ہائبرید وینڈ-سورجی پاور سسٹم کی مزدوری: آف گرڈ اپلیکیشنز کے لئے مکمل ڈیزائن حل
تعارف و پس منظر
1.1 چیلنجز آف سنگل-سورس پاور جینریشن سسٹم
تھیڈیشنل اسٹینڈالون فوٹوولٹائک (پی وی) یا ونڈ پاور جینریشن سسٹمز کے انہرینٹ ڈراوبیکس ہوتے ہیں۔ پی وی پاور جینریشن دنیا کے دائرے اور ماحولی شرائط کے ذریعے متاثر ہوتا ہے، جبکہ ونڈ پاور جینریشن ناپاییدار ہوا کے ذریعے متعبر ہوتا ہے، جس کی وجہ سے پاور آؤٹ پٹ میں مہم کی طرح گھٹاؤ ہوتا ہے۔ مستقل پاور سپلائی کی ضمانت کے لئے، بڑے کیپیسٹی کے بیٹری بینک کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ انرجی کو سٹور کیا جا سکے اور بالانس کیا جا سکے۔ لیکن، بیٹریوں کو فریکوئنٹ چارج-ڈسچارج سائکل کا سامنا کرنا پڑتا ہے جس کی وجہ سے خراب ماحولی شرائط میں لمبے عرصے تک انڈرچارجز ہوتے رہتے ہیں، جس کی وجہ سے عملی خدماتی عمر نظریہ کی قیمت سے کہیں کم ہوتی ہے۔ زیادہ اہمیت کے ساتھ، بیٹریوں کی زیادہ قیمت کی وجہ سے ان کی کل لائف سائکل کی قیمت پی وی میڈیوائل یا ونڈ ٹربینز کی خود قیمت کے قریب یا اس سے زیادہ ہو سکتی ہے۔ اس لئے، بیٹری کی عمر میں اضافہ کرنے اور سسٹم کی قیمت میں کمی کرنے کو اسٹینڈالون پاور سسٹمز کو بہتر بنانے کے لئے مرکزی چیلنجز بن گئے ہیں۔
1.2 ہائبرڈ ونڈ-سور پاور جینریشن کے مہم فائدے
ہائبرڈ ونڈ-سور پاور جینریشن ٹیکنالوجی فوٹوولٹائک (پی وی) اور ونڈ پاور، دو نیویبل انرجی سرچس کو اورگنکلی کمبائن کرتے ہوئے ایک ہی انرجی سرچ کی انٹرمیٹنسی کو موثر طور پر فتح کرتی ہے۔ ونڈ اور سور اینرجی وقت کے لحاظ سے (دن / رات، موسم): دن کے دوران مزید مضبوط روشنی کے ساتھ اکثر رات کو مزید مضبوط ہوا کا شانس ہوتا ہے؛ صرفر میں اچھی سور کی آئرشیشن کے ساتھ موسم سرما میں ونڈ کی اچھی ریسورس کے ساتھ جوڑ ہوتا ہے۔ اس مکملیت کی وجہ سے:
بیٹری کے لئے موثر چارجنگ ٹائم کو مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم طور پر مہم......
بیٹری کیپیسٹی کو کم کرنے میں۔ کیونکہ ونڈ اور سور کا دوسرے ساتھ ناپاییدار ہونے کا احتمال کم ہوتا ہے، سسٹم زیادہ تر وقت لود کو مستقیماً پاور فراہم کر سکتا ہے، جس کی وجہ سے چھوٹی کیپیسٹی کی بیٹری بینک کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔
گھریلو اور بین الاقوامی مطالعے کی تصدیق کرتے ہیں کہ ہائبرڈ ونڈ-سور سسٹمز ایک ہی سرچ کے پاور جینریشن سسٹمز کے مقابلے میں پاور سپلائی کی قابلیت اور لائف سائکل کی قیمت کے لحاظ سے بہتر ہیں۔
1.3 موجودہ ڈیزائن میتھڈز کی کمزوریاں اور پروپوزڈ حل
موجودہ سسٹم ڈیزائن کے سامنے چیلنجز ہیں۔ خارجی پیشہ ورانہ سیمولیشن سافٹ وئیر مہنگا ہوتا ہے، اور اس کے کور مدلز عام طور پر رازدار ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے وسیع قبولیت کو روکا جاتا ہے۔ میں ہی، زیادہ تر مختصر ڈیزائن میتھڈز کافی نہیں ہوتے یا تو وہ موسمیاتی اوسط پر زیادہ متکی ہوتے ہیں جس کی وجہ سے تفصیلات کو نظرانداز کیا جاتا ہے، یا پھر وہ لکیری مختصر مدلز کا استعمال کرتے ہیں جس کی وجہ سے محدود درستگی اور ضعیف قابلیت ہوتی ہے۔
اس حل کا مقصد اوپر ذکر کردہ مسئلے کو حل کرنے کے لئے ایک سیٹ کی درست اور عملی کمپیوٹر آڈیڈ ڈیزائن میتھڈولوجی پیش کرنا ہے۔
II. سسٹم کی تشکیل اور کور ٹیکنیکل مدلز
2.1 سسٹم آرکیٹیکچر
اس حل میں ڈیزائن کیا گیا ہائبرڈ ونڈ-سور پاور جینریشن سسٹم مکمل طور پر اسٹینڈالون آف گرڈ سسٹم ہے، جس میں ڈیزل جنریٹرز جیسے بیک اپ پاور سرچس شامل نہیں ہیں۔ کور کمپوننٹس شامل ہیں:
پاور جینریشن یونٹ: ونڈ ٹربین جنریٹرز، پی وی آررے۔
انرجی سٹوریج اینڈ مینیجنمنٹ یونٹ: بیٹری بینک، چارج کنٹرولر (چارجنگ اینڈ ڈسچارجنگ کو منیج کرنے کے لئے)۔
پروٹیکشن اینڈ کنورژن یونٹ: ڈائیورژن لوڈ (بیٹری کو اوورچارج سے روکتا ہے، انورٹر کو پروٹیکٹ کرتا ہے)، انورٹر (ڈی سی کو اے سی میں کنورٹ کرتا ہے تاکہ زیادہ تر لوڈ کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے)۔
پاور کنسیمپشن یونٹ: لوڈ۔
2.2 درست پاور جینریشن کیلکیولیشن مدلز
آپٹیمائزڈ ڈیزائن حاصل کرنے کے لئے، ہم نے درست گھنٹہ بھر پاور جینریشن کیلکیولیشن مدلز قائم کیے ہیں۔
پی وی آررے مڈل:
سور ریڈیئیشن ٹرانسپوزیشن: ایک وصولی اناکروٹک اسکائی ڈیفیوز مڈل کا استعمال کرتا ہے تاکہ ودر اسٹیشنز کے ذریعے میسنجر کیا گیا ہاریزنٹل سور ریڈیئیشن ڈیٹا کو پی وی میڈیوائل کے ٹلٹڈ سرفس پر آئرشیشن پر مکمل طور پر تبدیل کرے، جس میں مستقیم بیم ریڈیئیشن، اسکائی ڈیفیوز ریڈیئیشن، اور گراؤنڈ-ریفلیکٹڈ ریڈیئیشن کو مکمل طور پر شامل کرتا ہے۔
مڈل کیریکٹرائزیشن سیمولیشن: ایک درست فزیکل مڈل کا استعمال کرتا ہے تاکہ پی وی میڈیوائل کے غیر لکیری آؤٹ پٹ کریکٹرائز کو مکمل طور پر کریکٹرائز کرے، جس میں آئرشیشن اور ماحولی درجہ حرارت کے اثرات کو مکمل طور پر شامل کرتا ہے تاکہ پاور جینریشن کیلکیولیشن کی درستگی کو محفوظ رکھے۔
ونڈ ٹربین مڈل:
ونڈ سپیڈ کوریکشن: میٹیورولوجیکل ڈیٹا سے مراجعہ اونچائی ونڈ سپیڈ کو اکسپوننٹل لا کے تحت ونڈ سپیڈ کی اونچائی کے ساتھ تبدیلی کے مطابق فعلی ہاب اونچائی ونڈ سپیڈ میں تبدیل کرتا ہے۔
پاور کریو فٹنگ: ایک سیگمنٹڈ فنکشن (مختلف ونڈ سپیڈ انٹرول کے لئے مختلف بائنومیئل ایکویشنز) کا استعمال کرتا ہے تاکہ ٹربین کی فعلی پاور آؤٹ پٹ کریو کو عالی درستگی سے فٹ کرے، جس سے ونڈ سپیڈ ڈیٹا کے بنیاد پر عالی درستگی سے گھنٹہ بھر انرجی کیلکیولیشن کی ممکنہ ہوتی ہے۔
2.3 بیٹری ڈائنامک کریکٹرائز مڈل
بیٹری کور انرجی سٹوریج کمپوننٹ ہے، جس کا حالت میں دینامک تبدیلی ہوتی ہے۔ مڈل کا اہم توجہ مرکز ہے:
سٹیٹ آف چارج (SOC) کیلکیولیشن: ہر ٹائم اسٹیپ پر پاور جینریشن اور لوڈ کنسیمپشن کے درمیان تعلقات کے مطابق بیٹری کے چارجنگ اور ڈسچارجنگ پروسیس کو دینامک طور پر سیمولیشن کرتا ہے، باقی کیپیسٹی کو مکمل طور پر درست کیلکیولیشن کرتا ہے، جس میں خود ڈسچارج ریٹ، چارجنگ کارکردگی، اور انورٹر کارکردگی جیسے عملی عوامل کو شامل کرتا ہے۔
چارجنگ-ڈسچارجنگ مینیجنمنٹ: بیٹری کی عمر میں اضافہ کرنے کے لئے، ایک معقول SOC آپریٹنگ رینج کی تعریف کی گئی ہے (مثال کے طور پر، میکسیمم ڈیپتھ آف ڈسچارج کو 50% تک محدود کرتا ہے)، اور SOC اور ماحولی درجہ حرارت کے درمیان فلائٹ چارج ولٹیج کا مڈل قائم کرتا ہے تاکہ چارجنگ کی شرائط کو مکمل طور پر متعین کرے۔
III. سسٹم آپٹیمائزیشن اینڈ سائزنج میتھڈولوجی
3.1 پاور سپلائی ریلیابلٹی انڈیکیٹرز
ڈیزائن کا اہم توجہ مرکز صارف کے مخصوص پاور سپلائی ریلیابلٹی کی ضروریات کو پورا کرنا ہے۔ کلیدی انڈیکیٹرز شامل ہیں:
لوسس آف پاور سپلائی پروبیبلٹی (LPSP): سسٹم آؤٹیج ٹائم کا کل ایولیویشن ٹائم کے ساتھ تناسب، جو سپلائی کے استمرار کو محسوس طور پر ظاہر کرتا ہے۔
لوسس آف لوڈ پروبیبلٹی (LLP): سسٹم کی طرف سے میٹ نہیں کی گئی لوڈ پاور ڈیمانڈ کا کل ڈیمانڈ کے ساتھ تناسب۔ یہ سسٹم آپٹیمائزیشن ڈیزائن کے لئے سب سے مہم کرنل انڈیکیٹر ہے۔
3.2 سٹیپ-بائی-سٹیپ آپٹیمائزیشن ڈیزائن پروسیس
اس حل میں ایک نظامی آپٹیمائزیشن پروسیس کا استعمال کیا گیا ہے، جس کا مقصد ایکپیٹری کی ابتدائی سرمایہ کاری کی قیمت کو کم کرنا ہے تاکہ بہترین کنفیگریشن کو تلاش کیا جا سکے۔
سٹیپ 1: مقررہ ونڈ ٹربین کیپیسٹی کے لئے پی وی اور بیٹری کنفیگریشن کو آپٹیمائز کریں
کور ٹاسک: ونڈ ٹربین مڈل اور مقدار کو مقرر کرنے کے تحت، پی وی میڈیوائل اور بیٹری کیپیسٹی کی جوڑی کو تلاش کریں جو مقررہ ریلیابلٹی انڈیکیٹر (LPSP) کو پورا کرتی ہے اور کل ایکپیٹری کی کم سب سے کم کیلکیولیشن کرتی ہے۔
implemenٹیشن میتھڈ: سیمولیشن کیلکیولیشن کے ذریعے، تمام پی وی اور بیٹری کنفیگریشن کو ظاہر کرنے والی "بالنس کریو" کو پلاٹ کریں جو ریلیابلٹی کی ضرورت کو پورا کرتی ہے۔ پھر، ایکپیٹری یونٹ پرائس کے بنیاد پر کوسٹ ٹینجینٹ میتھڈ یا کمپیوٹر پروگرام اسکریننگ کے ذریعے، کم سب سے کم قیمت والی یونیک کنفیگریشن کو تلاش کریں۔
سٹیپ 2: ونڈ ٹربین کیپیسٹی کو بدل کر گلوبل آپٹیمائزیشن
کور ٹاسک: ونڈ ٹربین کیپیس7یٹی یا نمبر کو بدل کر، سٹیپ 1 کی آپٹیمائزیشن پروسیس کو دہراتے ہوئے، مختلف ونڈ ٹربین کیپیسٹی کے لئے سیریز آف آپٹیمال کنفیگریشنز اور ان کی متعلقہ کیلکیولیشن کو حاصل کریں۔
فائنل ڈیسیژن: تمام کینڈیڈیٹ سلوشنز کی کل کیلکیولیشن کا موازنہ کریں اور سب سے کم کیلکیولیشن والی ونڈ-پی وی-بیٹری کمبنیشن کو فائنل آپٹیمائزڈ سسٹم کنفیگریشن کے طور پر منتخب کریں۔
3.3 سسٹم کارکردگی سیمولیشن اینڈ آؤٹ پٹ
آپٹیمال کنفیگریشن کو متعین کرنے کے بعد، سسٹم کی سنوار کی آپریشن کو گھنٹہ بھر سیمولیشن کیا جا سکتا ہے، جس سے مفصل رپورٹس پیدا ہوتے ہیں جن میں شامل ہیں:
ٹائم ڈائیمینشن: گھنٹہ بھر بیٹری کا سٹیٹ آف چارج، سسٹم انرجی بالنس۔
سٹیٹسٹکل ڈائیمینشن: دن/مہینہ/سال کے لئے میٹ نہیں کی گئی لوڈ انرجی، ریلیابلٹی انڈیکیٹرز (LPSP, LLP)، ونڈ/سور پاور جینریشن شیئر، انرجی سرپلس اینڈ ڈیفیسٹ سیٹیوشنز، وغیرہ۔
IV. نتیجہ
اس حل میں پیش کی گئی ہائبرڈ ونڈ-سور پاور جینریشن سسٹمز کی آپٹیمائزڈ ڈیزائن میتھڈولوجی، کمپرہنسیو میتھیمیٹیکل مڈلز اور درست مقامی میٹیوروولوجیکل ڈیٹا کے بنیاد پر، مخصوص صارف کے بجلی کی ضروریات اور پاور سپلائی ریلیابلٹی کی ضروریات کو پورا کرتے ہوئے مینیمัم ابتدائی ایکپیٹری کی سرمایہ کاری کی قیمت کے ساتھ سسٹم کی کنفیگریشن کو متعین کرنے کے قابل ہے۔ یہ میتھڈ اسٹینڈالون پاور جینریشن سسٹمز کی کمزوریوں کو موثر طور پر حل کرتا ہے، موجودہ ڈیزائن میتھڈز کی محدودیتوں کو فتح کرتا ہے، اور ہائبرڈ ونڈ-سور پاور جینریشن سسٹمز کے سائنسی، کارکردگی، اور معاشی ڈیزائن کے لئے ایک قوی ٹول فراہم کرتا ہے، جس کی مہم انجینئرنگ کے اطلاق کے لئے قیمت ہے۔
