Mikakati ya Kufanya Ufumbuzi wa Nishati ya Mawingu na Jua: Suluhisho Linalokamilisha kwa Mashirika ya Kutumia nje ya Mtandao

1. Ushauri na Mtaani

1.1 Changamoto za Mifumo ya Uchambuzi wa Nishati moja tu

Mifumo ya kawaida ya uchambuzi wa nishati ya mazingira kama vile solar au upindelezi yanahitaji changamoto zake. Uchambuzi wa solar unaathiriwa na muda wa siku na hali ya hewa, na upindelezi unaathiriwa na viwango vya upindelevu vinavyoathiri chanzo cha nishati. Hii huchangia kwa mwendo mkubwa wa umeme unaochambuliwa. Kupitia kuwa na mifumo ya kuhifadhi nishati yenye ukubwa unaweza kutumika kwa kutengeneza nishati na kutenga tarakilishi. Lakini batilie zinazopata majaribio mengi ya kupanga na kupungua kwa muda mrefu wanaweza kupungua miaka yasiyofiki kwenye maana rasmi. Zaidi ya hayo, gharama ya batilie ni juu sana na inaweza kuwa sawa au zaidi ya gharama za moduli ya solar au turubaini za upindelezi. Kwa hiyo, kuongeza muda wa matumizi wa batilie na kupunguza gharama za mifumo imekuwa changamoto muhimu katika kuboresha mifumo ya kisanduku.

1.2 Faide Kubwa za Uchambuzi wa Solar na Upindelezi

Teknolojia ya uchambuzi wa solar na upindelezi huonesha faida kubwa kwa kushirikiana kwa utaratibu wa nishati mbili za mazingira. Solar na upindelezi huanza kazi kwa wakati (siku/lilehe, mwiki): nuru ngumu siku huenda kufanana na upindelezi mkubwa usiku; solar nzuri nyaraka huenda kufanana na upindelezi mkubwa mwiki. Hii huchangia:

• Muda mrefu wa kupanga batilie, kupunguza muda ambao wanapokuwa chini ya pamoja, kwa hivyo kuongeza muda wa matumizi wa batilie.
• Kupunguza ukubwa wa batilie. Tangu aina mbili za nishati hazitoshi kwa muda mrefu, mifumo yanaweza kutumika kusaidia mizigo yoyote, kwa hivyo kutumia batilie yenye ukubwa ndogo.
• Mashindano ya kimataifa na ya nchi yetu yanatambulisha kuwa mifumo ya solar na upindelezi yanapunguza gharama na kukupa uhakika wa nishati.

1.3 Matukio ya Ufundi wa Sasa na Suluhisho Lililotakapwa

Ufundi wa sasa una changamoto. Programu za simulasha zenye maarifa kunaweza kuwa ghali na maarifa yao ya msingi yanaweza kuwa siri, kwa hivyo kutokutumika kwa wingi. Pia, njia zinazopunguza ufundi zinaweza kutokufanya kazi vizuri - zinaweza kutumia wastani wa hali ya hewa bila kujali vitu vidogo, au kutumia misimulizi ya mtindo wa mstari kwa kutokufanya kazi vizuri na kutokufaa.

Suluhisho hili linatamani kutaja njia sahihi na ya kutosha ya kompyuta ili kutatua changamoto hizi.

II. Muundo wa Mifumo na Misimulizi ya Msingi

2.1 Muundo wa Mifumo

Mifumo ya uchambuzi wa solar na upindelezi yaliyotakapwa hapa ni kwa kiwango cha kisanduku, hakuna mifumo ya king'oro kama vile generators za diesel. Vitu muhimu vinavyotengenezwa ni:

• Kitengo cha Uchambuzi wa Nishati: Turubaini za upindelezi, mfululizo wa solar.
• Kitengo cha Kuhifadhi na Kutumika Nishati: Batilie, kiongozi cha kupanga (kwa kutumika kutenganisha na kupunguza).
• Kitengo cha Ukurasa na Kutengeneza: Mizigo ya kurekebisha (hutoa kuzuia kupanga zaidi, kurudia inverter), inverter (kutengeneza DC hadi AC kwa matumizi yoyote).
• Kitengo cha Kutumika Nishati: Mizigo.

2.2 Misimulizi Sahihi za Kuhesabu Uchambuzi wa Nishati

Ili kutatua kwa kutosha, tumetengeneza misimulizi sahihi za kuhesabu uchambuzi wa nishati kila saa.

• Misimulizi ya Mfululizo wa Solar:
1. Kuhamisha Nishati ya Solar: Hutumia modeli ya mazingira anisotropi ili kuhakikisha kuwa data ya nishati ya solar inayohesabiwa kwa kutosha inayopanga kwenye mfululizo wa solar, kwa kutambua nishati ya beam, sky diffuse, na ground-reflected.
2. Simulation ya Vigezo vya Moduli: Hutumia modeli ya fiziki sahihi ili kuchambua sifa za output za moduli ya solar, kwa kutambua athari za nishati na joto la mazingira kwa voltage na current za moduli, kuhakikisha kuwa hesabu za uchambuzi za nishati ni sahihi.
• Modeli ya Turubaini ya Upindelezi:
1. Kurudi Mkono wa Kasi ya Upindelezi: Kurudi kasi ya upindelezi kutoka kwa data ya meteorologi kwa kasi ya ubunge wa turubaini kwa kutumia sheria ya exponential.
2. Kurudi Mtindo wa Nguvu: Hutumia function ya binomial (tofauti kwa viwango tofauti) ili kufanya fitting sahihi ya curve ya nishati ya turubaini, kutengeneza hesabu sahihi ya nishati kila saa kutokana na data ya kasi ya upindelezi.

2.3 Modeli ya Ngao ya Batilie

Batilie ni kitu muhimu kwa kuhifadhi nishati, na hivyo hutokea kwa muda. Modeli hii hutambua:

• Hesabu ya State of Charge (SOC): Inasimulisha kwa kutosha process za kupanga na kupungua kwa batilie kulingana na relationship ya uchambuzi wa nishati na kutumika kwa mizigo kila muda, kuhakikisha kuwa hesabu ya capacity iliyobaki ni sahihi, kwa kutambua vitu kama kiasi cha self-discharge, efficiency ya kupanga, na efficiency ya inverter.
• Management ya Kupanga na Kupungua: Ili kuongeza muda wa matumizi wa batilie, tunatengeneza range ya kutosha ya SOC (kwa mfano, kupunguza maximum depth of discharge hadi 50%), na kutengeneza modeli ya kuhusiana float charge voltage na SOC na joto la mazingira ili kuhakikisha kuwa masharti ya kupanga ni sahihi.

III. Usimamizi wa Mifumo na Njia ya Kutegemea

3.1 Viwango vya Uhakika wa Kutumika Nishati

Ufundishaji unafanya kwa kutosha kutatua mahitaji ya uhakika wa kutumika nishati. Viwango muhimu ni:

• Loss of Power Supply Probability (LPSP): Ratio ya muda wa kutofikiwa kwa system kwa muda wa kutathmini, kuhakikisha kuwa uhakika wa kutumika nishati.
• Loss of Load Probability (LLP): Ratio ya nishati ya mizigo ambayo system haiwezi kutumika kwa mizigo yote. Hii ni viwango muhimu kwa kutatua mifumo.

3.2 Process ya Kutatua Step-by-Step

Suluhisho hili linalotumia process ya kutatua kamili, linalotaka kupunguza gharama ya investment ya mifumo ya awali ili kupata configuration bora.

1. Hatua 1: Kutatua Configuration ya Solar na Batilie kwa Capacity ya Upindelezi ifikapo
• Kazi Ya Msingi: Kwa kihitaniano cha modeli na idadi ya turubaini ifikapo, tafuta combination ya capacity ya moduli ya solar na batilie ambayo itafanana na viwango vilivyotakapwa (LPSP) na itatoa gharama ya mifumo ya chini.
• Njia ya Kutatua: Kwa kutumia hesabu za simulation, plot "balance curve" ya kila configurations ya solar na batilie ambayo itafanana na viwango vilivyotakapwa. Kisha, kutumia njia ya cost tangent au programu ya kompyuta kutatua kwa kutumia unit prices, tafuta combination bora na gharama ya chini.
2. Hatua 2: Kutatua Kamili kwa Kuvunjika Capacity ya Upindelezi
• Kazi Ya Msingi: Badilisha capacity au idadi ya turubaini, rudi hatua 1, na pata series ya configurations bora na gharama zao kwa viwango tofauti.
• Angalia gharama za zote za solutions zinazotakapwa na chagua combination bora ya wind-solar-batilie kwa gharama kamili ya chini kama configuration bora ya mifumo.