مع النمو السريع لسوق مركبات الطاقة الجديدة في الصين، بات تطبيق تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة (V2G) ذا أهمية متزايدة في بناء استراتيجيات الطاقة الوطنية والشبكات الذكية. تحوّل هذه التقنية المركبات الكهربائية إلى وحدات تخزين طاقة متنقلة، وتستخدم محطات شحن ثنائية الاتجاه لنقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة. وبفضلها، تستطيع المركبات الكهربائية تزويد الشبكة بالطاقة خلال فترات ذروة الاستهلاك، وشحن نفسها خلال فترات انخفاض الاستهلاك، مما يُسهم في موازنة الأحمال على الشبكة.
في 4 يناير 2024، أصدرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح وهيئات أخرى أول وثيقة سياسة محلية تستهدف تحديدًا تقنية V2G بعنوان "آراء تنفيذية بشأن تعزيز التكامل والتفاعل بين مركبات الطاقة الجديدة وشبكات الطاقة". واستنادًا إلى "الآراء التوجيهية بشأن مواصلة بناء نظام بنية تحتية عالية الجودة للشحن" الصادرة عن المكتب العام لمجلس الدولة، لم توضح الآراء التنفيذية تعريف تقنية التفاعل بين المركبات والشبكات فحسب، بل طرحت أيضًا أهدافًا واستراتيجيات محددة، وخططت لاستخدامها في دلتا نهر اليانغتسي، ودلتا نهر اللؤلؤ، ومنطقة بكين-تيانجين-خبي-شاندونغ، وسيتشوان، وتشونغتشينغ، وغيرها من المناطق ذات الظروف الناضجة، وذلك لإنشاء مشاريع تجريبية.
تشير المعلومات السابقة إلى وجود حوالي 1000 نقطة شحن مزودة بتقنية V2G في البلاد، بينما يبلغ إجمالي نقاط الشحن الحالية 3.98 مليون نقطة، أي ما يعادل 0.025% فقط من إجمالي نقاط الشحن الموجودة. علاوة على ذلك، تُعدّ تقنية V2G للتفاعل بين المركبات والشبكة ناضجة نسبيًا، كما أن تطبيقها وبحوثها شائعان على الصعيد الدولي. ونتيجة لذلك، هناك مجال واسع لزيادة انتشار تقنية V2G في المدن.
تُشجع بكين، بوصفها مدينة رائدة على المستوى الوطني في مجال المدن منخفضة الكربون، استخدام الطاقة المتجددة. وقد أرست البنية التحتية الضخمة لمركبات الطاقة الجديدة وشحنها الأساس لتطبيق تقنية V2G. وبحلول نهاية عام 2022، أنشأت المدينة أكثر من 280 ألف نقطة شحن و292 محطة لتبديل البطاريات.
مع ذلك، تواجه تقنية V2G خلال عملية الترويج والتنفيذ سلسلة من التحديات، تتعلق أساسًا بجدوى التشغيل الفعلي وبناء البنية التحتية اللازمة. وبالنظر إلى بكين كمثال، أجرى باحثون من معهد أبحاث الورق مؤخرًا دراسة استقصائية حول قطاعات الطاقة الحضرية والكهرباء ومحطات الشحن.
تتطلب أعمدة الشحن ثنائية الاتجاه تكاليف استثمار أولية عالية
توصل الباحثون إلى أن انتشار تقنية V2G في البيئات الحضرية قد يساهم بشكل فعال في حل مشكلة ندرة نقاط شحن السيارات الكهربائية في المدن. ولا تزال الصين في المراحل الأولى من تطبيق هذه التقنية. وكما أشار مسؤول محطة توليد الطاقة، فإن تقنية V2G، نظرياً، تشبه شحن الهواتف المحمولة ببطاريات الشحن المحمولة، إلا أن تطبيقها العملي يتطلب إدارة أكثر تطوراً للبطاريات وتفاعلاً أفضل مع الشبكة الكهربائية.
أجرى الباحثون دراسةً على شركات محطات شحن السيارات الكهربائية في بكين، وتوصلوا إلى أن معظم محطات الشحن الحالية في بكين أحادية الاتجاه، أي أنها مخصصة لشحن المركبات فقط. ولتشجيع استخدام محطات الشحن ثنائية الاتجاه المزودة بتقنية V2G، نواجه حاليًا عدة تحديات عملية.
أولاً، تواجه المدن الكبرى، مثل بكين، نقصاً في الأراضي. فبناء محطات شحن مزودة بتقنية V2G، سواءً عن طريق استئجار أو شراء الأراضي، يتطلب استثماراً طويل الأجل وتكاليف باهظة. علاوة على ذلك، يصعب إيجاد أراضٍ إضافية متاحة.
ثانيًا، سيستغرق تحويل محطات الشحن الحالية وقتًا. فتكلفة الاستثمار في بناء محطات الشحن مرتفعة نسبيًا، وتشمل تكلفة المعدات، واستئجار المساحة، وتمديدات الأسلاك اللازمة للربط بشبكة الكهرباء. وعادةً ما تستغرق هذه الاستثمارات ما لا يقل عن سنتين إلى ثلاث سنوات لاسترداد تكلفتها. وإذا اعتمد التحديث على محطات الشحن الحالية، فقد لا تجد الشركات حوافز كافية قبل استرداد التكاليف.
ذكرت تقارير إعلامية سابقة أن نشر تقنية V2G في المدن يواجه تحديين رئيسيين: أولهما ارتفاع تكلفة الإنشاء الأولية، وثانيهما أن انقطاع التيار الكهربائي عن شبكة الكهرباء قد يؤثر على استقرارها.
إن التوقعات التكنولوجية متفائلة ولديها إمكانات كبيرة على المدى الطويل.
ماذا يعني تطبيق تقنية V2G لأصحاب السيارات؟ تشير الدراسات ذات الصلة إلى أن كفاءة الطاقة في الترام الصغير تبلغ حوالي 6 كيلومترات لكل كيلوواط ساعة (أي أن كيلوواط ساعة واحدة من الكهرباء تكفي لقطع مسافة 6 كيلومترات). تتراوح سعة بطارية المركبات الكهربائية الصغيرة عمومًا بين 60 و80 كيلوواط ساعة، ويمكن شحن السيارة الكهربائية بحوالي 80 كيلوواط ساعة من الكهرباء. مع ذلك، يشمل استهلاك الطاقة في المركبة أيضًا تشغيل مكيف الهواء، وما إلى ذلك. بالمقارنة مع الوضع الأمثل، ستنخفض مسافة القيادة.
يبدي المسؤول عن شركة محطات شحن السيارات الكهربائية المذكورة تفاؤلاً بشأن تقنية V2G. وأشار إلى أن سيارة الطاقة الجديدة قادرة على تخزين 80 كيلوواط/ساعة من الكهرباء عند شحنها بالكامل، وتزويد الشبكة بـ 50 كيلوواط/ساعة في كل مرة. وبناءً على أسعار شحن الكهرباء التي رصدها الباحثون في موقف سيارات تحت الأرض تابع لمركز تجاري في الطريق الدائري الرابع الشرقي ببكين، يبلغ سعر الشحن خلال ساعات خارج الذروة 1.1 يوان/كيلوواط/ساعة (أسعار الشحن أقل في الضواحي)، بينما يبلغ سعر الشحن خلال ساعات الذروة 2.1 يوان/كيلوواط/ساعة. وبافتراض أن مالك السيارة يشحنها خلال ساعات خارج الذروة يومياً، ويزود الشبكة بالطاقة خلال ساعات الذروة، فإنه يستطيع، وفقاً للأسعار الحالية، تحقيق ربح لا يقل عن 50 يواناً يومياً. وأضاف: "مع إمكانية تعديل أسعار الكهرباء من قبل الشبكة، كتطبيق تسعير السوق خلال ساعات الذروة، قد تزداد عائدات السيارات التي تزود محطات الشحن بالطاقة".
أشار المسؤول عن محطة الطاقة المذكورة إلى أنه باستخدام تقنية V2G، يجب مراعاة تكاليف فقد الطاقة من البطارية عند قيام المركبات الكهربائية بتغذية الشبكة الكهربائية. وتشير التقارير ذات الصلة إلى أن تكلفة بطارية سعتها 60 كيلوواط/ساعة تبلغ حوالي 7680 دولارًا أمريكيًا (ما يعادل حوالي 55000 يوان صيني).
بالنسبة لشركات محطات شحن السيارات الكهربائية، مع استمرار تزايد أعداد المركبات العاملة بالطاقة الجديدة، سيزداد الطلب على تقنية V2G. فعندما تنقل المركبات الكهربائية الطاقة إلى الشبكة عبر محطات الشحن، يحق لهذه الشركات تحصيل رسوم خدمة محددة. إضافةً إلى ذلك، تستثمر الشركات في العديد من المدن الصينية في محطات الشحن وتشغلها، وتقدم الحكومة دعماً مالياً مناسباً.
تشهد المدن الصينية نموًا تدريجيًا في استخدام تقنية الشحن من المركبة إلى الشبكة (V2G). ففي يوليو 2023، تم افتتاح أول محطة تجريبية لشحن المركبات بتقنية V2G في مدينة تشوشان، كما تم إتمام أول عملية شحن داخل حديقة عامة في مقاطعة تشجيانغ بنجاح. وفي 9 يناير 2024، أعلنت شركة NIO عن بدء تشغيل أول دفعة من 10 محطات شحن V2G في شنغهاي.
أعرب كوي دونغشو، الأمين العام للجمعية الوطنية المشتركة لمعلومات سوق سيارات الركاب، عن تفاؤله بشأن إمكانات تقنية V2G. وأوضح للباحثين أنه مع تطور تكنولوجيا بطاريات الطاقة، قد يرتفع عمر دورة البطارية إلى 3000 ضعف أو أكثر، أي ما يعادل حوالي 10 سنوات من الاستخدام. وهذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات السيارات الكهربائية التي تتطلب شحنها وتفريغها بشكل متكرر.
توصل باحثون من خارج أستراليا إلى نتائج مماثلة. فقد أكملت مقاطعة العاصمة الأسترالية مؤخرًا مشروعًا بحثيًا استمر عامين حول تقنية V2G بعنوان "تحقيق خدمات المركبات الكهربائية للشبكة (REVS)". ويُظهر المشروع أنه مع التطور الواسع النطاق لهذه التقنية، من المتوقع انخفاض تكاليف شحن V2G بشكل ملحوظ. وهذا يعني أنه على المدى الطويل، ومع انخفاض تكلفة محطات الشحن، سينخفض سعر المركبات الكهربائية أيضًا، مما يقلل من تكاليف استخدامها على المدى البعيد. كما يمكن أن تكون هذه النتائج مفيدة بشكل خاص لموازنة مدخلات الطاقة المتجددة إلى الشبكة خلال فترات ذروة استهلاك الطاقة.
الأمر يتطلب تعاون شبكة الكهرباء وحلاً موجهاً نحو السوق.
على المستوى التقني، ستؤدي عملية تغذية المركبات الكهربائية لشبكة الطاقة إلى زيادة تعقيد العملية برمتها.
صرح شي غوفو، مدير إدارة التنمية الصناعية في شركة شبكة الكهرباء الحكومية الصينية، ذات مرة بأن شحن سيارات الطاقة الجديدة ينطوي على "حمل عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة". اعتاد معظم مالكي هذه السيارات على الشحن بين الساعة 7 مساءً و11 مساءً، وهو ما يتزامن مع ذروة استهلاك الكهرباء في المنازل، حيث تصل نسبة الاستهلاك إلى 85%، مما يزيد من الضغط على شبكة التوزيع.
من الناحية العملية، عندما تُعيد المركبات الكهربائية الطاقة الكهربائية إلى الشبكة، يلزم وجود محول لضبط الجهد لضمان التوافق مع الشبكة. وهذا يعني أن عملية تفريغ المركبة الكهربائية يجب أن تتوافق مع تقنية المحولات المستخدمة في شبكة الطاقة. تحديدًا، تتضمن عملية نقل الطاقة من محطة الشحن إلى الترام تحويل الطاقة الكهربائية من جهد أعلى إلى جهد أقل، بينما تتطلب عملية نقل الطاقة من الترام إلى محطة الشحن (وبالتالي إلى الشبكة) رفع الجهد من جهد أقل إلى جهد أعلى. أما من الناحية التقنية، فالأمر أكثر تعقيدًا، إذ يشمل تحويل الجهد وضمان استقرار الطاقة الكهربائية والامتثال لمعايير الشبكة.
وأشار الشخص المسؤول عن محطة الطاقة المذكورة أعلاه إلى أن شبكة الطاقة تحتاج إلى إدارة دقيقة للطاقة لعمليات شحن وتفريغ العديد من المركبات الكهربائية، وهو ما لا يمثل تحديًا تقنيًا فحسب، بل يشمل أيضًا تعديل استراتيجية تشغيل الشبكة.
قال: "على سبيل المثال، في بعض المناطق، لا تتمتع أسلاك شبكة الكهرباء الحالية بالسماكة الكافية لدعم عدد كبير من أعمدة الشحن. وهذا يُشبه نظام أنابيب المياه؛ فالأنبوب الرئيسي لا يستطيع تزويد جميع الأنابيب الفرعية بكمية كافية من المياه، ويحتاج إلى إعادة توصيل الأسلاك. وهذا يتطلب الكثير من أعمال إعادة التوصيل، وتكاليف إنشاء باهظة." حتى لو تم تركيب أعمدة الشحن في مكان ما، فقد لا تعمل بشكل صحيح بسبب مشاكل في سعة الشبكة.
يجب تسريع أعمال التكيف اللازمة. على سبيل المثال، تبلغ قدرة محطات الشحن البطيء عادةً 7 كيلوواط، بينما يبلغ إجمالي قدرة الأجهزة المنزلية في المنزل العادي حوالي 3 كيلوواط. عند توصيل محطة أو محطتين للشحن، يمكن تحميل الأحمال بالكامل، وحتى عند استخدام الطاقة في أوقات انخفاض الطلب، يمكن تعزيز استقرار شبكة الكهرباء. مع ذلك، عند توصيل عدد كبير من محطات الشحن واستخدام الطاقة في أوقات الذروة، قد تتجاوز قدرة الشبكة على تحمل الأحمال.
أوضح المسؤول عن محطة توليد الطاقة المذكورة أنه في ظلّ آفاق الطاقة الموزعة، يمكن استكشاف إمكانية تسويق الكهرباء لحلّ مشكلة تعزيز شحن وتفريغ مركبات الطاقة الجديدة إلى شبكة الكهرباء في المستقبل. حاليًا، تبيع شركات توليد الطاقة الكهرباء لشركات شبكة الكهرباء، التي بدورها توزّعها على المستخدمين والشركات. وتؤدي هذه الدورة المتعددة المستويات إلى زيادة التكلفة الإجمالية لإمدادات الطاقة. إذا تمكّن المستخدمون والشركات من شراء الكهرباء مباشرةً من شركات التوليد، فسيبسط ذلك سلسلة إمداد الطاقة. وأضاف: "يُمكن للشراء المباشر تقليل الحلقات الوسيطة، وبالتالي خفض تكلفة تشغيل الكهرباء. كما قد يُشجّع شركات محطات الشحن على المشاركة بفعالية أكبر في إمداد الطاقة وتنظيم شبكة الكهرباء، وهو أمر بالغ الأهمية لكفاءة تشغيل سوق الطاقة وتعزيز تقنية الربط بين المركبات وشبكة الكهرباء."
اقترح تشين جيانزي، مدير مركز خدمات الطاقة (مركز التحكم بالأحمال) التابع لشركة ستيت جريد لتكنولوجيا إنترنت المركبات الذكية المحدودة، أنه من خلال الاستفادة من وظائف ومزايا منصة إنترنت المركبات، يمكن ربط نقاط شحن الأصول الاجتماعية بهذه المنصة لتبسيط عمليات المشغلين الاجتماعيين، وخفض تكاليف الاستثمار، وتحقيق تعاون مثمر مع منصة إنترنت المركبات، وبناء منظومة صناعية مستدامة.
سوزي
شركة سيتشوان للعلوم والتكنولوجيا الخضراء المحدودة
0086 19302815938
تاريخ النشر: 10 فبراير 2024
