Seirbhís Monatóireachta Modúil Nua le haghaidh Córais Giniúna Fuinnimh Gréine agus Stórála Fhuinnimh

1. Iontró agus Cúlra Taighde

1.1 Stádas Reatha Tionscal na Gréine
Mar cheann de na foirneamh inionchairr is cothroime i gceist, tá forbairt agus úsáid fórsa na gréine tar éis a bheith ina príomhchuspóir don athrú fuinnimh domhanda. I gcóir blianta an-deireana, mar thoradh ar beartas ar fud an domhain, d'éirigh le tionscal fotovoltaic (PV) ardú go forleathan. Deirimhíonn sonraí go bhfuil 168-ordú meastacháin tagtha ar tionscal PV na Síne le linn tréimhse "an Céad Chéad Plan Cinnte". In ainneoin sin, chun críoch 2015, bhí cumas PV suite níos mó ná 40,000 MW, ag iarraidh trí bliana sa tsraith domhanda, agus tuairiscíodh go leanfaidh sé seo ar aghaidh amach anseo.

1.2 Fadhbanna atá ann agus Dúshláin Teicniúla
Cé go bhfuil forbairt tapa ann, tá go leor isteachán teicniúla fós ag brú ar chórais stórála PV traidisiúnta i gcoitinne:

• Fadhbanna Ailtíní PV: Chun riachtanais voltaí agus cumhachta an loada a shásamh, cuireann tú go minic ailtíní PV singil i gcomhcheangal sraithe agus párlaleach. Is é an struchtúr seo faoi theachtaireacht a mheascáil áirithe, rud a dhéanann "mismatch" agus héifeachtaí hot-spot, ag cur go mór len réduithe eficiúntacht agus slándachta an chórais.
• Fadhbanna Pacáistí Batartae: Ansin, ag úsáid comhcheangal sraithe agus párlaleach freisin, tá fadhbanna comhaontaithe batartae ann. Níos measa, nuair a mhéadaíonn scála, ní hamháin a chur suíomh níos casta ach cuireann sé ar fad an córas níos casta, ag cur go mór len réduithe capasaithe agus beo a chur ar ceal, ag cur cosc ar a úsáid ar scála mór.
• An-chumas i nTeicnící Reatha: Cé go ndeirimhíonn roinnt taighdeoirí modhanna reatha maolaithe, is é an t-aon rud a dhéanann na modhanna seo ná aistriú ar an fhadhb comhaontaithe gan smaoineamh ar an tionchar a bhíonn ag comhcheangal sraithe ilteanga ar chiorcadáin íosta. Tá an t-eolas teicniúil a bhíonn ag teastáil do roghnú ailtíní PV bunúsach san áireamh.

II. Solú an Córais Iomlán agus Topológacht

Is é príomhchuspóir an solú seo ná ailtíní uathúla, modúla, agus inmhéadracha a thógáil.

2.1 Comhdhátú Córais Leibhéalte
Tá an córas struchtúrtha leibhéalte ón aonad bunúsach suas chuig trí leibhéal:

1. Aonad (Aonad Bunúsach):
• Roghnú: Ailtín PV singil, batartae stórála singil (le voltaí agus capasaithe comhtharlach), ceithre scuab cumhachta, agus riaraitheoir neamhspleách.
• Feidhm: Mar an aonad neamhspleách is lú, riarann an riaraitheoir na ceithre scuaba chun ailtín PV agus batartae a chur i gcomhcheangal/in a chur as comhcheangal, ag caitheamh beocht idir cúig modh oibriú.
2. Sraith Shraithe:
• Roghnú: Cruthaithe trí ailtíní singile a chur i gcomhcheangal sraithe.
• Feidhm: Méadaíonn sé voltáil iomlán an tsraithe chun a bheith comhtharlach le raon voltaí ionchur DC/DC boost converter.
3. Córas:
• Roghnú: Cruthaithe trí sraithe sraithe a chur i gcomhcheangal párlaleach, ag tarraingt trí DC/DC converter chuig bus DC comhtharlach.
• Feidhm: Is féidir an bus DC a chur ar fáil go díreach do loadaí DC nó, trí DC/AC inverter, do loadaí AC.

2.2 Buntáistí Príomha
Tríd riarachán neamhspleách ailtín singil, d'fheidhmíonn an topológacht seo go dtarlaíonn sé go mbíonn na héifeachtaí meascála agus fadhb comhaontaithe batartae traidisiúnta sraithe bainte amach go fisiceach. Le roghnú ailtíní cuí, is féidir an córas ailtíní PV a chur ag oibriú go forleathan ag a Maximum Power Point (MPP), ag déanamh deacrachtaí a bheith ag circuití MPPT breise agus córais riaracháin batartae (BMS) casta.

III. Stratéis Meiteoireachta Leibhéalte

Tá stratéis riaracháin leibhéalte á úsáid ag an solú seo chun meiteoireacht a bhaint amach ón áit áitiúil go dtí an leibhéal domhanda.

3.1 Stratéis Meiteoireachta Leibhéal Aonaid (Riarachán Neamhspleách)
D'fhéadfadh gach aonad a bheith ag aistriú idir na cúig modh oibriú seo bunaithe ar a stádas féin (voltáil ionchur PV, voltaí batartae):

3.2 Stratéis Meiteoireachta Leibhéal Sraithe (Riarachán Voltáil Cothrom)
Úsáideann meiteoireacht leibhéal sraithe voltáil ionchur (U_in) an DC/DC converter mar pharáiméadar príomha, ag stiúiríon voltáil trí ailtíní a chur i gcomhcheangal/as a chur as comhcheangal.

• Obair Riaracháin: Déan cinnte go mbeidh U_in laistigh den raon oibre ceadaithe an chiorcadáin DC/DC (mar shampla, 12V ~ 22V).
• Lógic Riaracháin Ghrada (mar shampla, do córas 24V):
• Grada Ísal (16V): Má tá U_in < 16V, cuirfidh an córas meiteoireachta air a chur ar ailtíní sa sraith atá in seiceáil ach tá a batartae in ord, ag tabhairt ord dóibh a bheith i gcomhcheangal, ag cosc ar an DC/DC a chur as oibriú mar gheall ar voltáil ionchur ísal.
• Grada Ard (20V): Má tá U_in > 20V, cuirfear cosc ar nua-chothrom ailtíní chun a chinntiú nach mbeidh U_in níos mó ná an voltáil ionchur is airde a cheadaítear don DC/DC.
• Grada Cosanta (12V): Má tá U_in < 12V, meastar gur tarlódh éadú, ag cur as an sraith. Gach aonad a bheith in seiceáil go dtí go mbeidh a leithéid de batartae ar ais.

3.3 Stratéis Meiteoireachta Leibhéal Córais (Cosaint Domhanda)
Tá an t-ábháil ar an meiteoireacht leibhéal córais ná a chinntiú go mbeidh an cháilíocht soláthar cumhachta in ord, le voltáil bus DC (U_bus) mar pharáiméadar príomha.

• Lógic Riaracháin: Meitear voltáil bus DC i gceartaim. Má théann an voltáil faoi thréshreácht (mar shampla, 80% de 24V córais, i.e., 22V), is é seo a léiríonn go bhfuil an córas go forleathan tar éis éadú. Cuirfidh an córas meiteoireachta ord córas domhanda a chur as oibriú chun a chosaint ar an inverter agus ar an eochair, ag cinntiú cáilíocht cumhachta an taobh AC.

IV. Modh Roghnú Ailtíní Bunúsach

Chun an fadhb comhaontaithe idir ailtíní PV agus batartae stórála a réiteach, molann an solú seo modh roghnú chun éifeachtacht úsáide fórsa na gréine a mhéadú.

• Smaoineamh Bunúsach: Sa chóras seo, clampaíonn voltáil oibre ailtín PV leis an voltáil batartae, ag déanamh comhaontú paraiméadair voltaí an-bhunúsach.
• Modh Roghnaithe: Bunaithe ar mhodh matamaiticiúil injeineachta ailtín PV (ag smaoineamh ar éifeachtaí teolaíochta agus gaolradh), forbraítear éifeachtacht an chórais η mar fheidhm de voltaí batartae U_BAT agus voltaí an pointe cumhachta is airde ailtín PV U_mp.
• Conradh: Do batartae stórála 3.7V le voltáil oibre timpeall 3.9V~4.0V, léiríonn torthaí simuláid go bhfuil éifeachtacht úsáide fórsa na gréine is airde nuair atá U_mp ailtín PV timpeall 4.25V. Mar sin, i roghnú praiticiúil, ba chóir a bheith ag rialú U_mp ailtín PV laistigh den raon 4.2V ~ 4.3V.

V. Toraidheanna Sasta

1. Méadú Éifeachtacht Forleathan: Tríd oibriú neamhspleách modúla, d'fheidhmíonn an córas go dtarlaíonn sé go mbíonn na fadhbanna "bucket-brigade" agus hot-spot sraithe bainte amach, ag déanamh gach aonad a oibriú go forleathan. Ag an am céanna, comhaontú voltáil cruinn idir PV agus stórála a chur ar fáil agus MPPT neamhspleách gan circuití breise, ag cur go mór len éifeachtacht giniúna.
2. Méadú Beo agus Ionraíochta: D'fheidhmíonn an struchtúr modúla go dtarlaíonn sé go mbíonn na dúshláin comhaontaithe batartae bainte amach, ag cosc ar overcharging agus over-discharging, ag cur go mór len beo an chórais iomlán. Tá an t-stratéis meiteoireachta leibhéalte ag tabhairt cosaint ar a leibhéal ón áit áitiúil go dtí an leibhéal domhanda, ag cur go mór len réimse agus ionraíocht an chórais.
3. Optaimiú Costais agus O&M Comhtharlach: Tá an dearadh seo tar éis é a dhéanamh gan é a bheith ag teastáil circuití MPPT casta agus BMS, ag réduithe costais hardvéir. Tá a struchtúr "Lego-like" ag déanamh é go díreach chun a bheith ina shuite, agus a chur ar fáil, agus a leataíocht go hiontach comhtharlach. Tá aon ailtín a bhíonn as obair ag éirí as a chur ar fáil, ag réduithe costais an tsaoil.