Gagnkvæmt óptimalt kerfis með vindur-sólarblandingu og geymslu

1. Vind- og sólarraforköfunar eiginleikar

Eiginleika vind- og sólarraforköfunar (PV) er grunnur við að hönnuða samhengið kerfis. Tölfræðileg greining á árlegum vindhraða og sólarstráli fyrir tiltekinn svæði sýnir að vindþekkingin hafi ártímabundið breytingar, með hærri vindhröðum vetrar og vor og lægri hröðum sumars og hausts. Raforkun úr vindi er í hlutfalli við þriðja veldi vindhröðar, sem leiðir til marktækra útgangsbreytinga.

Sólarþekkingin, á öðru hánd, sýnir klárlega daglega og ártímabundið mynstur - lengri dagsljósstundir og stærri strálun sumars og veikari skilyrði veturs. Hlutfallshlutfalli PV er neikvæmt áhrif af stigandi hitastigi. Með að sameina tímamikið af vind- og sólarorku, er augljóst að þau sýni samhengi á bæði daglegu og árlegu cyklum. Þetta samhengi gerir mögulegt að hönnuða hagnýt og örugg raforkukerfi, þar sem besta kapasítahlutfalli tvinn orkukilna getur verið stillt til að jafna út heildarraforku.

2. Líkan af vind-sóla samhengi raforkukerfa

2.1 Líkan af vindorku undirkerfi

Líkan af vindorku undirkerfinu byggist á vindhröðugögn og turbinueiginleikum. Weibull dreifing er notuð til að passa líkindadreifingu vindhröða, sem lýsir nákvæmlega tölfræðilegum atferli. Samhengi milli útkomuraforku turbinu og vindhröðu er lýst með stöksgildisfalli sem inniheldur aðalparametra eins og inntaksvindhröð, merkt víndhröð og úttaksvindhröð.

Lagrange-aðferðin er notuð til að passa tölvukurvuna, sem gefur stærðfræðilega útskýringu af útkomuraforku í hlutfalli við vindhröð. Til að taka tillit til slembileika vindhröða, er Monte Carlo hermunaraðferð kennd til að spá fyrir um útgangur af vindparki. Líkanin lýsa nákvæmlega hreyfingar eiginleika vindorkukerfa og gera grunn fyrir kerfisbættingu. Það tekur einnig tillit til áhrifa breytinga á vindstefnu á framleiðsluheppun með því að koma við sögu við stefnuviðmiðunarstuðul, sem bætir spáaðferðar nákvæmni.

2.2 Líkan af sólarraforku undirkerfi

Líkan af sólarraforku undirkerfinu hefur í huga sólarstrálu, umhverfisþempa og eiginleika sólarraforkumoduls. Stofnun tölfræðilegs líkans af sólarstrálu er sett til að lýsa tímabundnum breytingum. Framleiðslaeiginleikar sólarraforkumoduls eru lýst með I-V ferlum. Áhrif hittas á heppun er lýst með einn-diódjafngildiskerfi, með útkomuraforku reiknuð með lausn á kerfi af ólínilínum jöfnum.

Líkanin inniheldur einnig stökin eins og skygging og dustsamleikur, með viðmiðunarstuðlum til að bæta spáaðferðar nákvæmni. Það tekur tillit til aldurs sólarraforkumoduls með því að koma við sögu við árslegan niðurstaðarstuðul til að spá fyrir um langtíma breytingar á útkomuraforku. Þetta líkan lýsir nákvæmlega afkörun sólarraforkukerfa undir mismunandi umhverfisskilyrðum.

2.3 Orkugögnakerfi líkan

Líkan af orkugögnakerfi byggist á eiginleikum lítín-bátarkerfa. Dynaemisk líkan af orkugögnakerfa (SOC) er búið til til að lýsa rafræningar og lausnarferli. Eiginleikar sjálfsrafnings og rafræningar/heppun eru tekin tillit til, með hitastigs viðmiðunarstuðlum til að lýsa umhverfiseffektum. Lífspá orkugögnakerfa er lýst með samhengi af keyrsluferlis fjölda og dýpt rafræningar (DOD) til að spá fyrir um niðurstaðarbreytingar.

Líkanin lýsa nákvæmlega afkörun orkugögnakerfa undir mismunandi virkni, sem stuðlar að bestu stærð og skipulag. Það tekur einnig tillit til breytinga á innri motstandi með því að setja upp fallasamband milli motstands, keyrsluferlis fjölda og hitastigs, sem gerir mun nákvæmari hermun af hreyfingar eiginleika. Aðal útkomur innihalda rafræningar SOC, tiltæk orkugögn, rafræningar/orhunarkraft, og bíðað líftíma - sem gefur allsherjar gögnastuðlar fyrir bestu virkni og viðhald.

2.4 Kerfis samþætting líkan

Samþættingar líkan samanstendur af vind, sólu, og orkugögn undirkerfi í einu samþætta kerfi. Jafngild lasta aðferð er notuð til að meðhöndla lastaflukt, og kerfis raforkujafnvægi jafnan er sett. Reliability indices eins og Loss of Load Probability (LOLP) og Expected Energy Not Supplied (EENS) eru komin við sögu til að meta kerfis virkni. Fylgjandi tímaseri hermun er notuð til að reikna kerfis virkni á mismunandi tímaskalum.

Líkanin tekur tillit til samþættingar undirkerfa, eins og skyggingar af vindturbinu á sólarraforkupanelum. Það inniheldur einnig kerfis tenging, sem gerir mögulegt að greina kerfis tengingar aðferðir, eins og ekonomíska skipulag undir tímapunktar tarifar og kerfis frekvens reglugerðar þjónusta. Útkomur innihalda heildarraforkuframleiðslu, lasta fullnægjingarrating, og efnahagslega metrik, sem gefur allsherjar stærðfræðilegan grunn fyrir kerfis hönnun, hönnun, og virknistök.

3. Bættingaraðferðir og tilraunargreiningar af vind-sóla samhengi

3.1 Markmið fall og takmarkanir

Markmið fallsins inniheldur efnahagsleg, örugg, og umhverfisleg athugasemdir. Efnahagslegt markmið minnkast heildarkerfis kostnað, eins og upphaflega fjárhæð, rekstri og viðhald (O&M), og skipta kostnað. Örugg markmið maximizes raforkuforni, mældur með að minnka LOLP. Umhverfislegt markmið er mælt með að maximizes koldvegskuldubreytingar.

Takmarkanir innihalda raforkujafnvægi, orkugögn kerfi takmarkanir, og tæki virkni takmarkanir. Raforkujafnvægi takmarkanir tryggja að þarfleikur sé fullnægður á allar tímur. Orkugögn kerfi takmarkanir takma DOD til að lengja orkugögn kerfi líftíma. Tæki takmarkanir taka tillit til merkt raforku og virkni eiginleika hluta. Margvísleg markmið vægi aðferð samþættir þessar markmið í einu markmið falls, með vægi ákvörðuð á grundvelli ákvörðunartakenda val og notkunarsvæði.

3.2 Notkun Particle Swarm Optimization (PSO)

Particle Swarm Optimization (PSO), intellektual bættingaraðferð, er notuð við hönnun vind-sóla samhengi. Eftirfaran fuglaflokks atferli, PSO leitar að bestu lausnum í lausnarský. Hvert partikkel táknar mögulega kerfis skipulag, með ákvörðunargildum eins og vindturbinu kapasíti, PV kapasíti, og orkugögn kerfi kapasíti. Partikkel staðsetning og hraði er uppfærð endurtekið, samþætt í globala besta.

Til að bæta virkni, er línulegt minnkaður hvíldarvegi aðferð er notuð - að halda sterk globala rannsókn fyrst og auka lokala notkun seinna. Samsvarað mutað er komin við sögu til að undanskýra lokala besta. Ef viðfangsefni er flókið, er hierarkisk kóðun aðferð skiptir samanhangandi og ósamhengið breytur. Aðferðin lokar þegar nálgunarmarkmið er náð eða þegar besta gildi breytist með mindre en aðskiljanleg gildi yfir endurtekin uppfærslur.

3.3 Tilraunargerð og parametrasetningar

Tilraunin er byggð á raunverulegum loftslags- og lastagögnum frá tiltekinni svæði, með tímaárs tíma gagna. Loftslags innflutningarnir innihalda tíma vindhröð, sólarstrálu, og umhverfisþempa. Lastaferill fylgja venjulegum verksgarðar notkunarferli, sem lýsa ártímabundið og daglega breytingar. Tæki parametrar eru valdir frá venjulegum viðskipta vindturbinu og PV moduls, með framleiðslu gögn komið frá framleiðanda prófatölvur.

Lítín-bátarkerfi er notuð fyrir orkugögn, með parametrar eins og merkt orkugögn, rafræningar/heppun, og keyrsluferlis líftíma. PSO parametrar eru stilltir eins og eftirfarandi: fjöldi popúls = 50, hámarks endurtekin = 1000, hvíldarvegi línulegt minnkaður frá 0.9 til 0.4, og kennsla factirs c1 og c2 báðir stilltir á 2. Til að tryggja niðurstöður trúfast, er hver skipulag keyrt 30 sinnum, með meðaltal tekið sem lokaniðurstöðu.

3.4 Kerfis virkni einkenni

Virkni einkenni dekkja tekníska, efnahagsleg, og umhverfislegar eiginleikar. Tekníska einkenni innihalda kerfis örugg, orkugögn nota ratio, og raforku jafna. Örugg er mæld með Reliability of Supply Capability Index (RSCI) og Loss of Power Supply Probability (LPSP). Orkugögn nota lýsir endurnýjanlega orkugögn heppun, en raforku jafna meta útkomu örugg. Efnahagsleg einkenni innihalda Levelized Cost of Electricity (LCOE), Net Present Value (NPV), og payback tíma. LCOE taka tillit til líftíma kostnað, NPV lýsir verkefnis hefðar, og payback tíma meta fjárhæðar endurreisnutíma.

Umhverfislegt einkenni er koldvegskuldubreyting, reiknuð með samanburði við venjulegar fossila orkugögn framleiðslu. Auk þess, samsett virkni einkenni - System Comprehensive Benefit Index (SCBI) - samþætta tekníska, efnahagsleg, og umhverfislegar eiginleikar með vægi summation. Þessi einkenni og vægi eru ákvörðuð á grundvelli expert dóm og praktískar þarfir, sem gefur allsherjar einkenni af kerfis virkni og stuðlar að informeruðum ákvörðunartöku.

3.5 Greining á bættingarniðurstöðum

Bættingarniðurstöðurnar sýna að vind-sóla samhengi raforkufremur hefur marktæk förmenn yfir einvíslega orkugögn. Undir grunnstöðu, er besta skipulag með 2 MW vindorku kapasíti, 1.5 MW sólarraforku (PV) kapasíti, og 500 kWh orkugögn. Þetta skipulag minnkar Loss of Power Supply Probability (LPSP) undir 1% og lækkar Levelized Cost of Electricity (LCOE) um um 15% í samanburði við einvíslega vind eða PV kerfi. Sensitivity analysis sýnir að tæki kostnaður hafi mest áhrif á bættingarniðurstöður - 10% minnkaður kostnaður leiðir til um 8% minnkaður LCOE. 

Lastaferill breytingar hafa marktæk áhrif á orkugögn stærð; aukin topp-dalur lasta mismunir krefja stærri orkugögn kapasíti. Bestu skipulög breyta eftir svæðum: vindríka svæði hafa meiri vindorku hlutf