Tuul- ja päikeseenergia hübriidjärguline IoT-süsteem reaalajas vedelaujuhtmete jälgimiseks
I. Praegune olukord ja olemasolevad probleemid
Praegu on veevärkide ettevõtted laialdaselt paigutanud veevoolujate võrgud üle linna- ja maapiirkonnad. Voolujate tööandmete reaalajas jälgimine on hädavajalik veeproduktiooni ja -jaotamise tõhusa juhtimise ja kontrolli jaoks. Seetõttu tuleb voolujate kõrval asutada palju andmemonitoreerimisjaamu. Kuid nende voolujate läheduses on harva saadaval stabiilne ja usaldusväärne elektrivara. Isegi siis, kui elekter on kättesaadav, on eraldi elektriliinide paigutamine kulukas, kergesti kahjustatav ning nõuab keerulisi koordineerimismeetmeid tarbijaga arvega seotud küsimustes, mis tekitab olulisi juhtimisraskusi.
Erinevaid tüüpi voolujate jälgimisseadmeid on arendatud, kuid enamik neist kannatab olulistest piirangutest. Kaks levinumat lähenemist on:
Madala energiatarbega akupäraseid jälgimisseadmeid: Need nõuavad regulaarseid akude vahetamisi. Energia tarbimise ristides on andmete edastamisel sagedus tavaliselt piiratud üheks korda tunnis, mis on ebapiisav reaalajas operatsioonijuhtimiseks.
Päikesepaneeliga varustatud jälgimisseadmeid: Need nõuavad suurkapalisusi akke, mida tuleb perioodiliselt vahetada, mis viib kõrgetesse alginvesteeringutesse ja hoolduskuludesse.
Seetõttu on otsene vajadus uue tüübi veevoolujate jälgimissüsteemi arendamiseks, mis ületaks need piirangud.
II. Tuule-päikese ühendusega toitevarrustussüsteemi tutvustus
Tuule-päikese ühendusega süsteem on integreeritud energia tootmise ja rakendamise süsteem. See kombineerib päikesepaneeleid ja tuuleturbine (mis muudavad voolu AC-st DC-sse) elektri tootmiseks, salvestades energiat akukogumites. Kui on vaja elektrit, muudab inverter salvestatud DC-e akudest tagasi AC-eks, edastades seda transmissiooniliinide kaudu koormale.
See süsteem võimaldab samaaegset elektri tootmist nii tuuleturbinede kui ka päikesepaneelide poolt. Varases ühenduses olid need lihtsalt tuuleturbine ja fotogaania (PV) moodulite kombinatsioonid, ilma täpsemate matemaatiliste mudelite taustal. Kuna need kasutati peamiselt madala usaldusväärsusega rakendustes, olid nende varaste süsteemide tööelu sageli lühike.
Viimastel aastatel, kui ühenduste rakendusalad on laienenud ja usaldusväärsuse ja kulusäästlikkuse nõuded on tõusnud, on rahvusvaheliselt arendatud mitmeid edasijõudnud tarkvarapakette, et simuleerida tuule, päikese ja ühendusega toitevarustussüsteemide toimivust. Need tööriistad võimaldavad modelleerida erinevaid süsteemikonfiguratsioone, et määrata optimaalsed seaded, põhinedes toimivusel ja toitevarustuskuludel.
Praegu kasutatakse rahvusvaheliselt kaks peamist meetodit ühendusesüsteemide mõõtmiseks:
Voolu sobitamise meetod: Tagab, et PV-massivi ja tuuleturbini kombinatu väljundvool päikesevalguse ja tuule kiiruse muutuvates tingimustes ületaks koorma võimu. See meetod kasutatakse peamiselt süsteemi optimiseerimiseks ja juhtimiseks.
Energia sobitamise meetod: Tagab, et PV-massivi ja tuuleturbini genereeritud kogu energia ajas vastaks või ületaks koorma energiatarbimist muutuvates tingimustes. See meetod kasutatakse peamiselt süsteemi võimsuse disainimiseks.
III. Tuule-päikese ühendusega toitevarustussüsteemi komponendid
Tuule-päikese ühendusega toitevarustussüsteem koosneb peamiselt tuuleturbine, päikese fotogaania (PV) paneelidest, juhtimise seadist, akudest, inverterist ja AC/DC koormatest. Süsteemi konfiguratsioonikaart on näidatud lisatud joonisel. See süsteem on taastuvenergia lahendus, mis integreerib mitmeid energiaallikaid – tuulet, päikese ja akukauplust – koos intelaktuaalse juhtimistechnoloogiaga, et optimiseerida süsteemi toimimist.
Ⅳ. Tuule-päikese ühendusega toitevarustussüsteemi komponendid
Tuule-päikese ühendusega toitevarustussüsteem koosneb mitmest olulisest komponendist:
Tuuleturbine: Teisendab tuuleenergiat mehaaniliseks energiaks, mida seejärel generaator teisendab elektriks. See elekter laeb akke juhtimise seadme kaudu ja tarnib koormale inverteri kaudu.
Päikesepaneelid: Kasutavad fotogaania efekti, et teisendada päikesevalgust elektriks, laeb akke ja tarnib koormale inverteri kaudu.
Inverterisüsteem: Koosneb mitmest inverterist, mis teisendavad akukogumite DC-e standardseks 220V AC-e, tagades AC-koormaseadmete stabiilse toimimise. Sellel on ka automaatne voltagi stabiliseerimine, mis parandab elektri kvaliteeti.
Juhtimise üksus: Reguleerib akku seisundeid päikese intensiivsuse, tuule kiiruse ja koorma muutuste alusel. Haldab otseste DC/AC-koormate ja üleliigse energia akute salvestamise jaotamist. Ebapiisava tootmise korral tarbib ta energia akudest, et säilitada süsteemi jätkuvust.
Akukogum: Salvestab tuule ja päikese allikast tulnud energiat, mängides olulist rolli energia reguleerimises ja koorma tasakaalu säilitamisel. Tagab pideva toitevarustuse puuduslike perioodide ajal.
Tuule-päikese ühendusega süsteemide eelised hõlmavad suuremat stabiilsust ja usaldusväärsust energia komplementeerituse tõttu, väiksemat akukapasitüüdi nõuet, ja vähendatud sõltuvust varahõivete kärbimisest, mis viib paremate majanduslike ja sotsiaalsete eeliste saavutamiseni.
Ⅴ. Tuule-päikese ühendusega süsteemide omadused
Täielikult kasutab tuule ja päikese ressursse ilma välisest toitevarustuseta.
Pakkub päeva-öö ja hooaja komplementeeritust, tagades süsteemi suure stabiilsuse ja kulusäästlikkuse.
Vähendab oluliselt hooldustööd ja kulusid.
Pakkub sõltumatut toitevarustust, mis ei ole mõjutatud loodusõnnetustest.
Toimib ohutult madalates voltagides ja lihtsa hooldusega.
Ⅵ. Tuule-päikese ühendusega voolujate jälgimissüsteemi koostis
See süsteem koosneb kahest peamisest osast: väljakülmet ja jälgimiskeskusest. Väljakülmed hõlmavad:
Tuuleturbine: Teisendab tuuleenergiat elektriks akude ladustamiseks ja juhtimise kasti tarnimiseks.
Päikesepaneelid: Teisendavad päikeseenergiat elektriks akude ladustamiseks või otse kasutamiseks.
Juhtimise seadmed: Haldavad süsteemi toimimist, tagades optimaalse laadimise ja laadijooksu ning kaitstes ülelaadimise eest.
Akkud: Ladustavad tuuleturbine ja päikesepaneelide poolt genereeritud üleliigse energia kasutamiseks puuduslike perioodide ajal.
Ⅶ. Olulised aspektid tuule-päikese ühendusega jälgimisjaamade rakendamisel
Tuuleturbine valik: Tagage sõbralik toimimine ja estetiline vaade, minimeerides torni koormust.
Optimaalne konfiguratsioonidisain: Kohandage süsteemi kapasitati kohalike loodusressursside alusel, et maksimeerida tõhusust.
Tulpade tugevuse disain: Tagage struktuuriline tugevus, arvestades tuuleturbine ja päikesepaneelite suurust ning paigutamishööge.
Ⅷ. Tuule-päikese ühendusega süsteemidega seotud murede lahendamine
Ohutuse mured: Süsteemid on disainitud, et taluda raskeimate ilmastikuolukordade, ärahoides potentsiaalseid ohte.
Toitevarustuse usaldusväärsus: Piisavad ladustuslahendused tagavad pideva toitevarustuse, isegi muutuvate ilmastikuolukordade korral.
Kulu küsimused: Tehnoloogia areng on vähendanud kulutusi, muutes need süsteemid majanduslikult viisikuteks, kui võrrelda traditsiooniliste süsteemidega, kus on madalamad toimimise ja hoolduskulud.
See lühike kokkuvõte rõhutab tuule-päikese ühendusega süsteemide olulisi aspekte voolujate jälgimiseks, hõlmades nende koostist, eeliseid ja tavalisi muresid.
