مقدمة

"كان منزلي في الأصل مزودًا ببطارية سعتها 10 كيلوواط/ساعة، والآن أريد إضافة بطارية أخرى سعتها 10 كيلوواط/ساعة. هل يمكننا توصيلهما مباشرة على التوازي؟"

هذه مشكلة شائعة لدى العديد من مستخدمي الطاقة الشمسية. مع ازدياد استهلاك الكهرباء، أو الحاجة إلى شحن السيارات الكهربائية، تلجأ العديد من الأسر إلى زيادة سعة بطاريات أنظمة تخزين الطاقة الحالية لديها. ولكن هل يمكن استخدام البطاريات القديمة والجديدة بشكل تبادلي؟ ما هي عواقب التوصيل المباشر على التوازي؟ ما هي الاحتياطات الواجب اتخاذها عند زيادة السعة؟ لا يمكن الإجابة عن هذه الأسئلة بمجرد البحث عبر الإنترنت.

إنّ دمج البطاريات القديمة والجديدة ليس مجرد مسألة "هل يمكن فعل ذلك؟"، بل ينطوي على العديد من الجوانب التقنية، مثل نوع البطارية وسعتها وعلامتها التجارية ومستوى تدهورها وتجانس مقاومتها الداخلية. وقد يؤدي سوء التعامل معها إلى التأثير سلبًا على كفاءة النظام، بل وربما التسبب في حوادث خطيرة. ستشرح هذه المقالة بوضوح الاحتياطات اللازمة للتوسع المتوازي لأنظمة تخزين الطاقة، موضحةً لك ما يجب الانتباه إليه وما يجب تجنبه قبل زيادة السعة.

لماذا لا يمكن خلط البطاريات الجديدة والقديمة حسب الرغبة؟
لفهم سبب عدم إمكانية خلط البطاريات الجديدة والقديمة حسب الرغبة، يجب عليك أولاً فهم المبدأ الأساسي لتوصيل البطاريات على التوازي.

يكمن جوهر توصيل البطاريات على التوازي في السماح لعدة بطاريات بتقاسم الحمل. من الناحية المثالية، يُوزع التيار الذي تحمله كل بطارية بما يتناسب مع سعتها. على سبيل المثال، إذا تم توصيل بطاريتين سعة كل منهما 10 كيلوواط ساعة على التوازي، فعندما يكون الحمل 20 كيلوواط ساعة، ستساهم كل بطارية بـ 10 كيلوواط ساعة. مع ذلك، يعتمد هذا "التوزيع النسبي" على افتراض أن خصائص البطاريتين متطابقة تمامًا.

في الواقع، لا يمكن أن تكون خصائص البطاريات الجديدة والقديمة متطابقة تماماً. وأهم فرقين هما المقاومة الداخلية ودرجة التدهور.

لنبدأ بالمقاومة الداخلية. أثناء الشحن والتفريغ، يواجه التيار مقاومةً أثناء مروره داخل البطارية؛ تُسمى هذه المقاومة بالمقاومة الداخلية. كلما زادت المقاومة الداخلية، زاد انخفاض الجهد أثناء التفريغ، وانخفضت الكفاءة. تتميز البطاريات الجديدة عادةً بمقاومة داخلية منخفضة ومتجانسة؛ أما البطاريات القديمة، نتيجةً للاستخدام المطول، فتُعاني من انخفاض النشاط الكيميائي الداخلي، وزيادة سُمك طبقة SEI، وزيادة مقاومة التلامس، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في المقاومة الداخلية. إذا تم توصيل بطاريات جديدة وقديمة ذات مقاومات داخلية مختلفة بشكل كبير على التوازي، فسيكون توزيع التيار غير متساوٍ بشكل كبير؛ فالبطارية الجديدة ذات المقاومة الداخلية المنخفضة ستحمل تيارًا أكبر، بينما ستعمل البطارية القديمة ذات المقاومة الداخلية العالية بكفاءة أقل. والنتيجة هي تسارع تلف البطارية الجديدة وانخفاض كفاءة النظام.

لنتحدث عن درجة التدهور. تختلف درجات التدهور بين البطاريات الجديدة والقديمة، مما يعني اختلاف سعتها الفعلية. على سبيل المثال، قد تحتوي بطاريتان، كلتاهما مصنفة اسميًا بسعة 10 كيلوواط/ساعة، على بطارية جديدة بسعة فعلية تبلغ 9.5 كيلوواط/ساعة، بينما قد تحتوي بطارية قديمة متدهورة بنسبة 5% على 9 كيلوواط/ساعة فقط. إذا تم توصيل هاتين البطاريتين على التوازي، فسيديرهما النظام بناءً على الحد الأقصى لسعة البطارية القديمة، ولن تتمكن البطارية الجديدة من تفريغ شحنتها بكفاءة. علاوة على ذلك، عادةً ما يحدد نظام إدارة البطارية (BMS) جهد قطع الشحن/التفريغ بناءً على متوسط ​​السعة الإجمالية، مما قد يُلحق ضررًا جانبيًا بالبطارية الجديدة، إما بمنعها من الشحن الكامل أو التفريغ الكامل.

من المشكلات الأخرى التي يُغفل عنها بسهولة اختلاف بروتوكولات واستراتيجيات إدارة أنظمة إدارة البطاريات (BMS) بين مختلف العلامات التجارية. عند توصيل نظامي إدارة البطاريات بالتوازي، يجب أن يتواصلا وينسقا. في حال عدم توافق البروتوكولات، قد ينشأ وضعٌ يُؤدي فيه تضاربٌ في عمل النظام إلى إيقاف تشغيله تلقائيًا، أو حتى التسبب في مخاطر الشحن الزائد والتفريغ الزائد.

باختصار، تتمثل المخاطر الرئيسية لخلط البطاريات الجديدة والقديمة في: التوزيع غير المتساوي للتيار نتيجةً لاختلاف المقاومة الداخلية، والفوضى الإدارية بسبب عدم توافق بروتوكول نظام إدارة البطارية، وهدر السعة وتدهور كفاءة النظام نتيجةً لاختلافات التدهور. كلٌ من هذه المشكلات الثلاث له أهمية بالغة.

ثانيًا: الطريقة الصحيحة لتوسيع أنظمة تخزين الطاقة
إذا قلنا أنه لا ينبغي خلط البطاريات الجديدة والقديمة، فما هي الطريقة الصحيحة لزيادة سعة البطارية؟

الطريقة الأولى: إضافة بطاريات جديدة من نفس الطراز والدفعة.

هذا هو السيناريو الأمثل. إذا تمكنت من شراء بطاريات من نفس الطراز والدفعة لبطارياتك الحالية، وبنفس المقاومة الداخلية ومعدل التدهور تقريبًا، فستكون المشاكل أقل بكثير بعد التوصيل المتوازي. مع ذلك، في الواقع، قد تكون منتجات الدفعة نفسها قد توقف إنتاجها، أو قد يصعب الحصول عليها بسبب محدودية قنوات التوزيع. إذا تمكنت من إيجادها، فستظل هذه الطريقة هي الأفضل لزيادة سعة البطارية.

النهج الثاني: السماح لنظام إدارة البطاريات القديم بإدارة البطاريات الجديدة بشكل موحد.

تدعم بعض ماركات البطاريات وضع "الرئيسي-التابع"، حيث يعمل نظام إدارة البطارية الحالي كرئيسي، وتعمل البطارية المضافة حديثًا كتابعة. تُرسل معلومات البطاريات التابعة إلى نظام إدارة البطارية الرئيسي لإدارتها. تتطلب هذه الطريقة أن يدعم نظام إدارة البطارية الحالي وضع التوسعة هذا، وأن تكون البطارية الجديدة من نفس ماركة وموديل البطارية الأصلية؛ وإلا فلن يكون البروتوكول متوافقًا. تتضمن العملية أولًا شحن البطارية الجديدة بالكامل بشكل منفصل، مما يسمح لنظام إدارة البطارية بتحديد ومعايرة معايير سعتها، ثم توصيلهما على التوازي.

النهج الثالث: إضافة نظام تخزين طاقة منفصل.

هذا هو النهج الأكثر أمانًا، ولكنه الأكثر تكلفة. يتم إضافة نظام بطاريات ومحول طاقة منفصلين بجوار نظام تخزين الطاقة الحالي، حيث تتم إدارة كل نظام وقياسه بشكل مستقل. تتمثل ميزة هذا النهج في عدم وجود مشكلة عدم توافق بين البطاريات القديمة والجديدة، وعدم تداخل النظامين. أما عيوبه فتتمثل في زيادة التكلفة، والحاجة إلى التأكد من وجود منافذ بطاريات احتياطية في محول الطاقة.

الطريقة الرابعة: استبدال جميع البطاريات

إذا تدهورت حالة البطارية الحالية بشكل كبير (مثلاً، إذا استُخدمت لأكثر من 8 سنوات، وتدهورت بنسبة تزيد عن 30%)، فمن الأفضل استبدالها بالكامل بدلاً من إصلاحها. قم بإزالة البطارية القديمة وبيعها (بعض شركات إعادة التدوير تشتريها)، ثم استبدلها بالبطارية الجديدة، مما يمنح النظام مظهراً جديداً. تتطلب هذه الطريقة استثماراً أولياً أكبر، لكنها أكثر راحة على المدى الطويل.

ثالثًا: خطوات محددة للتوسع المتوازي لأنظمة تخزين الطاقة
إذا قررت إضافة بطاريات إلى نظام تخزين الطاقة الحالي لديك، بغض النظر عن الطريقة، فإن الخطوات التالية ضرورية لوضعها في الاعتبار.

الخطوة الأولى هي التأكد من دعم العاكس ونظام إدارة البطارية (BMS) لتوسيع السعة. لا يمكن توسيع جميع أنظمة تخزين الطاقة. بعض العواكس أو أنظمة إدارة البطاريات من العلامات التجارية الصغيرة تدعم فقط بطاريات ذات سعات محددة ولا تسمح بالتوسيع؛ وقد يؤدي فرض التوسيع إلى عدم توافق النظام. تحقق من معلمات "الحد الأقصى لسعة البطارية" و"الحد الأقصى لعدد التوصيلات المتوازية" في دليل العاكس، أو استشر الشركة المصنعة مباشرةً.

الخطوة الثانية هي تفعيل البطارية الجديدة واختبارها بشكل منفصل. بعد استلام البطارية الجديدة، لا تقم بتوصيلها مباشرةً بالنظام الحالي. أولاً، اشحن البطارية الجديدة بالكامل باستخدام شاحن مخصص (أو دع جهاز العاكس يتعرف عليها بشكل منفصل)، وراقب أي خلل أثناء الشحن - هل الجهد الكهربائي طبيعي، وهل تيار الشحن مستقر، وهل درجة حرارة البطارية طبيعية. في حال وجود أي خلل، أوقف الشحن فوراً واتصل بالمورد.

الخطوة الثالثة هي فصل التيار الكهربائي لضمان السلامة. يجب إجراء جميع العمليات التي تتضمن توصيلات البطارية بعد فصل التيار الكهربائي. أوقف تشغيل العاكس، وافصل مفتاح البطارية، واستخدم جهاز قياس متعدد للتأكد من عدم وجود جهد متبقٍ. لا يحتوي التيار المستمر على سلك محايد يمكن فصله؛ والإجراء الأمني ​​الوحيد هو التأكد من فصل مصدر الطاقة تمامًا.

رابعًا، قم بتوصيل خطوط الاتصال والطاقة بشكل صحيح. يجب توصيل خط الاتصال (CAN أو RS485) للبطاريات الموصولة بالتوازي أولًا حتى يتمكن نظام إدارة البطارية (BMS) من التعرف على البطارية الجديدة قبل تزويدها بالطاقة. يجب أن تكون نقاط التوصيل المتوازية لخطوط الطاقة (الأطراف الموجبة والسالبة) في نفس الموقع لضمان اتصال جيد ومنع التوصيلات غير المحكمة من التسبب في ارتفاع درجة الحرارة ونشوب حريق.

الخطوة 5: تصحيح الأخطاء والمراقبة. بعد إتمام التوصيل المتوازي، اترك النظام يعمل لبضعة أيام وراقب باستمرار عدة مؤشرات رئيسية: هل تيارات الشحن والتفريغ للبطارية الجديدة متوازنة؟ هل حالة شحن البطارية الجديدة والقديمة متطابقة؟ هل يُصدر النظام أي إنذارات غير طبيعية؟ إذا وُجد تفاوت كبير في توزيع التيار (على سبيل المثال، تُفرغ البطارية الجديدة بمعدل 20 أمبير بينما تُفرغ البطارية القديمة بمعدل 5 أمبير فقط)، فهذا يُشير إلى مشكلة خطيرة في عدم تطابق المقاومة الداخلية، والتي يجب معالجتها فورًا.

رابعاً: المشاكل الشائعة وحلولها أثناء توسيع الطاقة الإنتاجية
عملياً، قد يواجه توصيل البطاريات الجديدة والقديمة على التوازي مشاكل عديدة. إليك بعضاً من أكثرها شيوعاً وحلولها.

السؤال الأول: ترتفع درجة حرارة البطارية الجديدة بشكل ملحوظ بعد توصيلها بالتوازي. يشير ارتفاع درجة الحرارة إلى أن البطارية الجديدة تحمل تيارًا زائدًا، ربما بسبب عدم انتظام توزيع التيار الناتج عن اختلاف المقاومة الداخلية. الحل هو تقليل الحمل أو فصل البطارية الجديدة مؤقتًا عن النظام لفحصها بشكل منفصل. إذا استمرت البطارية الجديدة في ارتفاع درجة حرارتها بشكل ملحوظ عند تشغيلها بشكل مستقل، فقد يكون بها عيب في الجودة، ويتطلب ذلك التواصل مع المورد لاستبدالها.

السؤال الثاني: إنذار النظام "عدم توافق البطارية". هذا إنذار وقائي يُفعّله نظام إدارة البطارية (BMS) عند اكتشافه اختلافًا كبيرًا في خصائص البطارية القديمة والجديدة. الحل هو الدخول إلى قائمة إعدادات نظام إدارة البطارية والتحقق من وجود خيار لتعطيل "الكشف عن توافق البطارية" (مدعوم من بعض العلامات التجارية). إذا لم يكن موجودًا، فحاول تحديث برنامج نظام إدارة البطارية إلى أحدث إصدار. إذا استمرت المشكلة، فقد تحتاج إلى استبدال البطارية القديمة أو استخدام حل نظام منفصل.

السؤال الثالث: لا يمكن شحن البطارية الجديدة أو تفريغها بالكامل. والسبب هو أن نظام إدارة البطارية (BMS) قد حدد نقاط قطع الشحن/التفريغ بناءً على الحد الأقصى لسعة البطارية القديمة. الحل هو أن يقوم نظام إدارة البطارية بإعادة معايرة سعة البطارية - من خلال إكمال دورة شحن/تفريغ كاملة، يمكن للنظام إعادة تحديد السعة الفعلية للبطارية الجديدة. تدعم بعض أنواع أنظمة إدارة البطارية إمكانية ضبط معلمات سعة كل بطارية يدويًا؛ حيث يمكنك إدخال السعة الاسمية للبطارية الجديدة يدويًا.

السؤال الرابع: تنخفض كفاءة النظام بشكل ملحوظ بعد التوصيل المتوازي. إذا كانت كفاءة النظام الإجمالية أقل من ذي قبل بعد التوصيل المتوازي، فهذا يشير إلى أن عدم تطابق المقاومة الداخلية بين البطاريتين القديمة والجديدة قد أثر على أداء النظام. في هذه الحالة، قد يكون من الضروري ضبط البطارية الجديدة على وضع "الشحن فقط"، أي أن تستقبل البطارية الجديدة الطاقة الزائدة فقط ولا تشارك في عملية التفريغ. على الرغم من أن هذا الوضع ليس الحل الأمثل، إلا أنه يمنع البطارية الجديدة من التأثر سلبًا بالبطارية القديمة.

خاتمة
إن مسألة إمكانية خلط البطاريات الجديدة والقديمة ليست مسألة بسيطة من حيث الإجابة "نعم" أو "لا"، بل هي "غير مستحسنة بشكل عام إلا إذا كانت ضرورية للغاية".

إذا كان نظام تخزين الطاقة لديك بحاجة إلى توسيع، فإن أفضل طريقة هي إضافة بطاريات من نفس الطراز والدفعة، مما يسمح لنظام إدارة البطاريات (BMS) بإدارتها بشكل موحد. إذا تعذر العثور على نفس الطراز، فإن الخيار الأمثل التالي هو إضافة نظام تخزين طاقة منفصل. أما الطريقة الأقل استحسانًا فهي خلط بطاريات قديمة من علامات تجارية ومواصفات ومستويات تدهور مختلفة بشكل عشوائي، إذ قد يؤدي توفير مبلغ بسيط في تكاليف التوسعة إلى انخفاض كفاءة النظام، وتقصير عمر البطارية، بل وحتى مخاطر تتعلق بالسلامة.

عند توسيع أنظمة تخزين الطاقة، من الحكمة دائمًا توخي الحذر. فالبطارية هي جوهر نظام تخزين الطاقة؛ وإذا تعطل هذا الجوهر، فإن قيمة النظام بأكمله ستتضاءل.

نأمل أن تساعدك هذه المقالة في تحديد الخطوات اللازمة قبل ترقية جهاز العاكس أو سعة البطارية. إذا كانت لديك أسئلة أخرى، فإن أفضل طريقة هي استشارة الشركة المصنعة لجهاز العاكس أو البطارية، فهم الأدرى بتوافق منتجاتهم وحلول الترقية المتاحة.

يرجى الاتصال بسيمون على الفور لمناقشة مشروعك:
WeChat: TY530643572
رقم الهاتف: +86 137 1166 0041