Гибридті Шам-Күн энергиялық жүйесінің оптимизациялануы: Толығымен өнеркәсіптік шешім ауылдағы қолданылуына арналған
Кіріспе және кейбір маңызды ақпарат
1.1 Еңбекші құрылғылардың бір шығыс энергиялану системаларының көйгелері
Құнды панель (PV) немесе шамал энергиясына негізделген традициялық қосымша энергиялану системаларының өзінің естіктері бар. PV энергиялану сағаттық циклдер мен абауы қолайлылығына байланысты, ал шамал энергиясының шығысы қатты шамал ресурстарына түседі, бұл энергия шығысында олардың өте қозғалысқа әкеледі. Аралық энергия қамтамасыз ету үшін, энергия сақтау және теңдеу үшін зор қабырға банкалары қажет. Бірақ, сиыр қысымдармен қатарлы қысу-сұйыру үшін батареялар уақытша қысымдан алыстан қалуы мүмкін, бұл практикалық қызмет күні теориялық мәннен өте аз болады. Маңыздырақ, батареялардың артықшылығы тәулікті PV модулдері немесе шамал турбиналарының өзінің құнына жетеді, не қатар тең қызмет күнінің жалпы қызмет күнінің қызмет күнінен астам болады. Сондықтан, батареялардың өмірін ұзақтату және системаның қызмет күнін азайту өзінің қызмет күнін оптимизациялау үшін негізгі көйгелер болып табылады.
1.2 Гибрид шамал-күн энергиялану технологиясының маңызды артықшылықтары
Гибрид шамал-күн энергиялану технологиясы PV және шамал энергиясын, екі таза энергия ресурстарын органикалық түрде біріктіреді. Күн және шамал энергиясы уақытта (күн/түн, мезгілдер) табиғатты комплементарлық көрсетеді: күндің күнінде қатты күн нұрлап, кешке қатты шамал шығуы мүмкін; жазда жақсы күн нұрталығы және күзде шамал ресурсы қатты болады. Бұл комплементарлық:
Батареялардың өмірін ұзақтату үшін, олардың қысымдан алыстан қалу уақытын өте ұзақтатады, бұл батареялардың өмірін өте ұзақтатады.
Талапкерленген батарея қабырғасын азайту. Егер шамал және күн энергиясы бірдей уақытта жоқ болуының ықтималдығы төмен болса, система қосымша қабырға қажет емес, бұл үшін кіші қабырға банкасы қолданылады.
Елдік және халықаралық зерттеулер гибрид шамал-күн системаларының бір шығыс энергиялану системасынан өте өзара қызмет ету және өмір сүру қызмет күнінде өте өзара қызмет етуін дәлелдейді.
1.3 Жағдайындағы құрылғылардың қателері және ұсынылатын шешім
Азықты жобалау қателері бар. Сыйлықты бағалау программалары қымбат және олардың негізгі модельдері сақтанатын, бұл олардың кең тарады. Сол сияқты, көптеген қысқартылған жобалау әдістері жетіспейді - олар метеорологиялық орташа мәндерге қатысты деталдарды ескермейді, не сызықты қысқартылған моделдер қолданылады, бұл өте аз дәлдікке және қолданылуға әкеледі.
Бұл шешім дәл және қолданыстағы компьютерлік көмекші дизайн әдістерін ұсынуға арналған.
II. Системаның құрамы және негізгі техникалық моделдері
2.1 Системаның құрылымы
Бұл шешімде жасалған гибрид шамал-күн энергиялану системасы толық өзінің қосымша энергия ресурстарын қамтамасыз ететін, дизель генераторлары сияқты қосымша энергия ресурстары жоқ. Негізгі компоненттері:
Энергиялану құрылғысы: Шамал турбиналары, PV массивтері.
Энергия сақтау және басқару құрылғысы: Батарея банкасы, төлеу басқару (төлеу және төлеу үшін).
Сақтау және ауыстыру құрылғысы: Айырмашылық жүк (батареяның өте қысымдан сақтау, инверторды қорғау), инвертор (DC-ден AC-ға ауыстыру, өзінің өте көп жүк талаптарын қанағаттандыру үшін).
Жүк құрылғысы: Жүк.
2.2 Дәл энергиялану есептеу моделдері
Оптимизацияланған дизайн үшін, біз сағаттық энергиялану есептеу моделдерін құрастырып отырмыз.
PV массивтерінің модели:
Күн нұрталығының ауыстыруы: Метеорологиялық станциялармен өлшенген горизонтальды күн нұрталығы деректерін PV модулдерінің бұрыштық бетіне түсетін нұрталыққа дәл ауыстыратын қарапайым анизотропты аспан жайылма модельді қолданады, толығымен туынды нұрталық, аспан жайылма, және жер бетінен көпіршеу нұрталығын ескереді.
Модульдың мүшелерін басқару: PV модулдерінің қатты шығыс мүшелерін дәл өзгертетін физикалық модельді қолданады, толығымен нұрталық пен аймақтық температураны модулдердің шығыс напряжение және ағымына әсерін ескереді, энергиялану есептеулердің дәлдігін қамтамасыз етеді.
Шамал турбинасының модели:
Шамал қысымының өзгертуі: Метеорологиялық деректерден шамал қысымын нақты басқы түбіндегі шамал қысымына өзгертуін экспонента заңына сай шамал қысымының өсуімен өзгертуін қолданады.
Денсаулық кестесін қолдану: Шамал қысымына байланысты турбинаның нақты энергия шығыс графигіне дәл қолдану үшін бөлік функция (әр түрлі шамал қысымы аралықтары үшін әр түрлі биномиальды теңдеулер) қолданылады, бұл шамал қысымы деректеріне негізделген сағаттық энергия есептеулерін қамтамасыз етеді.
2.3 Батареяның динамикалық қасиеттерінің модели
Батарея - бұл негізгі энергия сақтау компоненті, динамикалық өзгерістері бар. Модель негізінен:
Зарядтың қалдығы (SOC) есептеу: Энергиялану және жүк жұмсалу арасындағы әрбір уақытқа дейін батареяның зарядтау және зарядтау процесстерін динамикалық өзгертуіне негізделген, қалған қабырғаны дәл есептеу, өз-өзінің зарядтау қызығушылығы, зарядтау әсерлілігі және инвертор әсерлілігі сияқты практикалық факторларды ескере отырып.
Зарядтау-зарядтау басқару: Батареяның өмірін ұзақтату үшін, адекватты SOC қызмет күні аралығы анықталады (мисалы, максималды зарядтау қызмет күнін 50%ға шектеу), және SOC және аймақтық температураға байланысты зарядтау напряжение моделін қалыптастыру, зарядтау шарттарын дәл анықтау үшін.
III. Системаның оптимизациялау және өлшемдерін қамтамасыз ету әдісі
3.1 Энергия қамтамасыз ету дәлдігінің көрсеткіштері
Жобалау қолданушының белгіленген энергия қамтамасыз ету дәлдігін қанағаттандыруға арналған. Негізгі көрсеткіштері:
Энергия қамтамасыз ету ықтималдығын жою (LPSP): Системаның ауытқу уақытын және жалпы бағалау уақытынан ықтималдығы, өзара қызмет ету қызмет күнін тереңдетеді.
Жүк энергия талаптарын жою ықтималдығы (LLP): Системаның жүк энергия талаптарын қанағаттандыра алмайтын ықтималдығы. Бұл - системаның оптимизацияланған дизайн үшін ең маңызды негізгі көрсеткіші.
3.2 Қадам-қадамды оптимизациялау дизайн процессі
Бұл шешім системалық оптимизациялау процессін қолданады, оборудование қызмет күнінің бастапқы қызмет күнін минималдау үшін оптималды конфигурацияны табуға арналған.
Қадам 1: Фиксацияланған шамал турбинасының қызмет күні үшін PV және батареяның қызмет күнін оптимизациялау
Негізгі міндет: Шамал турбинасының модельі және саны фиксацияланған жағдайда, анықталған дәлдік көрсеткішіне (LPSP) сәйкес және қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет күнінің қызмет......
