Integreret vind-sol hybridstrøm-løsning til fjerne øer

Resumé

Dette forslag præsenterer en innovativ integreret energiløsning, der kombinerer vindkraft, solcellestrøm, pumpeopsparingslager og havvanddesaleringsteknologi. Målet er at systematisk adressere de centrale udfordringer, som fjerne øer står overfor, herunder svær tilgængelighed til strømnet, høje omkostninger ved dieselgenererede strøm, begrænsninger af traditionelle batterilagring og mangel på frisk vand. Løsningen opnår synergier og selvforsynelse i "strømforsyning - energilagring - vandforsyning", hvilket giver en pålidelig, økonomisk og grøn teknologisk vej for bæredygtig udvikling af øer.

I. Teknisk felt og baggrundsudfordringer

1. Teknisk felt

Denne løsning er en tværfaglig, samlet teknologi, der primært omfatter:

• Fornyelig energioparbejdning: Vindkraft og solcellestrøm.
• Stor skala fysisk energilagring: Pumpeopsparingslagerteknologi.
• Komprehensiv vandressourceudnyttelse: Omvendt osmosis havvanddesaleringsteknologi.
• Effektiv intelligent kontrol: Flere energiformers samarbejdende kontrol og energistyring.
1. Baggrundsudfordringer
• Energiforsyningsdilemma: Fjerne øer ligger langt fra fastlandets strømnet og er typisk afhængige af dyre dieselgeneratore. Udsat for internationale olieprisfluktueringer og vanskeligheder med brændstoftransport, resulterer dette i høje strømpriser og ustabil leverance, hvilket alvorligt begrænser den lokale økonomiske udvikling og befolkningens levekvalitet.
• Begrænsninger af traditionel lagring: Konventionelle vind-sol komplementære systemer er afhængige af batterilagring, hvilket indebærer fire store flaskenhalse: kort levetid (kræver hyppig udskiftning), høj kost, potentielle miljøforureningsrisici, og begrænset lagringskapacitet. Disse begrænsninger gør det svært at understøtte øernes store, langevarige stabile energibehov.
• Ressourcemandspunktkontradiktion: Øer lider under mangel på frisk vand. Daglig vandforsyning er afhængig af ekstern transport eller små, højenergiforbrugende desaleringseenheder, begge ekstremt dyre. Eksisterende strømproduktionssystemer og friskvandproduktionsanlæg fungerer isoleret, uden at opnå synergisk brug af energi og ressourcer.

II. Kerne teknisk løsning og systemkomposition

Systemet består af tre kerne moduler, organisk koordineret gennem en intelligent kontroller.

III. Systemoperativ princip (tre kerne processer)

1. Intelligent strømfordeling og kontrollogik (kontroller-ledet)

Systemets kerne er den intelligente kontroller, der kontinuerligt sammenligner "total vind-sol strømproduktion" med "total belastningsbehov (borgerforbrug + desaleringseenhedforbrug)":

• Scenario 1: Produktion ≥ Belastningsbehov
• Forrang gives til opladning af små kapacitetsbatterier for at genopfylde deres ladning.
• Når batterierne er fulde, aktiveres opsparingslagreenhed automatisk i pumpe-modus, konverterer overskud på elektricitet til potentiel energi.
• Hvis der stadig er overskud på strøm, prioriteres havvanddesaleringseenhed for at køre i fuld kapacitet, konverterer elektricitet til værdifulde friske vandræsourcer.
• Scenario 2: Produktion < Belastningsbehov
• Opsparingslagreenhed aktiveres automatisk i turbin-modus for hydroelektrisk produktion.
• Samanhængende, slipper batterier for at håndtere øjeblikkelige toppunkter, arbejder sammen for at dække produktionsunderskud og sikre fortsat strømforsyning.
1. Pumpeopsparingslagere driftsproces
• Energilagringsfase (lav belastning / høj fornyelig produktion): Bruger lavkost eller nulkost overskud på vind/sol strøm til at pumpe havvand fra nedre reservoir (f.eks. havniveau) til højt placeret øvre reservoir. Dette opnår stor skala, langvarig, tabfri energilagring.
• Energifrigivelsesfase (topbelastning / ingen vind eller sol): Bruger højdeforskellen til at slippe vand, der flyder ned for at spinde reversibel pumpeturbin og generere elektricitet. Denne proces starter hurtigt og reagerer hurtigt, effektivt glatter tilfældigheden og intermittensen i fornyelig strømproduktion.
2. Havvanddesalering synergiproces

Havvand intages og passereres sekventielt gennem et multimediefilter (fjerner store partikler) og et patronfilter (fin filtrering). Derefter pressuriseres det af højtrykspumpen og sendes til reverse osmosismembranmoduler for at producere frisk vand, som opbevares i produktvandbeholder. Hele denne proces drives af systemelektricitet. Som en interruptible, justerbar, højkvalitativ belastning, realiserer det perfekt den synergiske koncept "producer vand med elektricitet, brug vandproduktion for implicit lagring."

IV. Fordele ved løsningen

• Maksimal ressourceudnyttelse: Udnytter fuldt ud øens rigelige vind- og solressourcer, erstatter helt eller reducerer betydeligt afhængigheden af importerede diesel, nedbringer energiomkostninger i rod, og opnår energiselvforsynelse.
• Revolutionerende optimering af lagringsløsning: Hybridlagringsmodel, "Pumpeopsparingslagring som primær + små kapacitetsbatterier som supplement," overkommer fundamentalt de fire store ulemper ved traditionelle batterier. Den tilbyder absolutte fordele: massiv lagringskapacitet, lang levetid (decennier), miljøvenlig, og lav samlet omkostning.
• Betydeligt forbedret systemstrømforsyningstabilitet og -pålidelighed: Pumpeopsparingslagring kan hurtigt reagere på belastningsændringer, giver stærke topklip og frekvensregulering evner. Sammen med batterier, der håndterer øjeblikkelige fluktuationer, giver det ø-strømnet stabil og strømkvalitet, der kan sammenlignes med traditionelle net.
• Synergisk tilfredsstillelse af flere behov, dræb flere fugle med én sten: Innovativ integration af havvanddesalering som systembelastning, løser samtidig de to kritiske overlevelses- og udviklingsudfordringer "mangel på elektricitet" og "mangel på vand" på øer. Det opnår en høj grad af integration i "strømproduktion - energilagring - friskvandproduktion," producerer betydelige samlede fordele.
• Prominent miljø- og grøn lav kulstof fordele: Hele processen baserer sig på fornyelig energi, resulterer i nul kulstofudledning. Drastisk reducerer brugen og forurening relateret til blyakkumbatterier. Det giver en bæredygtig grøn udviklingsvej for øsamfund, yder betydelige økologiske fordele.