی است.
• battP : هنگام دشارژ و تحویل توان به سیستم مثبت و هنگام شارژ و دریافت توان از سیستم منفی است.
• GridP : هنگام دریافت توان از شبکه (Import) مثبت و هنگام تزریق توان به شبکه (Export) منفی است.
• LoadP : منفی یا صفر در نظر گرفته می‌شود و نشان ‌دهنده توان مصرفی بارهاست.

EMS برای تصمیم ‌گیری این دسته از اطلاعات را به ‌صورت هم ‌زمان بررسی می‌کند :

۱. توان تولیدی آرایه خورشیدی (PV)

میزان توان لحظه‌ای تولید شده توسط پنل‌ها یکی از ورودی‌هاست. این توان به میزان تابش خورشید، دمای پنل‌ها و الگوریتم MPPT وابسته است و در طول شبانه روز پیوسته تغییر می‌کند.

2. توان مصرفی بار

EMS باید بداند مصرف ‌کننده در هر لحظه چه میزان توان نیاز دارد. این اطلاعات مشخص می‌کند که آیا تولید خورشیدی به‌ تنهایی برای تأمین مصرف کافی است یا خیر.

3. وضعیت باتری

SOC باتری فقط یکی از مؤلفه‌های مهم است. علاوه بر آن، EMS باید محدودیت‌های باتری که پیشتر ذکر شد را نیز در نظر بگیرد.

4. وضعیت شبکه برق

متصل بودن یا قطع بودن شبکه، مجاز بودن تزریق توان، محدودیت دریافت یا ارسال همگی بر تصمیم EMS اثر می‌گذارند.

5. تنظیمات و اولویت‌های کاربر

مالک سیستم می‌تواند متناسب با شرایط بهره ‌برداری و اهداف اقتصادی خود، اولویت‌هایی مانند افزایش خود مصرفی انرژی خورشیدی، شارژ باتری، فروش انرژی به شبکه، کاهش خرید برق در ساعات اوج تعرفه یا حفظ ذخیره باتری برای زمان قطع برق را تعیین کند. EMS با در نظر گرفتن این اولویت‌ها و محدودیت‌های عملیاتی تجهیزات، نحوه استفاده از منابع انرژی را مدیریت می‌کند.

بخش سوم : مدیریت اولویت مصرف، ذخیره و تزریق انرژی به شبکه

یکی از مهم ‌ترین وظایف EMS در اینورترهای هیبریدی، تعیین اولویت استفاده از انرژی تولیدی آرایه خورشیدی است. این انرژی می‌تواند برای تأمین بارهای مصرفی، شارژ باتری یا تزریق به شبکه برق مورد استفاده قرار گیرد. اولویت تخصیص انرژی به هر یک از این بخش‌ها، به راهبرد بهره‌ برداری انتخاب‌ شده و تنظیمات کاربر بستگی دارد. به همین منظور، سازندگان اینورترهای هیبریدی حالت‌های عملکردی مختلفی را در نرم‌ افزار محصولات خود تعریف کرده‌اند. از رایج ‌ترین اصطلاحات می‌توان به Load First، Battery First و Grid First/Selling First اشاره کرد؛ با این ‌حال، نام ‌گذاری و جزئیات اجرای این حالت‌ها لزوماً در تمامی اینورترهای تجاری یکسان نیست.

·     اولویت تأمین بار (Load First)

در این حالت، هدف اصلی افزایش خود مصرفی انرژی خورشیدی و کاهش وابستگی به شبکه برق است. به این منظور، انرژی تولیدی پنل‌های خورشیدی در اولویت تأمین بارهای مصرفی قرار می‌گیرد و در صورت کمبود تولید، انرژی ذخیره‌ شده در باتری نیز برای تأمین بارها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

o       شرایط مازاد تولید (LoadPpv > P) : توان خورشیدی ابتدا بار را تغذیه کرده، مازاد آن صرف شارژ باتری می‌شود. در صورت پر بودن باتری (SOC = SOCmax)  یا دیگر محدودیت اعلام شده توسط BMS، توان مازاد می‌تواند در صورت مجاز بودن، به شبکه برق تزریق شود. در غیر این صورت، تولید خورشیدی متناسب با نیاز سیستم محدود می‌شود.

o       شرایط کمبود تولید (LoadPpv < P) : میزان کسری توان خورشیدی ابتدا از دشارژ باتری تأمین می‌شود. اگر باتری به حد قطع دشارژ برسد (SOC < SOCmin) ، یا توان دشارژ مجاز آن برای تأمین کسری کافی نباشد، توان مورد نیاز باقی‌ مانده از شبکه برق دریافت می‌شود.

 این راهبرد با مفهوم افزایش خود مصرفی انرژی (Self-Consumption) نیز ارتباط دارد؛ به این معنا که سهم بیشتری از انرژی خورشیدی تولید شده در محل، به‌ صورت مستقیم برای تأمین بارها یا به ‌صورت غیر مستقیم از طریق ذخیره‌ سازی در باتری مصرف شود و در نتیجه، وابستگی به شبکه برق کاهش یابد.

·     اولویت شارژ باتری  (Battery First)

در این حالت، هدف اصلی، ذخیره ‌سازی انرژی خورشیدی در باتری است. بنابراین، شارژ باتری نسبت به تأمین مستقیم بارهای مصرفی در اولویت قرار می‌گیرد تا SOC در کوتاه ‌ترین زمان ممکن و با رعایت محدودیت‌های تعیین ‌شده توسط BMS به مقدار هدف برسد.

o       شرایط مازاد تولید (batt,requiredPpv > P) : توان تولیدی خورشیدی ابتدا برای شارژ باتری اختصاص می‌یابد و مازاد آن برای تأمین بارهای مصرفی استفاده می‌شود. در صورتی که پس از تأمین بارها همچنان توان اضافی وجود داشته باشد، این توان می‌تواند در صورت مجاز بودن، به شبکه برق تزریق شود.

o       شرایط کمبود تولید (batt,requiredPpv < P) : توان خورشیدی موجود در اولویت شارژ باتری قرار می‌گیرد و توان مورد نیاز بارها از شبکه برق تأمین می‌شود. در برخی اینورترها، در صورت فعال بودن قابلیت شارژ باتری از شبکه، امکان جبران کسری توان شارژ باتری از طریق شبکه نیز وجود دارد.

این راهبرد به ‌ویژه زمانی کاربرد دارد که کاربر بخواهد باتری را برای قطعی احتمالی برق یا تأمین مصرف در ساعات اوج تعرفه آماده نگه دارد.

·     اولویت تزریق به شبکه (Grid First/Selling First)

در این حالت، هدف اصلی افزایش توان تزریقی به شبکه و فروش انرژی است. اما باید توجه داشت که توان تولیدی خورشیدی ابتدا برای تأمین بارهای مصرفی استفاده می‌شود و مازاد آن در اولویت تزریق به شبکه قرار می‌گیرد. همچنین، بسته به تنظیمات اینورتر، امکان استفاده از انرژی ذخیره ‌شده در باتری برای افزایش توان تزریقی وجود دارد.

o       شرایط مازاد تولید (LoadPpv > P) : توان خورشیدی ابتدا بارهای مصرفی را تأمین می‌کند و مازاد آن به شبکه برق تزریق می‌شود. در صورت فعال بودن قابلیت فروش انرژی باتری، اینورتر می‌تواند با دشارژ باتری، توان تزریقی به شبکه را افزایش دهد. میزان این توان به ظرفیت اینورتر، محدودیت‌های دشارژ باتری و سقف مجاز تزریق به شبکه وابسته است.

o       شرایط کمبود تولید (LoadPpv < P) : در صورتی که توان خورشیدی برای تأمین بارها کافی نباشد، باتری می‌تواند با دشارژ، کسری توان را جبران کند. چنانچه مجموع توان قابل ‌تأمین توسط آرایه خورشیدی و باتری از توان مصرفی بارها بیشتر باشد، توان مازاد می‌تواند به شبکه تزریق شود. در غیر این صورت، کسری توان مورد نیاز بارها از شبکه دریافت خواهد شد.

این راهبرد در پروژه‌های متصل به شبکه که فروش برق هدف اصلی بهره ‌برداری است، کاربرد دارد. به‌ ویژه در شرایطی که تعرفه خرید تضمینی یا قیمت فروش برق در ساعات مشخصی بالاتر باشد، استفاده از انرژی ذخیره‌ شده در باتری برای تزریق به شبکه می‌تواند از نظر اقتصادی توجیه ‌پذیر باشد؛ مشروط بر اینکه مقررات شبکه و قرارداد خرید برق، فروش انرژی باتری را مجاز بدانند.

بخش چهارم : محدود سازی تزریق توان به شبکه (Export Limitation)

در همه پروژه‌های خورشیدی، تزریق انرژی به شبکه برق لزوماً مجاز یا مطلوب نیست. ممکن است شبکه محلی ظرفیت پذیرش توان اضافی را نداشته باشد، شرکت برق محدودیت‌هایی برای تزریق تعیین کرده باشد یا مالک نیروگاه ترجیح دهد انرژی تولیدی و ذخیره ‌شده در باتری، عمدتاً برای تأمین مصارف داخلی استفاده شود تا از چرخه‌های غیر ضروری شارژ و دشارژ باتری جلوگیری شود.

در چنین شرایطی، EMS وظیفه دارد توان تزریقی به شبکه را در محدوده تعیین‌ شده نگه دارد. اگر تزریق توان به شبکه به ‌طور کامل ممنوع باشد، این قابلیت با عنوان عدم تزریق به شبکه (Zero Export) شناخته می‌شود.

برای اجرای این قابلیت، اینورتر معمولاً از ترانسفورماتور جریان (CT) یا کنتور هوشمند برای اندازه‌گیری توان تبادلی در نقطه اتصال به شبکه استفاده می‌کند. اطلاعات اندازه ‌گیری ‌شده به ‌عنوان فیدبک در اختیار سیستم کنترلی قرار می‌گیرد تا توان خروجی اینورتر متناسب با محدودیت تزریق تنظیم شود. چنانچه توان تولیدی خورشیدی بیش از مصرف بارها باشد و باتری نیز امکان پذیرش توان اضافی را نداشته باشد، EMS با کاهش توان مرجع تولید خورشیدی، موجب می‌شود کنترل ‌کننده مبدل مربوطه توان دریافتی از پنل‌ها را کاهش دهد. در نتیجه، آرایه خورشیدی از نقطه حداکثر توان خود فاصله می‌گیرد و تولید آن متناسب با نیاز سیستم محدود می‌شود.

اینورترهای هیبریدی پیشرفته مانند Deye قابلیت Zero Export را معمولاً در دو حالت عملکردی ارائه می‌کنند :

1. Zero Export to Load: اینورتر تنها بارهای متصل به پورت پشتیبان (Load/EPS Port) خود را تغذیه می‌کند و توان تولیدی خود را برای تأمین بارهای متصل به تابلوی اصلی ساختمان (non-essential home loads) اختصاص نمی‌دهد. این بارها همچنان انرژی مورد نیاز خود را از شبکه برق دریافت می‌کنند.

شکل 3 : حالت Zero-Export to Load

برای جلوگیری از تزریق توان به شبکه و بارهای غیر ضروری، اینورتر با استفاده از سنسور جریان داخلی (Built-in CT)، جریان ارسالی به پورت اتصال به شبکه (Grid Port) را پایش کرده و در صورت تشخیص جریان تزریقی، توان تولیدی خود را کاهش می‌دهد. به این ترتیب، توان خروجی اینورتر متناسب با نیاز بارهای پشتیبان و توان قابل ‌استفاده برای شارژ باتری تنظیم می‌شود و از انتقال توان اضافی به شبکه و بارهای غیر ضروری جلوگیری خواهد شد.

2. Zero Export to CT : در این حالت، با نصب CT خارجی یا کنتور هوشمند در نقطه اتصال اصلی ساختمان به شبکه برق، اینورتر می‌تواند علاوه بر بارهای متصل به خروجی پشتیبان، بارهای موجود در تابلوی اصلی ساختمان را نیز از طریق توان تولیدی خورشیدی و انرژی ذخیره‌ شده در باتری تأمین کند.

 EMS با پایش توان تبادلی در نقطه اتصال به شبکه، خروجی اینورتر را به ‌گونه‌ای تنظیم می‌کند که توان خالص تزریقی به شبکه نزدیک به صفر باقی بماند. به این ترتیب، انرژی تولیدی و ذخیره‌ شده در سیستم برای تأمین مصارف داخلی ساختمان استفاده می‌شود، بدون آنکه در شرایط عادی توان قابل ‌توجهی به شبکه تزریق شود.

با وقوع قطعی شبکه برق، اینورتر به ‌منظور رعایت الزامات حفاظت ضد جزیره‌ای شدن (Anti-Islanding Protection)، اتصال خود به شبکه را قطع می‌کند. در این شرایط، بارهای متصل به تابلوی اصلی ساختمان که در محدوده خروجی پشتیبان قرار ندارند، بی ‌برق می‌شوند؛ اما بارهای متصل به خروجی Load/EPS، همچنان از طریق انرژی خورشیدی و باتری تغذیه خواهند شد.

شکل 4 : حالت Zero-Export to CT

    باید توجه داشت که قابلیت Zero Export به معنای تضمین صفر بودن توان تزریقی به شبکه در تمام لحظات نیست. تأخیر در اندازه ‌گیری و پاسخ سیستم کنترلی اینورتر ممکن است هنگام تغییرات ناگهانی بار یا توان تولیدی خورشیدی، موجب تزریق گذرای توان به شبکه شود. به همین دلیل، در برخی اینورترهای هیبریدی امکان تنظیم مقدار اندکی توان دریافتی ثابت از شبکه فراهم شده است تا با ایجاد حاشیه اطمینان، احتمال تزریق ناخواسته توان به شبکه کاهش یابد..

شکل 5 : تنظیم دریافت توان zero-export از شبکه در اینورتر هیبریدی Deye

بخش پنجم : مدیریت پیشرفته بر اساس تعرفه‌های زمانی و پیک مصرف

راهبردهای مدیریت انرژی که در بخش‌های پیشین معرفی شدند، لزوماً در تمام ساعات شبانه ‌روز یکسان نیستند. برای مثال، در ساعات اوج تعرفه برق، استفاده از انرژی ذخیره ‌شده در باتری برای کاهش هزینه خرید برق می‌تواند در اولویت قرار گیرد؛ درحالی‌که در ساعات کم ‌باری، شارژ باتری از شبکه یا حفظ انرژی ذخیره‌ شده برای مصرف در ساعات آینده، گزینه مناسب ‌تری باشد. EMS با فراهم کردن امکان زمان ‌بندی شارژ و دشارژ باتری و کنترل توان دریافتی از شبکه، این انعطاف‌ پذیری را متناسب با شرایط بهره ‌برداری و اهداف اقتصادی کاربر فراهم می‌کند.

مدیریت تعرفه زمانی (Time-of-Use - TOU) و آربیتراژ انرژی

در بسیاری از تعرفه‌های برق صنعتی و تجاری، هزینه انرژی مصرفی در ساعات مختلف شبانه ‌روز یکسان نیست. تعرفه‌های مبتنی بر زمان مصرف (Time-of-Use – TOU) با هدف تشویق مشترکان به انتقال بخشی از مصرف برق به ساعات کم ‌باری تعریف می‌شوند. در اینورترهای هیبریدی، قابلیت TOU به کاربر اجازه می‌دهد شبانه ‌روز را به چند بازه زمانی تقسیم کرده و برای هر بازه، شرایط شارژ و دشارژ باتری را به ‌صورت مستقل تنظیم کند. برای مثال، در اینورترهای هیبریدی Deye امکان تعریف شش بازه زمانی وجود دارد.

بر این اساس، کاربر می‌تواند راهبردهای زیر را برای ساعات مختلف تعیین کند :

• ساعات کم‌ باری (Off-Peak/Valley) : در صورت پایین بودن تعرفه برق، باتری می‌تواند با استفاده از انرژی شبکه شارژ شود تا انرژی مورد نیاز برای ساعات گران ‌تر ذخیره شود.
• ساعات اوج مصرف (Peak Price) : انرژی ذخیره‌ شده در باتری برای تأمین بخشی از توان مصرفی بارها استفاده می‌شود تا میزان خرید برق با تعرفه بالاتر کاهش یابد.

            ·         حفظ ذخیره باتری : در بازه‌های انتخاب ‌شده، می‌توان با تنظیم حداقل SOC مجاز، از دشارژ باتری به کمتر از مقدار تعیین ‌شده جلوگیری کرد تا بخشی از انرژی             آن برای زمان قطع احتمالی شبکه محفوظ بماند.

این راهبرد که با عنوان آربیتراژ انرژی (Energy Arbitrage) نیز شناخته می‌شود، با بهره‌گیری از اختلاف قیمت برق در ساعات مختلف، امکان کاهش هزینه انرژی مصرفی را فراهم می‌کند. البته صرفه اقتصادی آن به عواملی مانند اختلاف تعرفه‌ها، بازده چرخه شارژ و دشارژ و هزینه استهلاک باتری بستگی دارد.

یکی از قابلیت‌های مهم TOU در اینورترهای هیبریدی Deye، امکان تعیین سطح شارژ هدف یا حداقل SOC برای بازه‌های زمانی مختلف است. به این ترتیب، کاربر می‌تواند بدون نیاز به تغییر دستی تنظیمات اینورتر، میزان انرژی ذخیره ‌شده و نحوه استفاده از باتری را در طول شبانه ‌روز مدیریت کند.

شکل 6 : تنظیم جدول زمانی در اینورتر هیبریدی Deye

در شکل ۶، نحوه تنظیم جدول زمان‌بندی اینورتر Deye نمایش داده شده است. برای مثال، با فعال‌ سازی قابلیت TOU و مجاز کردن شارژ باتری از طریق شبکه، اینورتر در روزهای انتخاب ‌شده در شکل 7، و در بازه زمانی ۰۰:۰۰ تا ۰۵:۰۰، در صورتی که سطح شارژ باتری کمتر از ۸۰ درصد باشد، باتری را با توان ۱۲ کیلووات شارژ می‌کند. این فرآیند تا رسیدن SOC به ۸۰ درصد ادامه می‌یابد تا باتری برای اجرای برنامه‌های دیگر در طول روز آمادگی داشته باشد.

شکل 7 : روزهای انتخابی جهت اجرای برنامه‌های جدول زمانی TOU

مدیریت پیک توان دریافتی از شبکه یا پیک سایی (Peak Shaving)

در مشترکین صنعتی و تجاری، تجاوز توان درخواستی از حد دیماند خریداری‌ شده از شرکت توزیع، مستلزم پرداخت جریمه‌های سنگین است. یکی دیگر از کاربردهای EMS، کاهش بیشینه توان دریافتی از شبکه است که با عنوان Peak Shaving شناخته می‌شود. برخلاف مدیریت تعرفه زمانی که بر هزینه انرژی در ساعات مختلف تمرکز دارد، در این راهبرد هدف اصلی محدود کردن توان لحظه‌ای دریافتی از شبکه است.

این قابلیت به ‌ویژه برای مصرف‌ کنندگانی اهمیت دارد که هزینه برق آن‌ها علاوه بر میزان انرژی مصرفی، به حداکثر توان دریافتی از شبکه نیز وابسته است. همچنین در پروژه‌هایی که ظرفیت انشعاب برق محدود است، می‌تواند به مدیریت تقاضای توان کمک کند. هنگامی که مصرف بار افزایش می‌یابد و توان دریافتی از شبکه به حد تعیین ‌شده نزدیک می‌شود، EMS می‌تواند با بهره ‌گیری از توان تولیدی پنل‌های خورشیدی و انرژی ذخیره‌ شده در باتری، بخشی از توان مورد نیاز بار را تأمین کرده و از افزایش توان دریافتی از شبکه جلوگیری کند. با این ‌حال، اگر توان قابل ‌تأمین توسط منابع داخلی کافی نباشد، اینورتر برای جلوگیری از اختلال در تغذیه بارها، اجازه می‌دهد توان دریافتی از شبکه از حد تنظیم ‌شده فراتر رود.

بنابراین، عملکرد قابلیت Peak Shaving به ظرفیت اینورتر، توان قابل ‌تأمین توسط باتری و میزان انرژی ذخیره ‌شده در آن وابسته است و نمی‌توان آن را تضمینی مطلق برای محدود ماندن توان دریافتی از شبکه دانست. با این ‌حال، در صورت انتخاب صحیح ظرفیت اینورتر و باتری متناسب با الگوی مصرف و میزان افزایش بار، این قابلیت می‌تواند به ‌طور مؤثری از عبور توان دریافتی از شبکه از حد تعیین ‌شده جلوگیری کرده و احتمال تحمیل هزینه‌های اضافی ناشی از تجاوز از سقف توان مجاز را کاهش دهد.

کلام آخر

سیستم مدیریت انرژی (EMS) در اینورترهای هیبریدی، نقش کلیدی در مدیریت و توزیع توان میان آرایه خورشیدی، باتری، بارهای مصرفی و شبکه برق ایفا می‌کند. این سیستم با در نظر گرفتن شرایط بهره ‌برداری و محدودیت‌های اعلام ‌شده از سوی سیستم مدیریت باتری (BMS)، نحوه استفاده از منابع انرژی را مطابق با اهداف تعیین ‌شده تنظیم می‌کند. قابلیت‌هایی مانند صفر کردن تزریق توان به شبکه (Zero Export)، جدول زمان ‌بندی مصرف انرژی (TOU) و مدیریت پیک مصرف (Peak Shaving)، امکان بهره ‌برداری بهینه‌تر از انرژی خورشیدی، کاهش هزینه‌های برق و مدیریت بهتر توان دریافتی از شبکه را فراهم می‌کنند. بهره‌ گیری از این قابلیت‌ها در اینورترهای هیبریدی شرکت‌هایی مانند Deye و Growatt، نقش مهمی در افزایش انعطاف‌ پذیری و بهبود عملکرد فنی و اقتصادی سیستم‌های خورشیدی دارد.