Sistema Ottimizzato Ibrido Vjent-PV Efficiente kun Storġa

1. Analisi tal-Karatteristiċi tal-Ġenerazzjoni tal-Elettroenerġija mill-Żeffju u l-Fotovoltaiku

L-analisi tal-karatteristiċi tal-ġenerazzjoni tal-elettroenerġija mill-żeffju u l-fotovoltaiku (PV) hija fundamentali għall-progett ta’ sistema ibrido komplementari. L-analisi statistika tal-data tal-veloċità tal-żeffju u l-irradianza solari għal reġjun partikulari turi li r-risorsi tal-żeffju jikkunu varjabbli sezjonali, b’veloċità tal-żeffju akbar ftit u s-silġ u s-silġ u veloċità inqas fis-sajf u l-lanġas. Il-ġenerazzjoni tal-elettroenerġija mill-żeffju hi proporzjonali għal kubu tal-veloċità tal-żeffju, bil-ressultat ta’ fluttuazzjonijiet sostanzjali fil-produzzjoni.

Il-risorsi solari, inkontu, jimżgħu paġni diurni u sezjonali – ore tal-ġran tagħhom akbar u radijazzjoni aqra fis-sajf, u kondizzjonijiet inqas forti ftit fil-għarif. L-effiċjenza tal-PV tkun negativament affettwata minn tempraturi qrib is-silġ. B’diġà tal-distribuzzjoni temporali tal-enerġija tal-żeffju u soleari, huwi evident li jkunu jagħmlu komportament komplementari f’ċikli għarrijja u sena. Din il-komplementarità tgħallim il-progett ta’ sistemi elettroenergetici effiċjenti u stabili, fejn tista’ tiġi konfigurata rapport optimal tal-kapaċita ta’ dawk sorsijiet ta’ enerġija biex timmodera l-ewwel produzzjoni totali tal-elettroenerġija.

2. Modell tal-Sistemi Ibriji tal-Ġenerazzjoni tal-Elettroenerġija mill-Żeffju u Soleari

2.1 Modell tas-Sottosistema tal-Ġenerazzjoni tal-Elettroenerġija mill-Żeffju

Il-modell tas-sottosistema tal-ġenerazzjoni tal-elettroenerġija mill-żeffju huwa mbini fuq data tal-veloċità tal-żeffju u karatteristiċi tal-turbina. Il-distribuzzjoni Weibull tuża biex tiffitra distribuzzjoni tal-probabilità tal-veloċità tal-żeffju, descrivendok b’mod aċkurat il-karatteristiċi statistika tagħha. Il-relazzjoni bejn potenza tal-output tal-turbina u veloċità tal-żeffju tirkonferma funzjoni pezz tal-piezu incorporanti parametri importanti bħal veloċità tal-żeffju ta’ avvi, veloċità tal-żeffju erogata, u veloċità tal-żeffju ta’ spejjen.

Il-metodu tal-least squares tuża biex tiffitra kurva tal-potenza tal-turbina, jiġbor espressjoni matematika tal-potenza tal-output kontro veloċità tal-żeffju. Biex tikkonsidra l-arbitrarjetà tal-veloċità tal-żeffju, it-tnejn metodu tal-simulazzjoni Monte Carlo jittra biex ippreżdikka l-ġenerazzjoni tal-park tal-żeffju. Il-modell jirrifletta aċkurat il-karatteristiċi dinamiki tas-sistemi tal-ġenerazzjoni tal-żeffju u jipprovdi base għall-ottimizazzjoni tas-sistema. Jinkludi wkoll l-impat tal-biddel tal-direzzjoni tal-żeffju fuq l-effiċjenza tal-ġenerazzjoni bill-introduzzjoni ta’ fattur ta’ korezzjoni tal-direzzjoni tal-żeffju, bl-objettiv ta’ jiżżidja l-aċċuratessa tal-preżdizzjoni.

2.2 Modell tas-Sottosistema tal-Ġenerazzjoni tal-Elettroenerġija Fotovoltaiku

Il-modell tas-sottosistema fotovoltaiku jikkonsidera kompletament l-irradianza solari, it-temperatura ambiјent, u l-karatteristiċi tal-moduli PV. Jinsab modell statistiku tal-irradianza solari biex jiddeskriva l-varjazzjonijiet temporali tagħha. Il-karatteristiċi tal-output tal-moduli PV huma rappresentati b’kurviji I-V. L-effetti tal-temperatura fuq l-effiċjenza huma modellati bill-użu ta’ ċirkuvit ekwivalenti tal-diode singola, bl-output tal-potenza ikalkolat biex jhallu sustemu ta’ ekwazzjonijiet nonlineari.

Il-modell jinkludi wkoll fatturijiet bħal ombra u akkumulazzjoni ta’ ħwieles, introduċi koeffiċjenti ta’ korezzjoni biex jiżżidja l-aċċuratessa tal-preżdizzjoni. Jikkoŋsidera wkoll l-invecchiament tal-moduli PV bill-inċorporazzjoni tar-ritmu annwal ta’ degradazzjoni biex tippreżdikka l-biddel fit-talba tal-output tal-potenza fuq il-lungaqterm. Dan il-modell jirrifletta aċkurat l-ebda prestazzjoni tas-sistema PV taħt kondizzjonijiet ambientali differenti.

2.3 Modell tas-Sistema tal-Akkumulazzjoni tal-Enerġija

Il-modell tas-sistema tal-akkumulazzjoni tal-enerġija huwa bażat preponderantement fuq l-karatteristiċi tal-batteriji tal-litju-ion. Jikkonstruwa modell dinamiku tal-state of charge (SOC) tal-batteriji biex jiddeskriva l-proċessi ta’ karigatura u diskarigatura. It-talbiet tal-self-discharge u l-effiċjenza ta’ karigatura u diskarigatura huma konsiderati, bill-introduzzjoni ta’ fattur ta’ korezzjoni tal-temperatura biex tirrifletta l-impatj ambientali. Il-lifespan tal-batteriji jimmudella permezz ta’ kombinazzjoni tal-numru ta’ cikli u depth of discharge (DOD) biex tippreżdikka l-degradazzjoni tal-kapaċita.

Il-modell jirrifletta aċkurat l-ebda prestazzjoni tal-batteriji taħt kondizzjonijiet operattivi differenti, is-suppurt ottimal sizing u strategiji ta’ dispaċċ. Jikkoŋsidera wkoll l-varjazzjoni tal-resistanza interna permezz ta’ l-istabliment ta’ relazzjonijiet funzjonali bejn ir-resistanza, numru ta’ cikli, u temperatur, allukkin simmulazzjoni aħjar tal-komportament dinamiku. L-output prinkipali jinkludu SOC real-time, kapacità disponibbli, potenza ta’ karigatura u diskarigatura, u lifespan attesa – jipprovdu data support komprensiva għal operazzjonijiet u manutenzjoni ottimali.

2.4 Modell tas-System Integration

Il-modell tas-sistema integratu jikkombina s-sottosistemi tal-żeffju, soleari, u l-akkumulazzjoni fi struttura unifikata. Il-metodu tal-equivalent load jintuża biex jaffronta l-fluttuazzjonijiet tal-load, u l-equazione tas-sistema tal-balanza tal-potenza tintluq. Indiċi ta’ affidabilità bħal Loss of Load Probability (LOLP) u Expected Energy Not Supplied (EENS) jintroduċu biex jevalwu l-prestazzjoni tas-sistema. Simulazzjoni ta’ sequenzi ta’ time-series jintuża biex jikkalkula l-stati operattivi tas-sistema su differenti skali ta’ timp.

Il-modell jikkonsidera l-interazzjonijiet bejn is-sottosistemi, bħal l-ombra tal-turbina tal-żeffju fuq i-moduli PV. Jinkludi wkoll interfaxx tas-grid, allukkin analizz tal-strategiji ta’ operazzjoni magħmula lil grid, includdandu dispatch ekonomiku taħt tariffi ta’ time-of-use u servizzi ta’ regolazzjoni tal-frekwenza tal-grid. L-output jinkludu l-ebda tal-ġenerazzjoni, l-assigurazzjoni tal-load, u indiċi tal-prestazzjoni ekonomika, jipprovdu base teorika komprensiva għal pianifikazzjoni, progett, u deċizzjonijiet operattivi tas-sistema.

3. Metodi ta’ Ottimizazzjoni u Analisi Eksperimentali tas-Sistemi Ibriji tal-Żeffju u Soleari

3.1 Funzjoni Obbjettività u Vincoli

Il-funzjoni obbjettività ta’ l-ottimizazzjoni tintegra konsiderazzjonijiet ekonomiku, affidabili, u ambientali. L-obbjettività ekonomika tintuża sabiex tneħħi l-kost ta’ sistema totali, inklussiv l-investiment inizjali, operazzjonali u manutenzjuni (O&M), u l-kost ta’ rimpiazzu. L-obbjettività affidabili tintuża sabiex tneħħi l-affidabilità ta’ fornitura tal-potenza, quantificata permezz ta’ l-minimizzazione ta’ LOLP. L-obbjettività ambientali tintuża sabiex tmaxxi ridduzzjonijiet ta’ emissjonijiet ta’ karbonju.

Il-vincoli jinkludu l-balanza tal-potenza, limiti tal-kapaċità tal-akkumulazzjoni, u limiti operattivi tal-materjal. Il-vincolo tal-balanza tal-potenza assicura li l-domanda tal-load tkun soddisfatta fl-ħin kollox. Il-limiti tal-kapaċità tal-akkumulazzjoni jlimitu l-depth of discharge (DOD) biex jiżżidja l-ħin tal-ħajja tal-batteri. Il-vincoli tal-materjal jikkonsideraw l-potenza erogata u l-karatteristiċi operattivi ta’ komponenti. Il-metodu ta’ weighting multi-obbjettività jintegra dawn l-obbjettività f’funzjoni obbjettività waħda, bill-iweights determinati bsedut preferenzi ta’ deciders u scenari ta’ applikazzjoni.

3.2 Applikazzjoni ta’ Particle Swarm Optimization (PSO)

Il-Particle Swarm Optimization (PSO), algoritmu ta’ ottimizazzjoni intelligenti, jintuża għad-disinn tas-sistemi ibriji tal-żeffju u soleari. Simulazzjoni tal-komportament tal-flock tal-birds, PSO jiftakar għal soluzzjonijiet ottimali f’ispazju tas-soluzzjoni. Kull particella trassenta konfigurazzjoni potenzjali tas-sistema, inklussiv variabli ta’ deċizzjoni bħal kapacità tal-turbina tal-żeffju, kapacità PV, u kapacità tal-akkumulazzjoni. Il-posizzjoni u velocità tal-particella jiġu aġġornati iterativament, konverġenti lejn l-ottimum globali.

Biex jiżżidja l-prestazzjoni, stratġija ta’ inertia weight linearment diminuti tintuża – mantieni eksplorazzjoni globale forte fit-tmiem u incrementa l-esplorazzjoni lokali wara. Mutazzjoni adattiva tintroduċi sabiex tovra l-optima lokali. Għal kull problem complex, strategija ta’ encoding hierarchikal separa variabli kontinui u discreti. L-algoritmu jistop meta jirraggiungi l-numru massimu ta’ iterazzjonijiet jew meta l-valur ommu biddel inqas minn threshold su iterazzjonijiet successivi.

3.3 Disinn Eksperimentali u Settings ta’ Parametri

Il-eksperiment huwa bażat fuq data meteoroloġika u tal-load veriżi, użandu data orarja ta’ sena tipika. L-inputs meteoroloġi jinkludu veloċità tal-żeffju orarja, irradianza solari, u temperatura ambiјent. I-profili tal-load ifollow pattern ta’ konsum tipiku ta’ parċel industriali, riflettendu varjazzjonijiet sezjonali u diurni. Il-parametri tal-materjal jintwelu mill-turbini tal-żeffju u moduli PV mainstream, mad-data ta’ prestazzjoni miskeda minn test reports ta’ manufatturieri.

Batteri tal-litju-ion jintuża għal l-akkumulazzjoni, b’parametri inklussivi tal-capacità erogata, effiċjenza ta’ karigatura u diskarigatura, u lifecycle. Il-parametri tal-PSO jintużaw bħala follows: popolazzjoni = 50, iterazzjonijiet massimi = 1000, inertia weight linearment diminuti minn 0.9 għal 0.4, u learning factors c1 u c2 settati għal 2. Sabiex tażminna l-affidabilità tal-resultati, kull konfigurazzjoni tintuża 30 darbiet, u l-medja jintuża bħala result finali.

3.4 Metrics ta’ Evalwazzjoni tal-Prestazzjoni tas-Sistema

Il-metrics ta’ evalwazzjoni tal-prestazzjoni ikkoppnu aspetti tekniku, ekonomiku, u ambientali. Il-indiċi tekniku jinkludu l-affidabilità tas-sistema, l-utilizzazzjoni tal-enerġija, u l-smoothing tal-potenza. L-affidabilità tintuża permezz ta’ Reliability of Supply Capability Index (RSCI) u Loss of Power Supply Probability (LPSP). L-utilizzazzjoni tal-enerġija tirrifletta l-effiċjenza tal-enerġija rinnovabili, mentri l-smoothing tal-potenza jevalwa l-stabilità tal-output. Il-indiċi ekonomiku jinkludu Levelized Cost of Electricity (LCOE), Net Present Value (NPV), u payback period. L-LCOE kunsidera l-kost ta’ lifecycle, NPV riflette l-profitabilità tal-proġett, u l-payback period assessa l-vellut tal-recovery tal-capital.

Il-indiċi ambientali huwa ridduzzjoni ta’ emissjonijiet ta’ karbonju, ikalkolat permezz ta’ confrontu mal-ġenerazzjoni basata fuq fossil-fuel konvenzjonali. Aċċesswariment, indiċi ta’ prestazzjoni komposit – System Comprehensive Benefit Index (SCBI) – jintegra l-aspetti tekniku, ekonomiku, u ambientali permezz ta’ summation ta’ weight, kun l-metrics u l-weights determinati bsedut għudġiem ta’ esperti u biżżonnijiet praktika, jipprovdu evalwazzjoni komprensiva tal-prestazzjoni tas-sistema u suppor deċizzjonijiet informati.

Donazzjoni