Studju ta' Simulazzjoni dwar l-Iżvilupp ta' Enerġija għal Sistemi Fotovoltaici u ta' Stoccaggio fl-Immobiliari

F’laqas liċ-ċrixi tal-enerġija globali jiżdied u l-inqas tal-inbidħa twassal aktar, il-gvernijiet kollha fis-silġ huma qed jisostenghu aktar ir-R&D fl-iġġenierija tal-enerġija ġdida. Il-użu domestiku tal-generazzjoni distributa tas-silġ, li hija direzzjoni ħafna importanti għal li ġejjin għall-industrija fotovoltaika, inbaddel aktar attenzjoni. Imma, problemi bħal varjazzjonijiet fit-talbut tal-komponenti fotovoltaiki u l-raġjunabilità ta’ l-integrazzjoni tal-unitajiet ta’ stoccaggio tal-enerġija jistgħu jaffettwaw serjużment l-użu domestiku tal-enerġija. Għalhekk, biex tkun koordinata l-flus stabili tal-enerġija bejn l-unitajiet tas-sistema u biex tiftaħ l-operazzjoni mhux miftuħa, huwa neċessarju strategija ta’ gestjoni tal-enerġija biex tibdil l-offerta mid-demanda. Dan id-dokument, bażat fuq sistemi domestiku fotovoltaiki-stoccaggio tal-enerġija, studja l-gestjoni tal-enerġija biex tifdaħ l-operazzjoni stabil u tprovdi b-bażi teorika għal applikazzjonijiet pratika tal-enerġija ċara.

1 Analisi tas-Silġ Strutturale u l-Algoritmu ta’ Gestjoni tal-Enerġija

It-topologija tas-sistema domestiku fotovoltaiki-stoccaggio tal-enerġija (Figura 1) toqgħod mill-moduli fotovoltaiki, batteġġi ta’ stoccaggio tal-litju, konvertitori tal-enerġija, il-grig, u l-carichi tal-utent. It-talbut tal-moduli fotovoltaiki ikkunu komuni bus DC tal-volt tal-Bust boost. Il-batteġġi ta’ litju jiġu kkonektati mal-bus dan permezz ta’ konvertitur Buck-Boost. Il-bus DC tad-dona potenza fil-grig monofaż jew tisoddisfa l-carichi indipendentement permezz ta’ inverter full-bridge.

Is-sistema tħallilha "talbu u tkonsummu". It-talbut tal-moduli fotovoltaiki, bħala sors prinċipali, qabel kollox jsoddisfa l-carichi tal-utent. Surplus/deficit tal-enerġija fotovoltaika jiġu meħtieg minn batteġġi (sors sekondari); jekk kollox it-talbut fotovoltaiki u l-batteġġi jirraggiungu l-limiti, il-grig (sors terżi) jensure l-fornitura stabili.

Għal it-talbut fotovoltaiki, SOC tal-batteġġi, u l-potenza ta’ karġa-skarġa: Jekk P_PV < P_{PV_min}, il-konvertitur Boost isofffi (l-ebda talbut); kulħadd, jopra. Il-batteġġi jistoppjaw jkarġaw meta SOC > 90% u jiskarġaw meta SOC < 10%. P_bat jadattaw dinamiċament ma’ P_PV u P_load, bil-varjazzjoni minn 0 sa l-potenza massima ta’ karġa tal-batteġġi. Biex timniżża l-oscillazzjonijiet frekwenti tal-karġa-skarġa, l-istat tal-ċiklu li jmiss idependi mill-istat preċedenti tal-batteġġi, biex jpreveni l-mudanzi frekwenti tal-modalità tas-sistema.

Bazat fuq dan, proposta huwa algoritmu ta’ gestjoni tal-enerġija għas-sistemi domestiku fotovoltaiki-stoccaggio, kif jidher fil-Figura 2.

2 Analisi tas-Modalità ta’ Operazzjoni tas-Sistema u l-Flus tal-Enerġija

Guidati mill-algoritmu ta’ gestjoni tal-enerġija, l-operazzjoni tas-sistema tinqasam f’modalità indipendenti u modalità magħluqa, kull wieħed jikkontinewa jiddividi b’mod wieħed:

2.1 Operazzjoni Indipendenti (Mill-Poter Prinċipali)

Jekkunu żewġ sub-modalità, definiti mill-sors tal-poter li jikkontrolla l-bus DC:

• Modalità Fotovoltaika

• Fotovoltaika bħala poter prinċipali; Boost jopra f'modalità CV biex istabilizza l-bus DC.

• L-inverter jopra f'modalità inversjoni indipendenti għal soddisfazzjoni tal-carigi.

• Jekk l-enerġija fotovoltaika > carigi + potenza ta' karġa tal-batteġġi, Buck-Boost jopra f'modalità Buck biex jkarġa l-batteġġi; kulħadd, Buck-Boost jirriman ferm.

• Attivatur: l-enerġija fotovoltaika > carigi, l-batteġġi mhux pien.

• Logika:

• Modalità Batteġġi

• Batteġġi bħala poter prinċipali; Buck-Boost jopra f'modalità Boost biex istabilizza l-bus DC.

• L-inverter jopra f'modalità inversjoni indipendenti għal soddisfazzjoni tal-carigi.

• Jekk l-enerġija fotovoltaika hi dubbja, Boost jopra f'modalità MPPT; jekk l-enerġija fotovoltaika mhux preżenti, Boost jirriman ferm.

• Attivatur: l-enerġija fotovoltaika < carigi, l-batteġġi għandu kapax restanti.

• Logika:

2.2 Operazzjoni Magħluqa (Mill-Statu tal-Inverter)

Splitjati mill-fatt li l-inverter huwa f'inversjoni jew f'rettifikazzjoni:

• Inversjoni Magħluqa

• L-inverter jopra f'modalità inversjoni magħluqa biex istabilizza l-bus DC, ftit enerġija eccessiva lil grig.

• Boost jopra f'modalità MPPT biex imaximixa l-output tal-enerġija.

• Buck-Boost jirriman ferm.

• Attivatur: l-enerġija fotovoltaika > carigi, l-batteġġi pien.

• Logika:

• Rettifikazzjoni Magħluqa

• L-inverter jopra f'modalità rettifikazzjoni magħluqa biex istabilizza l-bus DC.

• Buck-Boost jopra f'modalità Buck biex jkarġa l-batteġġi sakemm SOC > 90%.

• Jekk l-enerġija fotovoltaika hi dubbja, Boost jopra f'modalità MPPT; jekk l-enerġija fotovoltaika mhux preżenti, Boost jirriman ferm.

• Attivatur: l-enerġija fotovoltaika < carigi, l-batteġġi insufficjenti (sorsi primarji/sekondarji limitati).

• Logika:

2.3 Aħdien tal-Modalità u Koordinazzjoni

Il-kundizzjonijiet tal-attivazzjoni tal-żewġ sub-modalità u l-koordinazzjoni tal-equipament jidhru f'Tavola 1 (li jisselleħ). Mit-tifsira dinamika tal-enerġija "fotovoltaika - batteġġi - grig" u l-kontroll adaptattiv tal-konverturi Boost/Buck-Boost u l-inverter, is-sistema tpermetti l-flus effiċjenti tal-enerġija "ġenerazzjoni - stoccaggio - konsum", koperendi l-ħtieġijiet kollha tal-enerġija domestika (off-grid, on-grid, emergenza, etċ.).

Il-Figura 3(a) turi l-forma tal-ondu x-xieraq għal Modalità 1: l-enerġija fotovoltaika = 4.8 kW, l-carigi = 3 kW. Il-modulu fotovoltaiku jproduċi 240 Vdc; il-konvertitur Boost jistabilixxi l-bus DC għal 480 Vdc. L-inverter jopra f'modalità inversjoni indipendenti (220 Vac għal carigi), u l-Buck-Boost jopra f'modalità Buck (1.8 kW biex jkarġa l-batteġġi). Formi tal-ondu (minn fuq għal taħt): l-kurrent tal-enerġija fotovoltaika, il-volt tal-bus DC, il-volt tal-output tal-inverter, u l-kurrent ta' karġa tal-batteġġi.

Il-Figura 3(b) tispjega Modalità 2: l-enerġija fotovoltaika = 5 kW (l-batteġġi pien, skonti l-Buck-Boost off). L-carigi = 3 kW; l-inverter jopra f'modalità inversjoni magħluqa biex jistabilixxi l-bus DC għal 480 Vdc, ftit l-enerġija eccessiva lil grig (9 A, sinkronizati mal-volt tal-grig). Formi tal-ondu: l-kurrent tal-enerġija fotovoltaika, il-volt tal-bus DC, il-volt tal-output tal-inverter, u l-kurrent magħluq tal-grig.

Il-Figura 3(c) turi Modalità 3: Il-modulu fotovoltaiku jirraggiungi l-limiti (ebda output, Boost off). L-unità ta' stoccaggio tal-enerġija tforneċi l-sistema; l-Buck-Boost jopra f'modalità Boost (l-bus DC = 480 Vdc). L-inverter jopra f'modalità inversjoni indipendenti (220 Vac għal carigi ta' 3 kW). Formi tal-ondu: l-kurrent ta' scarġa tal-batteġġi, il-volt tal-bus DC, u l-volt tal-output tal-inverter. Il-Figura 3(d) tispjega Modalità 4: Keddek l-enerġija fotovoltaika u l-stoccaggio tal-enerġija jirraggiungu l-limiti (ebda output). Il-grig jforneċi l-carigi (3 kW) u jkarġa l-batteġġi; l-inverter jopra f'modalità rettifikazzjoni magħluqa (l-bus DC = 480 Vdc).

3. Konkluzzjoni (Manutenzjoni tal-Kandeluri tal-Strada)

Il-manutenzjoni aktual tal-kandeluri tal-strada f'dak li jgħadda hemm difetti. Biex jitbetta, huwa neċessarju jaħdem fuq erba' modi:

• Iżdied il-finanzjarju biex isseħħ il-bilancji tal-manutenzjoni suffiċjenti.

• Iżdied il-publikita'/l-inspezzjonijiet biex jirrisolu l-problemi b'mod tempestiv.

• Promu l-iluminazzjoni ġdida biex jżallu l-kostijiet u jżidu l-effiċjenza.

• Istabbeli sistemi ta' managememt standardizzati għal operazzjonijiet uniformi.

Dawn is-sidir jagħmlu l-manutenzjoni tal-kandeluri tal-strada aktar effiċjenti, sostenendu l-operażjonijiet tal-città smart u l-ġdida.