آیا سیستم‌های کنترل توان با توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی (BESS) می‌توانند نوسانات توان صنعتی را پایدار کنند؟

تسهیلات صنعتی با چالشی پایدار روبه‌رو هستند که به‌صورت نامحسوس بهره‌وری را کاهش می‌دهد، تجهیزات حساس را آسیب می‌زند و هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد: نوسانات برق. این نوسانات ولتاژ و فرکانس — که ممکن است ناشی از تغییرات ناگهانی بار، ناپایداری شبکه یا ماهیت متغیر تولید انرژی تجدیدپذیر در محل باشند — می‌توانند خطوط تولید را مختل کنند، رله‌های حفاظتی را فعال سازند و پیوستگی فرآیندها را به‌خطر بیندازند. پرسشی که امروزه بسیاری از مهندسان نصب‌کار کارخانه و مدیران انرژی مطرح می‌کنند این است که آیا یک منابع تغذیه با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) می‌تواند به‌عنوان پاسخ فنی قابل‌اطمینانی برای این مشکل عمل کند — و پاسخ کوتاه این است که بله، مشروط بر اینکه شرایط مناسب وجود داشته باشد و طراحی سیستم به‌درستی انجام شده باشد.

یک سیستم تبدیل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) — یعنی سیستمی ترکیبی از سیستم تبدیل توان و سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری — به‌طور خاص برای پُر کردن شکاف بین انرژی مستقیم (DC) ذخیره‌شده و شبکه متناوب (AC) یا بار تأسیسات طراحی شده است. هنگامی که این ترکیب در مقیاس صنعتی به‌کار گرفته می‌شود، فراتر از صرفاً ذخیره‌سازی و تخلیه برق عمل می‌کند. این سیستم به‌صورت فعال شرایط شبکه را نظارت می‌کند، در عرض چند میلی‌ثانیه به انحرافات واکنش نشان می‌دهد و توان را به‌صورت کنترل‌شده‌ای تزریق یا جذب می‌کند تا نوساناتی را که در غیر این صورت از طریق زیرساخت الکتریکی تأسیسات منتشر می‌شوند، هموار سازد. درک نحوه عملکرد این سیستم و شرایطی که بیشترین کارایی را دارد، برای هر اپراتور صنعتی که از ذخیره‌سازی انرژی به‌عنوان ابزاری برای پایدارسازی شبکه ارزیابی می‌کند، ضروری است.

معنای واقعی نوسانات توان برای عملیات صنعتی

ماهیت و منابع ناپایداری توان در محیط‌های صنعتی

نوسانات توان در محیط‌های صنعتی پدیده‌ای منفرد نیستند. این نوسانات شامل طیفی از اختلالات مانند کاهش ولتاژ، افزایش ولتاژ، انحراف فرکانس، اعوجاج هارمونیکی و گذار سریع بار می‌شوند. هر نوع از این اختلالات علت و الگوی تأثیر متفاوتی دارد. به‌عنوان مثال، کاهش ولتاژ اغلب در اثر راه‌اندازی موتورهای بزرگ یا ایجاد خطا در سایر نقاط شبکه توزیع ایجاد می‌شود. انحرافات فرکانسی معمولاً از عدم تعادل بین تولید و مصرف در سطح شبکه برق ناشی می‌شوند و با افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر متغیر در شبکه‌ها، این انحرافات شدیدتر می‌گردند.

برای تأسیسات صنعتی، پیامدها ملموس و قابل اندازه‌گیری هستند. کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر حساس ممکن است در طول افت‌های ولتاژ به‌صورت غیرمنتظره ریست شوند و باعث توقف خط تولید شوند که نیازمند رویه‌های راه‌اندازی دستی است. درایوهای فرکانس متغیر ممکن است به دلیل حفاظت در برابر ولتاژ پایین فعال شوند و سیستم‌های نقاله یا ایستگاه‌های پمپاژ را در میانه‌ی چرخه متوقف کنند. در محیط‌های تولید دقیق، حتی انحرافات جزئی فرکانس نیز می‌توانند بر همگام‌سازی تجهیزات خودکار تأثیر بگذارند و منجر به عیوب کیفی یا کاهش بازده تولید شوند. هزینه‌ی تجمعی این رویدادها — شامل زمان ایست، ضایعات، نگهداری و سایش تجهیزات — اغلب توجیه‌کننده‌ی سرمایه‌گذاری قابل توجه در فناوری‌های تثبیت‌کننده است.

چرا زیرساخت‌های مرسوم شبکه ناکافی هستند

روش‌های سنتی بهبود کیفیت توان، مانند فیلترهای غیرفعال، بانک‌های خازنی و منابع تغذیه بدون وقفه (UPS)، تنها بر روی دسته‌های خاص و محدودی از اغتشاشات تمرکز دارند. این روش‌ها برای مقابله با کل طیف نوساناتی که یک واحد صنعتی مدرن ممکن است با آن مواجه شود — به‌ویژه در شرایطی که شرایط شبکه پویاتر می‌شود — طراحی نشده‌اند. بانک‌های خازنی می‌توانند نامتعادلی توان راکتیو را جبران کنند، اما نمی‌توانند به نوسانات سریع توان فعال پاسخ دهند. سیستم‌های UPS معمولی بارهای حیاتی را محافظت می‌کنند، اما برای پایدارسازی کل واحد صنعتی از نظر مقیاس و طراحی مناسب نیستند.

این دقیقاً جایی است که یک سیستم تبدیل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) قابلیتی اساساً متفاوت را فراهم می‌آورد. به جای اینکه پس از وقوع اختلالات، به‌صورت منفعلانه آنها را فیلتر یا بافر کند، یک سیستم PCS با توان بالا برای BESS که به‌درستی پیکربندی شده است، به‌صورت فعال در مدیریت تعادل توان شرکت می‌کند. این سیستم می‌تواند در زمان افت ولتاژ شبکه (sag)، توان فعال را تزریق کند؛ در زمان افزایش ناگهانی تولید، توان اضافی را جذب نماید؛ و همچنین توان راکتیو را به‌طور مداوم تنظیم کند — همه این اقدامات در زمان‌های پاسخ‌دهی‌ای که به میلی‌ثانیه اندازه‌گیری می‌شوند. این ویژگی فعال، دوطرفه و پاسخ‌دهنده سریع، همان چیزی است که آن را از راه‌حل‌های سنتی کیفیت توان متمایز می‌سازد.

چگونه یک سیستم PCS با توان بالا برای BESS نوسانات توان را پایدار می‌کند

مکانیسم اصلی: تبدیل توان دوطرفه

توانایی تثبیت‌کنندگی یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) بر معماری تبدیل توان دوطرفهٔ آن است. این سیستم کنترل توان (PCS)، توان مستقیم (DC) ذخیره‌شده در بانک باتری را به توان متناوب (AC) تبدیل می‌کند که پارامترهای ولتاژ و فرکانس شبکه را تطبیق می‌دهد؛ و می‌تواند این فرآیند را معکوس کند — یعنی توان متناوب (AC) را به توان مستقیم (DC) تبدیل کند — تا باتری را در صورت وجود و پایداری توان شبکه شارژ کند. این جریان دوطرفه توسط الکترونیک قدرت پیشرفته، معمولاً مبتنی بر ترانزیستورهای دوقطبی با گیت عایق‌شده (IGBT) یا دستگاه‌های سوئیچینگ کاربید سیلیکون (SiC)، مدیریت می‌شود که امکان کنترل بسیار سریع و دقیق خروجی توان را فراهم می‌کند.

وقتی سیستم کنترل یک PCS با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) افت ولتاژ یا انحراف فرکانس را تشخیص می‌دهد، می‌تواند در عرض یک تا دو سیکل الکتریکی — یعنی حدود ۲۰ تا ۴۰ میلی‌ثانیه در یک سیستم ۵۰ هرتزی — شروع به تزریق توان به اتصال AC کند. این سرعت پاسخ‌دهی آن‌قدر سریع است که اکثر بارهای صنعتی حساس را از تجربه‌کردن این اختلال کاملاً محروم می‌سازد. باتری منبع انرژی ذخیره‌شده‌ای را فراهم می‌کند که این پاسخ لحظه‌ای را امکان‌پذیر می‌سازد، در حالی که PCS هوشمندی و الکترونیک قدرت لازم را فراهم می‌کند تا انرژی ذخیره‌شده را به خروجی AC دقیقاً کنترل‌شده تبدیل نماید.

قابلیت‌های کنترل توان فعال و واکنشی

یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) نه‌تنها توان فعال — یعنی مؤلفهٔ واقعی انرژی که موتورها را به حرکت درمی‌آورد و عناصر را گرم می‌کند — را مدیریت می‌کند، بلکه توان راکتیو را نیز کنترل می‌نماید؛ این مؤلفه با بارهای القایی و خازنی مرتبط است و مستقیماً بر پایداری ولتاژ تأثیر می‌گذارد. تأسیسات صنعتی که دارای بارهای موتوری بزرگ، تجهیزات جوشکاری یا کوره‌های قوسی هستند، تقاضای قابل‌توجهی برای توان راکتیو ایجاد می‌کنند که حتی در شرایطی که تأمین توان فعال کافی باشد، می‌تواند منجر به نوسانات ولتاژ شود. توانایی یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در ارائهٔ جبران‌سازی پویای توان راکتیو — که اساساً آن را علاوه‌بر رابط ذخیره‌سازی انرژی، به‌عنوان یک STATCOM نیز عملیاتی می‌سازد — این دستگاه را به ابزاری جامع برای پایدارسازی تبدیل می‌کند، نه یک دستگاه تک‌منظوره.

این قابلیت دوگانه به این معناست که یک سیستم تبدیل توان با توان بالا (PCS) برای نصب سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) می‌تواند همزمان با انواع مختلف اختلالات کیفیت توان مقابله کند. این سیستم می‌تواند نوسانات توان فعال ناشی از تغییر بار یا تغییرپذیری تولید انرژی تجدیدپذیر را صاف کند و در عین حال با تنظیم پویای خروجی توان راکتیو، ولتاژ را در محدوده‌های مجاز حفظ نماید. برای فعالیت‌های صنعتی، این ادغام عملکردها در یک سیستم واحد، هم معماری فنی و هم مدیریت عملیاتی مستمر زیرساخت‌های کیفیت توان را ساده‌تر می‌سازد.

حالت‌های کاری تشکیل‌دهنده شبکه و پیرو شبکه

PCSهای مدرن با توان بالا برای واحدهای BESS قادر به کار در دو حالت تعقیب‌کننده شبکه (grid-following) و ایجادکننده شبکه (grid-forming) هستند و این انعطاف‌پذیری برای کاربردهای تثبیت صنعتی بسیار حیاتی است. در حالت تعقیب‌کننده شبکه، PCS با ولتاژ و فرکانس موجود شبکه همگام‌سازی شده و برحسب دستور سیستم کنترل خود، توان را به شبکه تزریق یا از آن جذب می‌کند. این حالت، حالت استاندارد عملیاتی در زمانی است که تأسیسات به شبکه برق شهری متصل هستند و هدف اصلی، تکمیل تأمین توان از شبکه و صاف‌سازی نوسانات آن است.

حالت تشکیل‌دهنده شبکه پیشرفته‌تر و قدرتمندتر است. در این حالت، سیستم تبدیل توان با قدرت بالا (PCS) برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) خود، مرجع ولتاژ و فرکانس را برای یک ریزشبکه یا بخش جزیره‌ای از تأسیسات ایجاد می‌کند. این ویژگی به‌ویژه در زمان قطعی‌های شبکه یا در مراکز صنعتی دورافتاده که اتصال به شبکه ضعیف یا نامطمئن است، ارزش بالایی دارد. یک سیستم PCS با قدرت بالا برای BESS که در حالت تشکیل‌دهنده شبکه کار می‌کند، می‌تواند حتی در صورت قطع کامل شبکه برق عمومی، تأمین پایدار برق را برای بارهای حیاتی حفظ کند و به‌طور مؤثری تأثیر نوسانات خارجی شبکه را بر عملیات تأسیسات از بین ببرد.

کاربردهای صنعتی که ارزش پایدارسازی در آن‌ها بیشترین مقدار را دارد

صنایع تولیدی سنگین و فرآیندی

در محیط‌های تولید سنگین — مانند کارخانه‌های فولاد، ذوب‌خانه‌های آلومینیوم، کارخانه‌های سیمان و واحدهای پردازش شیمیایی — نوسانات برق هزینه‌های نامتناسبی را به دنبال دارند. این واحدها از تجهیزات بزرگ و پرمصرف برقی بهره‌برداری می‌کنند که قطع ناگهانی آن‌ها نه‌تنها منجر به اتلاف تولید می‌شود، بلکه می‌تواند باعث آسیب فیزیکی به کوره‌ها، راکتورها یا سیستم‌های مکانیکی در حین انجام فرآیند شود. یک سیستم کنترل توان (PCS) با ظرفیت بالا برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) که در نقطه توزیع اصلی واحد نصب شده باشد، می‌تواند به‌عنوان یک بافر بین شبکه برق عمومی و بارهای داخلی واحد عمل کند و اختلالات موجود در سمت شبکه را جذب نماید، پیش از اینکه این اختلالات به تجهیزات فرآیندی حساس منتقل شوند.

مقیاس تقاضای توان در این صنایع نیز بدین معناست که رتبه‌بندی توان بالای PCS یک لوکس نیست، بلکه یک ضرورت محسوب می‌شود. یک تأسیسات که ده‌ها مگاوات توان مصرف می‌کند، نیازمند یک PCS با توان بالا برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) با ظرفیت کافی است تا تأثیر قابل‌توجهی در تعادل توان ایجاد کند. معماری‌های ماژولار PCS، که در آن چندین واحد ترکیب می‌شوند تا به سطح توان مورد نیاز برسند، قابلیت مقیاس‌پذیری لازم را فراهم می‌کنند تا سیستم پایدارسازی با الگوی واقعی تقاضای تأسیسات هماهنگ شود، بدون اینکه سرمایه‌گذاری اضافی روی ظرفیتی انجام شود که به‌ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تأسیسات دارای تولید انرژی تجدیدپذیر در محل

تسهیلات صنعتی که در تولید انرژی خورشیدی یا بادی در محل سرمایه‌گذاری کرده‌اند، با چالش خاص و فزاینده‌ای در زمینه پایدارسازی مواجه هستند: خروجی این منابع ذاتاً متغیر است. یک نصب‌شده بزرگ انرژی خورشیدی روی سقف می‌تواند تغییرات سریع در خروجی خود را در اثر عبور پوشش ابری تجربه کند و این تغییرات مستقیماً به نوسانات توان در شبکه داخلی تسهیلات منجر می‌شوند. در صورت عدم مدیریت فعال، این تسهیلات مجبورند یا این نوسانات را از طریق بارهای خود جذب کنند — که منجر به تغییرات ولتاژ می‌شود — یا آنها را به شبکه برق شرکت توزیع صادر کنند، که این امر از نظر فنی یا قراردادی ممکن است قابل قبول نباشد.

یک سیستم کنترل توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در این زمینه، مکمل طبیعی تولید انرژی تجدیدپذیر در محل است. این سیستم می‌تواند در دوره‌هایی که تولید انرژی خورشیدی یا بادی زیاد و تقاضا کم است، تولید اضافی را جذب کرده و انرژی را در بانک باتری ذخیره کند. هنگامی که تولید کاهش یابد یا تقاضا به‌طور ناگهانی افزایش پیدا کند، سیستم کنترل توان بالا (PCS) برای BESS انرژی ذخیره‌شده را آزاد می‌کند تا تعادل پایدار توان حفظ شود. عملکرد کنترل نرخ افزایش (ramp-rate control) یکی از پیچیده‌ترین کاربردهای فنی PCS است که نیازمند هم ظرفیت توان بالا و هم الگوریتم‌های کنترلی پیشرفته است — ویژگی‌هایی که سطح عملکردی سیستم‌های صنعتی را تعیین می‌کنند.

مراکز داده و زیرساخت‌های صنعتی حیاتی

اگرچه مراکز داده همواره به‌عنوان امکانات صنعتی سنتی طبقه‌بندی نمی‌شوند، اما از حساسیت اساسی یکسانی نسبت به نوسانات برق و نیاز یکسانی به تأمین پیوسته و باکیفیت برق برخوردارند. برای اپراتوران صنعتی که زیرساخت‌های داده در محل — از جمله اتاق‌های کنترل، سیستم‌های اتوماسیون یا امکانات محاسبات لبه‌ای — را مدیریت می‌کنند، قابلیت‌های تثبیت‌کنندگی یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) به‌طور مستقیم قابل‌استفاده است. زمان پاسخ در سطح میلی‌ثانیه‌ای یک سیستم PCS با توان بالا برای BESS که به‌درستی پیکربندی شده است، برای پُرکردن شکاف بین اختلال در شبکه و فعال‌شدن تولید پشتیبان کافی است و از هرگونه وقفه در بارهای محاسباتی حیاتی جلوگیری می‌کند.

فراتر از قابلیت سادهٔ عبور از قطعی برق، یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در این زمینه می‌تواند همچنین شرایط‌دهی پیوستهٔ توان را فراهم کند و اطمینان حاصل کند که ولتاژ و فرکانس تأمین‌شده به تجهیزات الکترونیکی حساس در تمام اوقات در محدوده‌های باریک و دقیق تعیین‌شده باقی می‌مانند. این عملکرد پیوستهٔ شرایط‌دهی، سایش منابع تغذیه را کاهش داده، عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد و فراوانی خطاهای سیستمی غیرقابل‌توضیح را که اغلب ناشی از مشکلات ظریف کیفیت توان هستند، کاهش می‌دهد.

عوامل فنی کلیدی که اثربخشی تثبیت‌کنندگی را تعیین می‌کنند

زمان پاسخ و معماری سیستم کنترل

اثربخشی تثبیت‌کنندگی یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) از نظر اساسی توسط زمان پاسخ آن محدود می‌شود. سیستمی که برای تشخیص اختلال و آغاز واکنش به آن چند صد میلی‌ثانیه طول بکشد، اجازه می‌دهد بسیاری از بارهای حساس کامل‌ترین تأثیر نوسان را قبل از اعمال هرگونه اقدام اصلاحی تجربه کنند. سیستم‌های کنترل توان (PCS) با توان بالا و درجه صنعتی برای سیستم‌های BESS با حلقه‌های کنترلی طراحی شده‌اند که در فرکانس‌های کیلوهرتزی عمل می‌کنند و امکان تشخیص و واکنش اولیه را در ظرف یک چرخه الکتریکی تنها فراهم می‌سازند. این امر نه‌تنها نیازمند الکترونیک قدرت سریع، بلکه نیازمند معماری کنترلی است که پردازش سیگنال با تأخیر کم را نسبت به سایر وظایف محاسباتی اولویت‌دار قرار دهد.

سیستم کنترل باید قادر به تشخیص انواع مختلف اغتشاش‌ها و انتخاب استراتژی پاسخ مناسب برای هر یک نیز باشد. افت ولتاژ ناشی از راه‌اندازی موتور نیازمند پاسخی متفاوت از انحراف فرکانس ناشی از یک رویداد شبکه است و یک سیستم تبدیل قدرت با توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) که به تمام اغتشاش‌ها پاسخ یکسانی ارائه دهد، در بسیاری از سناریوها بهینه نخواهد بود. سیستم‌های کنترل پیشرفته شامل چندین الگوریتم تشخیص هستند که به‌صورت موازی اجرا می‌شوند؛ هر کدام برای نوع خاصی از اغتشاش تنظیم شده‌اند و لایه‌ای نظارتی (Supervisory Layer) وجود دارد که پاسخ کلی را هماهنگ می‌کند.

فناوری باتری و مدیریت وضعیت شارژ

بانک باتری که به یک سیستم کنترل توان با قدرت بالا (PCS) برای سیستم ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) متصل شده است، یک مخزن انرژی منفعل نیست — بلکه یک مؤلفه فعال است که وضعیت آن به‌طور مستقیم بر توانایی سیستم در ایجاد پایداری تأثیر می‌گذارد. باتری‌ای که به‌طور کامل شارژ شده است، نمی‌تواند توان اضافی ناشی از افزایش ناگهانی تولید را جذب کند و باتری‌ای که به‌طور عمیق تخلیه شده است، نمی‌تواند انرژی لازم برای عبور از یک افت ولتاژ را فراهم کند. بنابراین، ایجاد پایداری مؤثر نیازمند مدیریت فعال سطح شارژ (SOC) است؛ به‌گونه‌ای که سیستم کنترل به‌طور مداوم وضعیت باتری را نظارت کرده و الگوهای شارژ و تخلیه را تنظیم می‌کند تا باتری همواره در حالت آماده‌باش برای واکنش به اختلال بعدی قرار داشته باشد.

انتخاب شیمی باتری نیز بر عملکرد پایدارسازی تأثیر می‌گذارد. باتری‌های لیتیوم فسفر آهن که به‌طور گسترده در کاربردهای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) صنعتی استفاده می‌شوند، ترکیبی مطلوب از طول عمر چرخه‌ای، پایداری حرارتی و چگالی توان را ارائه می‌دهند که با چرخه‌های شارژ-دشارژ با فرکانس بالا — مرتبط با مدیریت نوسانات توان — سازگان است. یک سیستم تبدیل توان (PCS) با توان بالا برای BESS که برای کاربردهای پایدارسازی طراحی شده است، باید با شیمی خاص باتری مورد استفاده سازگان باشد و همچنین پروتکل‌های مدیریت باتری را پیاده‌سازی کند که سلامت سلول‌ها را حفظ کرده و در عین حال پاسخ‌گویی لازم برای پایدارسازی مؤثر را تضمین نماید.

سوالات متداول

آیا یک سیستم تبدیل توان (PCS) با توان بالا برای BESS می‌تواند هم‌زمان با افت ولتاژ و هم انحرافات فرکانسی مقابله کند؟

بله. یک سیستم کنترل توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) با یک سیستم کنترل به‌خوبی طراحی‌شده می‌تواند انواع مختلف اختلالات را به‌صورت همزمان مدیریت کند. توانایی این سیستم در کنترل مستقل توان فعال و توان راکتیو بدین معناست که می‌تواند انحرافات فرکانسی — که عمدتاً ناشی از عدم تعادل توان فعال هستند — را در عین حالی که جبران افت ولتاژ (که اغلب مؤلفه‌ای از توان راکتیو دارد) را انجام می‌دهد، برطرف کند. شرط اصلی، وجود معماری کنترلی است که الگوریتم‌های تشخیص و پاسخ را به‌صورت موازی و نه به‌صورت ترتیبی پردازش می‌کند.

معمولاً چه رتبه توانی برای کاربردهای تثبیت صنعتی مورد نیاز است؟

رتبه‌بندی توان مورد نیاز به دامنه نوساناتی که تأسیسات با آن مواجه می‌شوند و اندازه بارهایی که نیاز به حفاظت دارند، بستگی دارد. برای تأسیسات صنعتی کوچک تا متوسط، یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) در محدوده ۱۰۰ کیلووات تا ۵۰۰ کیلووات ممکن است کافی باشد. تأسیسات بزرگ‌تر با تقاضای در مقیاس مگاوات معمولاً نیازمند سیستم‌های ماژولار هستند که در آن چندین واحد PCS با توان بالا برای BESS ترکیب می‌شوند. فرآیند تعیین ابعاد باید بر اساس یک بررسی کیفیت توان انجام شود که دامنه واقعی و مدت زمان اختلالاتی را که تأسیسات با آن مواجه می‌شود، کمّی‌سازی می‌کند.

آیا یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای BESS برای پایدارسازی توان صنعتی نیازمند اتصال به شبکه است؟

خیر. یک سیستم کنترل توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) که قادر به عملیات تشکیل شبکه (grid-forming) باشد، می‌تواند توان صنعتی را در حالت جزیره‌ای (islanded mode) بدون نیاز به اتصال به شبکه اصلی پایدار کند. این ویژگی به‌ویژه برای مراکز صنعتی دورافتاده یا تأسیساتی که تمایل دارند در طول قطعی‌های طولانی‌مدت شبکه برق، فعالیت‌های خود را ادامه دهند، اهمیت دارد. در حالت تشکیل شبکه، سیستم کنترل توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) خود منبع مرجع ولتاژ و فرکانس را ایجاد می‌کند و تمام بارهای متصل نسبت به این مرجع پایدار کار می‌کنند، صرف‌نظر از آنچه در شبکه برق عمومی رخ می‌دهد.

سیستم کنترل توان بالا (PCS) برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) از نظر توانایی پایدارسازی چگونه با یک سیستم تغذیه بدون وقفه (UPS) سنتی متفاوت است؟

یک سیستم تغذیه بدون وقفه (UPS) سنتی عمدتاً برای تأمین برق پشتیبان در زمان قطعی‌ها طراحی شده و قابلیت محدودی در شرایط‌دهی برق ارائه می‌دهد. در مقابل، یک سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS)، برای مشارکت پیوسته و فعال در مدیریت تعادل توان طراحی شده است. این سیستم می‌تواند به اختلالات زیرچرخه‌ای پاسخ دهد، جبران پویای توان راکتیو را فراهم کند، در حالت تشکیل شبکه (grid-forming) کار کند و در مقیاس‌های توانی گسترده‌تری مانند سطح تأسیسات نیز قابل گسترش باشد. علاوه بر این، سیستم کنترل توان (PCS) با توان بالا برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS) جریان انرژی دوطرفه را پشتیبانی می‌کند و امکان شارژ از شبکه یا از تولید محلی را فراهم می‌سازد؛ در حالی که سیستم تغذیه بدون وقفه (UPS) اساساً یک دستگاه تحویل انرژی تک‌جهته است.