استراتيجية مبتكرة لتحسين محطات شحن المركبات الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية وتقنية V2G

مقدمة

طور علماء في الصين استراتيجية تحسين جديدة لمحطات شحن المركبات الكهربائية (EV) التي تعتمد على نظام الطاقة الشمسية (PV) والتخزين بالبطاريات، مع دمج تقنية “الركبة إلى الشبكة” (V2G) ، تستند هذه الاستراتيجية إلى تحسين مزدوج من خلال نماذج للتخطيط للطاقة ليوم كامل (يوم-قبل) والتحكم في الجدولة في الوقت الفعلي، بهدف تحسين كفاءة التشغيل وتقليل التكاليف التشغيلية.

 استراتيجية التحسين المدعومة بـ V2G

تستفيد الاستراتيجية المقترحة من تكامل الطاقة الشمسية مع تخزين البطاريات وتقنية V2G لتحسين تشغيل محطات الشحن، حيث تستخدم طاقة الشمس لتشغيل المحطة مع تخزين الفائض للطاقة. وفي حالة حدوث انقطاع في توليد الطاقة الشمسية أو زيادة الأحمال على الشبكة، يتم دعم هذه المحطات باستخدام بطاريات التخزين.

 التخطيط للطاقة والتوقيت المسبق

تم تصميم الاستراتيجية باستخدام نموذجين رئيسيين:

1. التخطيط للطاقة ليوم كامل (Day-Ahead Power Purchase Planning) يعتمد هذا النموذج على تقنية “التوزيع المدعوم بالتحسين الموزع  (TDRO)” ، حيث يُخطط للطاقة المطلوبة مسبقًا استنادًا إلى تقديرات توليد الطاقة الشمسية وتوقعات الأسعار.
2. التحكم في الجدولة في الوقت الفعلي (Model Predictive Control, MPC) يتعامل مع التغيرات اللحظية في استهلاك الطاقة وأحمال المركبات الكهربائية، ويقوم بتعديل الجداول بناءً على التنبؤات قصيرة الأجل وطويلة الأجل. تم تقسيم فترة التحسين المتدحرج إلى فترتين: الأولى تعتمد على التنبؤات قصيرة المدى، والثانية على التنبؤات ليوم كامل.

اختبار الاستراتيجية في شنغهاي

تم اختبار الاستراتيجية على محاكاة مستندة إلى بيانات حقيقية من محطة شحن للمركبات الكهربائية في شنغهاي، حيث تحتوي المحطة على 80 نقطة شحن سريعة  DC، بطاقة شحن قدرها 100 كيلوواط لكل نقطة، إضافة إلى سقف مواقف مزود بألواح شمسية بسعة إجمالية 500 كيلوواط، وحاويتين للبطاريات بسعة إجمالية 1,080 كيلوواط ساعة.

 تحليل النتائج والتوفير في التكاليف

أظهرت نتائج المحاكاة أن تكاليف التشغيل انخفضت بنسبة 17.80% و13.51% مقارنة بالشحن العشوائي على مدار يومين نموذجيين. كما بينت التحليلات أن التحسين المشترك باستخدام V2G والتخزين بالبطاريات أسهم بشكل أكبر في تقليل الأحمال القصوى مقارنة باستخدام التخزين بالبطاريات فقط.

• مثال على تقليل الأحمال: خلال ذروة الأحمال في المساء، حيث بلغ الحمل 2,608.96 كيلوواط، أسهم تحسين الطاقة الشمسية والتخزين (PV-ES) في تقليص 11.57% من الحمل الأقصى، في حين أن استخدام الطاقة الشمسية، التخزين، والمركبات الكهربائية (PV-ES-EVs) أسهم في تقليص الحمل الأقصى بنسبة 23.81%

 التطبيقات المستقبلية والتحديات

على الرغم من التحديات المتعلقة بتحقيق التوازن بين الكفاءة الحسابية وأداء الوقت الفعلي، أظهرت الاستراتيجية نتائج واعدة في تطبيقات محطات الشحن للمركبات الكهربائية. توفر هذه التقنية فرصًا كبيرة للتوسع في محطات الشحن التي تعتمد على الطاقة المتجددة، خاصة في البيئات التي تتطلب استخدام الطاقة الشمسية وتخزينها في الوقت الفعلي.

 📚  المصدر:

“Optimization strategy for PV-powered EV charging stations relying on V2G,” pv magazine”, سبتمبر 2025.