Sistema Híbrido Eólico-Solar Erros e Solucións

1. Fallos e causas comúns nas aerxeneradores

Como compoñente clave dos sistemas híbridos de vento-sol, as aerxeneradores experimentan principalmente fallos en tres áreas: estrutura mecánica, sistemas eléctricos e funcións de control. O desgaste e a fractura das pás son os fallos mecánicos máis comúns, xeralmente causados polo impacto do vento a longo prazo, a fadiga do material ou defectos de fabricación. Os datos de monitorización no terreo amosan que a vida útil media das pás é de 3-5 anos en rexións costeiras, pero pode acortarse a 2-3 anos en rexións noroestes con frecuentes tormentas de areia. Ademais, o desgaste excentrado do coxínte é particularmente destacable nas aerxeneradores de eixo horizontal, principalmente debido á operación prolongada fora do centro e á distribución desigual de esforzos.

Nos sistemas eléctricos, a perda de fase na saída e a inestabilidade da tensión son dous problemas típicos. As aerxeneradores xeran enerxía AC trifásica, e as conexións deficientes ou o cableado floxo poden provocar facilmente unha distribución desequilibrada ou falta de fases. As estatísticas da industria indican que aproximadamente o 25% dos fallos das aerxeneradores están relacionados con problemas de cableado. Outro problema común é o malfuncionamento do sistema de freno, onde a velocidade do rotor non diminúe significativamente despois dun curto circuito trifásico, posiblemente debido ao desgaste do freno ou ao fallo do control eléctrico.

Os fallos do controlador maniféstase principalmente como lóxica de distribución de potencia defectuosa. As estratexias de umbral fixo tradicionais non poden adaptarse a condicións meteorolóxicas complexas e cambiantes. Por exemplo, durante as mañáns tempranas con vento leve e aumento da luz solar, o control tradicional mantén a saída da aerxenerador só ao 30%-40% da potencia nominal debido á insuficiente velocidade do vento, desperdiciando unha cantidade significativa de enerxía eólica. As estatísticas amosan que os sistemas híbridos de vento-sol que utilizan estratexias de control tradicionais teñen taxas de utilización de enerxía un 15%-20% inferiores aos sistemas inteligentes.

2. Fallos e causas comúns nos paneles solares

Os paneles solares nos sistemas híbridos tamén se enfrentan a diversos riscos de fallo. Os danos superficiais e os fallos nos conectores terminais son os fallos físicos máis visibles, xeralmente causados por condicións meteorolóxicas adversas, impacto de areia ou instalación incorrecta. En zonas de altos ventos, os paneles solares sufren unha taxa media anual de danos do 5%-8%, requirendo inspeccións e manutención regulares.

Eléctricamente, os efectos de punto quente e a sombra parcial son factores clave que afectan a eficiencia fotovoltaica. Cando parte dun panel está sombreada, a enerxía das áreas non sombreadas fluye en sentido inverso á área sombreada, provocando un sobrecalentamento localizado e formando puntos quentes. Os efectos prolongados de puntos quentes poden reducir a eficiencia do panel nun 15%-20% e incluso causar danos permanentes. Ademais, o PID (Degradación Inducida por Potencial) é un factor significativo que afecta a duración do panel, especialmente en entornos de alta humidade, onde a eficiencia pode diminuír entre o 5%-10% en 1-2 anos.

A degradación do rendemento debe-se principalmente á degradación inducida pola luz e ao fallo do material de encapsulación. Os estándares da industria requiren que os módulos PV de alta calidade teñan unha taxa de degradación anual inferior ao 0,3%-0,5% durante unha vida útil de 25 anos. No entanto, na práctica, os factores ambientais e o envellecemento do material poden causar taxas de degradación anual de 0,8%-1,2%, afectando significativamente a eficiencia global do sistema.

3. Análise de fallos dos controladores e sistemas de baterías

Como o "cérebro" do sistema híbrido de vento-sol, o rendemento do controlador afecta directamente a estabilidade do sistema. O principal problema reside nas limitacións das estratexias de distribución de potencia tradicionais, que dependen de parámetros empíricos fixos e xulgamentos de umbral simples, facendo que non poidan adaptarse a fluctuacións de enerxía en tempo real. Baixo condicións meteorolóxicas complexas, estes controladores non poden axustar a asignación de potencia de forma rápida, levando a unha estabilidade de potencia deteriorada. Por exemplo, durante cambios súbitos no tempo, como mudanzas rápidas de vento ou cobertura nubosa en movemento rápido, os controladores tradicionais poden levar varios minutos ou máis para responder, sen cumprir os requisitos estrictos de calidade de potencia do equipo industrial moderno.

Os fallos do sistema de baterías clasificanse principalmente en subcarga, entrada de auga e degradación da capacidade. A subcarga ocorre cando a tensión cae por debaixo do limiar de arranque do controlador; a subcarga prolongada provoca un descarga profunda, acortando a vida útil da batería. A entrada de auga é xeralmente debido a unha instalación incorrecta ou un selado deficiente, resultando en lecturas de voltaxe extremadamente baixas, nulas ou falsas, causando un dano severo na batería. As estatísticas amosan que aproximadamente o 15% dos fallos dos sistemas híbridos están relacionados coa entrada de auga na batería.

A degradación da capacidade é un proceso natural de envellecemento, pero os factores ambientais poden aceleralo significativamente. Nas rexións de meseta, as temperaturas baixas nocturnas poden reducir o rendemento dos paneles solares entre o 30%-40%, mentres que tamén disminúe a capacidade utilizable da batería, dificultando o cumprimento das demandas de carga en condicións de pouca luz. Ademais, os entornos de alta salinidade corroen significativamente as baterías; en rexións costeiras, a vida útil da batería nos sistemas híbridos é xeralmente un 30%-50% menor que nas rexións interiores.