Sistema ng Hybrid na Wind-Solar na mga Sakit at Solusyon

1. Karaniwang Mga Sira at Dahilan sa Wind Turbines

Bilang isang pangunahing komponente ng wind-solar hybrid systems, ang mga wind turbines ay karaniwang nagdaranas ng mga sira sa tatlong aspeto: mekanikal na istraktura, electrical systems, at control functions. Ang pagsusob at pagkakabali ng mga blade ay ang pinakakaraniwang mechanical failures, na kadalasang dahil sa matagal na epekto ng hangin, pagod ng materyal, o kaputotan sa paggawa. Ang data mula sa field monitoring ay nagpapakita na ang average lifespan ng mga blade ay 3-5 taon sa mga rehiyong pantubig, ngunit maaaring maikli nang 2-3 taon sa mga rehiyong kanluranin na madalas may sandstorms. Bukod dito, ang eccentric bearing wear ay lalong prominent sa mga horizontal-axis turbines, pangunahin dahil sa matagal na off-center operation at hindi pantay na pamamahagi ng stress.

Sa electrical systems, ang output phase loss at voltage instability ay dalawang tipikal na isyu. Ang mga wind turbines ay lumilikha ng three-phase AC power, at ang mahihirap na koneksyon o maluwag na wiring ay madaling magresulta sa hindi pantay o nawawalang phases. Ang statistics ng industriya ay nagpapakita na humigit-kumulang 25% ng mga sira ng turbines ay may kaugnayan sa mga isyu sa wiring. Isa pa sa karaniwang problema ay ang brake system malfunction, kung saan ang bilis ng rotor ay hindi masyadong bumababa pagkatapos ng three-phase short circuit, posibleng dahil sa pagkakasobra ng brake o electrical control failure.

Ang controller faults ay pangunahin na ipinapakita bilang flawed power distribution logic. Ang mga tradisyonal na fixed-threshold strategies ay hindi makapag-aadapt sa komplikado at nagbabago na weather conditions. Halimbawa, sa mga maagang umaga na may light wind at tumataas na sunlight, ang traditional control ay nakakatipid lamang sa turbine output sa 30%-40% ng rated power dahil sa hindi sapat na bilis ng hangin, na nagreresulta sa malaking sayang ng wind energy. Ang statistics ay nagpapakita na ang mga wind-solar hybrid systems na gumagamit ng traditional control strategies ay may average energy utilization rates na 15%-20% mas mababa kaysa sa intelligent systems.

2. Karaniwang Mga Sira at Dahilan sa Solar Panels

Ang mga solar panels sa hybrid systems ay dinadama rin iba't ibang panganib ng sira. Ang surface damage at terminal connector failures ay ang pinakamakikitang physical faults, kadalasang dahil sa matinding panahon, impact ng buhangin, o di-proper na installation. Sa mga high-wind areas, ang mga solar panels ay may average annual damage rate na 5%-8%, na nangangailangan ng regular na inspection at maintenance.

Electrical, ang hot spot effects at partial shading ay key factors na nakakaapekto sa photovoltaic efficiency. Kapag bahagi ng panel ay shaded, ang enerhiya mula sa unshaded areas ay lumiliko pabalik sa shaded area, nagreresulta sa localized overheating at pagkakabuo ng hot spots. Ang matagal na hot spot effects ay maaaring mabawasan ang efficiency ng panel ng 15%-20% at maging sanhi ng permanenteng sira. Bukod dito, ang PID (Potential Induced Degradation) ay isang significant factor na nakakaapekto sa lifespan ng panel, lalo na sa high-humidity environments, kung saan ang efficiency ay maaaring bumaba ng 5%-10% sa loob ng 1-2 taon.

Ang performance degradation ay pangunahin dahil sa light-induced degradation at encapsulation material failure. Ang industry standards ay nangangailangan ng high-quality PV modules na may annual degradation rate na below 0.3%-0.5% sa loob ng 25-year lifespan. Gayunpaman, sa praktika, ang environmental factors at material aging ay maaaring mabawasan ang annual degradation rates ng 0.8%-1.2%, na malaking nag-iimpact sa overall system efficiency.

3. Fault Analysis ng Controllers at Battery Systems

Bilang ang "brain" ng wind-solar hybrid system, ang performance ng controller ay direktang nakakaapekto sa system stability. Ang pangunahing isyu ay nasa mga limitasyon ng traditional power distribution strategies, na sumasalamin sa fixed empirical parameters at simple threshold judgments, kaya hindi sila makapag-aadapt sa real-time energy fluctuations. Sa ilalim ng komplikadong weather conditions, ang mga controllers na ito ay hindi maaaring agad na i-adjust ang power allocation, na nagreresulta sa mas mababang power stability. Halimbawa, sa mga biglaang pagbabago ng panahon tulad ng mabilis na paglipat ng hangin o mabilis na paggalaw ng ulap, ang traditional controllers ay maaaring magtagal ng ilang minuto o higit pa bago sila makapag-respond, na hindi nasasakup ang mahigpit na power quality requirements ng modernong industrial equipment.

Ang battery system faults ay pangunahin na nacategory sa undercharging, water ingress, at capacity degradation. Ang undercharging ay nangyayari kapag ang voltage ay bumaba sa ilalim ng startup threshold ng controller; ang matagal na undercharging ay nagreresulta sa deep discharge, na nagpapakamtim ng battery life. Ang water ingress ay kadalasang dahil sa di-proper na installation o mahina na sealing, na nagreresulta sa napakababang, zero, o false voltage readings, na nagdudulot ng severe battery damage. Ang statistics ay nagpapakita na humigit-kumulang 15% ng mga sira ng hybrid system ay may kaugnayan sa water ingress ng battery.

Ang capacity degradation ay isang natural aging process, ngunit ang environmental factors ay maaaring significantly mapabilis ito. Sa plateau regions, ang mga mababang temperatura sa gabi ay maaaring mabawasan ang performance ng solar panel ng 30%-40%, habang din namumuti ang usable capacity ng battery, na nagpapahirap na masustansiyahan ang load demands sa ilalim ng low-light conditions. Bukod dito, ang high-salinity environments ay significantly corrode ang batteries; sa coastal areas, ang battery lifespan sa hybrid systems ay karaniwang 30%-50% mas maikli kaysa sa inland regions.