Sistema Mixtu ta' Enerġija tal-Hawli u tas-Silġ Optimizzat: Soluzzjoni Kompleta ta' Disinn għall-Applikazzjonijiet Ħawn il-Grid
Introduzzjoni u Kontest
1.1 Sfidi ta' Sistemi ta' Ġenerazzjoni ta' Elettricità mill-Iżgħod is-Silġ
Istabbilti sistemi ta' ġenerazzjoni tal-elettricità fotovoltaika (PV) jew minn l-ħaljal jkollhom difetti inerenti. Il-ġenerazzjoni ta' elettricità fotovoltaika taffettwata minnċikli għoxrin u kondizzjonijiet atmosferi, waqt illi d-ġenerazzjoni ta' elettricità mill-ħaljal tintlaq fuq risorsi tal-ħaljal mhux stabbili, li jiġġibu għal fluttuazzjonijiet konsiderevoli fil-livell tal-ġenerazzjoni. Biex is-sigurtà tal-fornitura tal-elettricità tkun assicurata, huwa neċessarju bateriji tal-kapaċità kbira għall-stokkaggio u bilanċjar. Isemma, bateriji li jagħmlu ċikli frequenti ta' karika u skarika huma soġġeġa lil perjodi twil ta' undercharge taħt kondizzjonijiet operattivi diffiċili, li jgħoddhom bl-aġġ life praktiku mult qis il-valur teoriku. Aktar kritiku, il-prezz tal-bateriji ghali, li jista’ jiġi prossimu jew ikun akbar mill-kost tal-moduli PV jew tal-ħaljal miġbura stess. Għalhekk, l-estensjoni tal-aġġ tal-bateriji u rriduzzjoni tal-kostijiet tas-sistema saret sfidji qarna fil-migliorament tas-sistemi standalone.
1.2 Vantaggi Siguri tas-Sistema ta' Ġenerazzjoni Hibrida tal-Ħaljal u l-Iżgħod is-Silġ
T-teknoloġija ta' ġenerazzjoni hibrida tal-ħaljal u l-iżgħod is-silġ tovervi effiċjentement il-intermittanza ta' sorgenti unika ta' energija billi jikkombinaw organikament it-tnejn ta' sorsijiet ta' energija rinnovabili: l-ħaljal u l-iżgħod is-silġ. L-enerġija tal-ħaljal u l-iżgħod is-silġ jagħmlu komplementarjetà naturali fit-tiempi (ġran / lejl, stagioni): l-iżgħod is-silġ fort duranx il-ġran spiss jiġi ma' ħaljal aqraxx duranx il-lejl; l-iżgħod is-silġ fort fi s-sajf spiss jiġi ma' risorsi tal-ħaljal aqraxx fi s-silġ. Din il-komplementarjetà tagħti:
Estenjuta siguri tal-temps ta' karika efettiva tal-bateriji, biex tirridutu l-temps li jsibu fustat undercharged, biex jipprolungaw sostanzjalment l-aġġ tas-servizz tal-bateriji.
Riduzzjoni fil-kapaċità tal-bateriji meħtieġa. Minħabba li l-probabbiltà li l-ħaljal u l-iżgħod is-silġ jiġu mhux disponibbli fl-istess ħin hija żgħira, is-sistema tista' tfornixxi l-carico direttament, li jpermettilha l-użu tal-bateriji ta' kapaċità infeżġer.
Studji domestiki u internazjonali konfermu li s-sistemi hibridi tal-ħaljal u l-iżgħod is-silġ superaw is-sistemi ta' ġenerazzjoni ta' sors unika fid-dinjità tas-servizz tal-elettricità u l-effiċjenza tal-kost lifecycle.
1.3 Difetti tal-Metodi Eżistenti tad-Diżegnu u t-Tikrib Soluzzjonar
Din is-soluzzjoni tixtieq tikteb metodologiji ta' diżegnu assistit kompjuteri aċkurati u prattika sabiex taddraxxi d-difiċultajiet menzjonati.
II. Komposizzjoni tas-Sistema u Moddilijiet Tekniki Kurrenti
2.1 Arkitettura tas-Sistema
Is-sistema ta' ġenerazzjoni hibrida tal-ħaljal u l-iżgħod is-silġ dizajnat fi din is-soluzzjoni hija sistema off-grid totalment standalone, mingħandx sorsi backup bħal generatori diesel. Il-komponenti kurrenenti inkludiv:
Unità ta' Ġenerazzjoni: Generatori tal-ħaljal, array PV.
Unità ta' Stokkaggio u Managġment: Bateriji, controller ta' karika (għal managġment ta' karika u skarika).
Unità ta' Protezzjoni u Konverżjoni: Carico diverżjon (prevenzjoni tal-overcharge tal-bateriji, protezzjoni tal-inverter), inverter (konverti DC f'AC biex tkun l-ebda esigenza ta' carico).
Unità ta' Konsum: Carico.
2.2 Moddilijiet Aċkurati ta' Kalkulazzjoni ta' Ġenerazzjoni
Biex nirriċevi d-diżegnu oħtum, stabbilna moddilijiet aċkurati ta' kalkulazzjoni orarja tal-ġenerazzjoni.
Moddil tal-Array PV:
Transpozizzjoni tal-Ċiradatura Solar: Tiegħu moddil diffuz anisotropiku avvanzat biex transpozzi dakkar solar orizzontali misurati mill-stazzjonijiet meteoroloġiċi għall-irradzanza incidenti fuq is-superficie inclinata tal-moduli PV, kunsideranti kompletament ir-radijazzjoni diretti, diffusa tal-ċiel, u reflektita tal-art.
Simulazzjoni tal-Karatteristiċi tal-Modulu: Jippjanżja moddil fiziku preċiż biex karakterizza l-karatteristiċi nonlineari tal-output tal-moduli PV, kunsideranti l-effetti tal-irradzanza u temperatura ambientali fuq il-voltazzjoni u kurrent tal-output tal-modulu, biex jassigura l-akkuratessa tal-kalkulazzjoni tal-ġenerazzjoni.
Moddil tal-Generator tal-Ħaljal:
Korrezzjoni tal-Velocità tal-Ħaljal: Jikkorriggi l-velocità tal-ħaljal ta' għoli referenza mill-data meteoroloġiġi għal l-velocità tal-ħaljal reali ta' għoli hub bażi l-legeksponenzjali tal-varjazzjoni tal-velocità tal-ħaljal mal-għoli.
Fitting tal-Kurva tal-Power: Jippjanżja funzjoni segmentata (ekwazzjonijiet binomiali differenti għal intervalli differenti tal-velocità tal-ħaljal) biex jirrealizzaw fitting tal-kurva tal-output tal-turbina tal-ħaljal b'akkuratessa għoli, permeta l-enerġija orarja tal-kalkulazzjoni aċkurata bsissa fuq data tal-velocità tal-ħaljal.
2.3 Moddil Karatteristiċi Dinamiki tal-Bateriji
Il-baterija hija l-komponenti kurrentri tal-stokkaggio tal-enerġija, bl-istati dinamiki. Il-moddil jikkonsenta:
Kalkulazzjoni tal-State of Charge (SOC): Simula dinamikament il-proċessi ta' karika u skarika tal-bateriji bsissa fuq relazzjoni bejn ġenerazzjoni u konsum tal-carico għal kull pass ta' ħin, kalkula l-każtal rimanenti, kunsideranti fatturi prattika bħal self-discharge rate, effiċjenza ta' karika, u effiċjenza tal-inverter.
Managġment ta' Karika u Skarika: Biex jipprolunga l-aġġ tal-bateriji, definixxew rang SOC operattivi ragjonevoli (pereżempju, limitazzjoni tal-maximum depth of discharge għal 50%), u stabilixxew moddil korrelativ float charge voltage mal-SOC u temperatura ambientali biex jdeterminaw l-kondizzjonijiet ta' karika aċkuratament.
III. Metodologia ta' Ottimizzazzjoni u Sizing tas-Sistema
3.1 Indikaturi ta' Affidabilità tas-Suppli tal-Elettricità
Loss of Power Supply Probability (LPSP): Il-rapport tal-tempi ta' outage tas-sistema mal-tempi totali ta' evalwazzjoni, riflettendu kontinuità tas-suppli intuitivamente.
Loss of Load Probability (LLP): Il-rapport tal-domanda ta' potenza ta' carico li mhuwiex soddisfatta mill-sistema mal-domanda totali. Dan huwa l-indikaturi kurrentri waħid kritiku għal ottimizzazzjoni ta' diżegnu tas-sistema.
3.2 Proċess Orddinarju ta' Diżegnu ta' Ottimizzazzjoni
Din is-soluzzjoni adotta proċess sistemiku ta' ottimizzazzjoni, meta tassigura li l-investiment inizjali minimu tal-equipament jmiss għal konfigurazzjoni oħtum.
Pass 1: Ottimizzazzjoni ta' Konfigurazzjoni PV u Bateriji għal Kapacità Turbina tal-Ħaljal Fissa
Tasgħa Koreva: Meta l-model u quantità tal-turbina tal-ħaljal huma fissi, ssittgħu kombinazzjoni ta' kapacità tal-moduli PV u bateriji li jisodisfaw l-indikaturi ta' affidabilità predeterminati (LPSP) u jirreżultaw fil-kost totale ta' equipament inferru.
Metodu ta' Implementazzjoni: Tramit kalkulazzjonijiet ta' simulazzjoni, plot "balance curve" rappresentanti l-ogħla konfigurazzjonijiet ta' PV u bateriji li jisodisfaw l-esigenzi ta' affidabilità. Poi, tramit metodu tangent cost u screening tal-programmi kompjuter basati sul-prezz unitari tal-equipament, jiddeterminaw l-ogħla kombinazzjoni unika b'kost inferru.
Pass 2: Ottimizzazzjoni Globali permezz ta' Varjazzjoni tal-Kapacità tal-Turbina tal-Ħaljal
Tasgħa Koreva: Bidla l-kapacità u numru tal-turbina tal-ħaljal, ripeti l-proċess ta' ottimizzazzjoni ta' Pass 1, u ottieni serje ta' konfigurazzjonijiet oħtum u kostijiet korrispondenti għal kapacità differenti tal-turbina tal-ħaljal.
Ikfruntaw il-kostijiet totali ta' kwalunkwe soluzzjoni kandidati u jasseġġa l-kombinazzjoni tal-ħaljal-PV-bateriji b'kost global inferru bħala konfigurazzjoni oħtum tas-sistema finali.
3.3 Simulazzjoni u Output tal-Performance tas-Sistema
Doppo d-determinazzjoni tal-konfigurazzjoni oħtum, simula l-operazzjoni annwali tas-sistema orarja, għenieddu rapporti dettagliati inkludiv:
State of charge tal-bateriji orarja, bilanċ energetiku tas-sistema. Energija ta' carico mhux soddisfatti għal jorni/għarsaf/kemm, indikaturi ta' affidabilità (LPSP, LLP), quota ta' ġenerazzjoni tal-ħaljal/u izgħod is-silġ, situazzjonijiet surplus u deficit tal-enerġija, etc.
IV. Konklussjoni
Il-metodu ta' diżegnu oħtum propost għas-sistemi ta' ġenerazzjoni hibrida tal-ħaljal u l-iżgħod is-silġ fit-tikrib din, bażat fuq moddilijiet matematika komplessi u data meteoroloġiġi lokali preċiż, jista' jiddetermina unikalment il-konfigurazzjoni tas-sistema b'investiment inizjali minimu tal-equipament mentri jisodisfa l-esigenzi speċifiki tal-utent għal domanda ta' elettricità u affidabilità tas-suppli. Dan il-metodu jindirizza effiċjentement d-difetti tas-sistemi ta' ġenerazzjoni ta' sors unika, jisfarġa l-limiti tal-metodi tad-diżegnu eżistenti, u joffri strument strukturel għal diżegnu scientificu, efficienti, u ekonomiku tas-sistemi ta' ġenerazzjoni hibrida tal-ħaljal u l-iżgħod is-silġ, bl-valur signifikanti għal applikazzjonijiet ingegneristici.
