Hibridni sustav vjetar-suncce greške i rješenja

1. Uobičajeni kvarovi i uzroci u vjetrogeneratorima

Kao ključni dio hibridnih sustava vjetar-sunčeva energija, vjetrogeneratori uglavnom iskušavaju kvarove u tri područja: mehanička struktura, električni sustavi i funkcije upravljanja. Iznošenje i lom lopatica su najčešći mehanički propali, obično uzrokovani dugotrajnim utjecajem vjetra, umoranjem materijala ili proizvodniskim defektima. Podaci o nadzoru na terenu pokazuju da je prosječni životni vijek lopatica 3-5 godina u pomorskim regijama, ali se može skratiti na 2-3 godine u sjeverozapadnim regijama s čestim pješčanim olujama. Također, iznošenje ekscentričnih ležaja posebno je izraženo kod vjetrogeneratora s horizontalnom osi, uglavnom zbog dugotrajne radnje van centra i nejednolikog raspodjele naprezanja.

U električnim sustavima, gubitak faza izlaza i nestabilnost napona su dva tipična problema. Vjetrogeneratori proizvode trofazni strujni tok, a loše spojevi ili slabe provode lako mogu dovesti do neravnoteže ili nedostatka faza. Industrijske statistike pokazuju da se oko 25% propala vjetrogeneratora vezuje za probleme sa provodima. Drugi čest problem je neispravnost kočnog sustava, gdje brzina rotora ne pada značajno nakon trofaznog kratkog spoja, što može biti posljedica iznošenja kočnica ili propala elektromehaničkog upravljanja.

Propali kontrolera uglavnom se manifestiraju kao defektna logika distribucije snage. Tradicionalne strategije s fiksiranim pragovima ne mogu prilagoditi složenim i promjenjivim vremenskim uvjetima. Na primjer, tijekom ranih jutara s laganim vjetrom i povećanjem svjetlosti sunca, tradicionalno upravljanje održava izlaz vjetrogeneratora samo na 30%-40% nominalne snage zbog nedostatka brzine vjetra, štoviše značajno iscrpljujući vjetrenu energiju. Statistike pokazuju da hibridni sustavi s tradicionalnim strategijama upravljanja imaju prosječnu stopu iskorištavanja energije 15%-20% nižu od inteligentnih sustava.

2. Uobičajeni kvarovi i uzroci u sunčanim panelima

Sunčani paneli u hibridnim sustavima također suočavaju različite rizike propala. Povređenja površine i propali terminalnih spojeva su najvidljiviji fizički propali, često uzrokovani teškim vremenskim uvjetima, utjecajem pješčane buge ili nepravilnom instalacijom. U područjima s jakim vjetrom, sunčani paneli trpe prosječnu godišnju stopu oštećenja od 5%-8%, što zahtijeva redoviti pregled i održavanje.

Električki, efekti točkiranja i djelomično zategivanje su ključni faktori koji utječu na fotovoltačku učinkovitost. Kada je dio panela zategnut, energija iz netegnutih dijelova protječe obrnuto u zategnuti dio, uzrokujući lokalno pregrejavanje i formiranje točki. Dugotrajni efekti točkiranja mogu smanjiti učinkovitost panela za 15%-20% i čak uzrokovati trajno oštećenje. Također, PID (Potential Induced Degradation) je značajan faktor koji utječe na životni vijek panela, posebno u okruženjima s visokom vlažnošću, gdje se učinkovitost može smanjiti za 5%-10% unutar 1-2 godina.

Degradacija performansi uglavnom je posljedica degradacije inducirane svjetlosti i propala materijala za encapsulaciju. Industrijski standardi zahtijevaju da visokokvalitetni fotovoltački moduli imaju godišnju stopu degradacije ispod 0.3%-0.5% tijekom životnog vijeka od 25 godina. Međutim, u praksi, okolišni faktori i starenje materijala mogu uzrokovati godišnju stopu degradacije od 0.8%-1.2%, što značajno utječe na ukupnu učinkovitost sustava.

3. Analiza propala kontrolera i baterijskih sustava

Kao "mozak" hibridnog sustava vjetar-sunčeva energija, performanse kontrolera direktno utječu na stabilnost sustava. Glavni problem leži u ograničenjima tradicionalnih strategija distribucije snage, koje se oslanjaju na fiksne empirijske parametre i jednostavne pragove odluke, što ih čini nesposobnim da se prilagode stvarnim fluktuacijama energije. Pod složenim vremenskim uvjetima, ovi kontroleri ne mogu pravo vrijeme prilagoditi raspodjelu snage, što dovodi do pogoršane stabilnosti snage. Na primjer, tijekom naglog promjene vremena, poput brze promjene smjera vjetra ili brzog pokreta oblaka, tradicionalni kontroleri mogu potrajati nekoliko minuta ili duže prije reakcije, ne ostvarujući stroge zahtjeve za kvalitetom snage modernog industrijskog opreme.

Propali baterijskog sustava uglavnom se kategoriziraju kao nedoučinka, ulaz vode i degradacija kapaciteta. Nedoučinka nastupa kada se napon spusti ispod pragova pokretanja kontrolera; dugotrajna nedoučinka dovodi do dubokog ispunjenja, skraćujući životni vijek baterije. Ulaz vode često je posljedica nepravilne instalacije ili lošeg zatvaranja, što rezultira ekstremno niskim, nulnim ili lažnim čitanjima napona, uzrokujući ozbiljno oštećenje baterije. Statistike pokazuju da se oko 15% propala hibridnih sustava vezuje za ulaz vode u baterije.

Degradacija kapaciteta jest prirodan proces starenja, ali okolišni faktori mogu značajno ubrzati ovaj proces. Na visoravni, noćne niske temperature mogu smanjiti performanse sunčanih panela za 30%-40%, istovremeno smanjujući korisni kapacitet baterije, što čini teškim zadovoljavati zahtjeve opterećenja u uslovima slabe svjetlosti. Također, visoko solnat okruženje značajno korodi baterije; u obalnim područjima, životni vijek baterija u hibridnim sustavima obično je 30%-50% kraći nego u kontinentalnim područjima.