Penyelesaian Kuasa Hibrid Angin-Surya Terpadu untuk Pulau-Pulau Terpencil

Ringkasan

Cadangan ini memperkenalkan penyelesaian tenaga terpadu yang inovatif, yang menggabungkan secara mendalam penjanaan tenaga angin, penjanaan tenaga fotovoltaik, simpanan hidro pompa, dan teknologi penyulingan air laut. Ia bertujuan untuk menangani sistematik cabaran inti yang dihadapi oleh pulau-pulau terpencil, termasuk liputan grid yang sukar, kos tinggi penjanaan tenaga diesel, keterbatasan simpanan bateri tradisional, dan kekurangan sumber air tawar. Penyelesaian ini mencapai sinergi dan swasuffisien dalam "penyediaan tenaga - simpanan tenaga - penyediaan air", menyediakan laluan teknologi yang boleh dipercayai, ekonomi, dan hijau untuk pembangunan lestari pulau-pulau.

I. Bidang Teknikal dan Cabaran Latar Belakang

1. Bidang Teknikal

Penyelesaian ini adalah teknologi interdisiplin yang komprehensif, terutamanya merangkumi:

• Penjanaan Tenaga Boleh Diperbaharui: Penjanaan tenaga angin dan tenaga fotovoltaik matahari.
• Simpanan Fizikal Besar Skala: Teknologi simpanan hidro pompa.
• Penggunaan Sumber Air Komprehensif: Teknologi penyulingan air laut dengan proses osmosis songsang.
• Kawalan Cerdas Efisien: Kawalan kerjasama multi-tenaga dan pengurusan tenaga.
1. Cabaran Latar Belakang
• Dilema Bekalan Tenaga: Pulau-pulau terpencil berada jauh dari grid utama dan biasanya bergantung pada penjana diesel yang mahal. Terpengaruh oleh fluktuasi harga minyak dunia dan kesukaran pengangkutan bahan api, ini menyebabkan harga elektrik yang tinggi dan bekalan yang tidak stabil, sangat menghalang pembangunan ekonomi tempatan dan kualiti hidup penduduk.
• Keterbatasan Simpanan Tradisional: Sistem angin-surya komplementer konvensional hanya bergantung pada simpanan bateri, yang menghadapi empat botol leher utama: umur hidup pendek (memerlukan penggantian sering), kos tinggi, risiko pencemaran alam sekitar, dan kapasiti simpanan yang terhad. Keterbatasan ini membuatnya sukar untuk menyokong permintaan tenaga skala besar, stabil jangka panjang pulau-pulau.
• Kontradiksi Permintaan Sumber: Pulau-pulau menderita kekurangan sumber air tawar. Bekalan air harian bergantung pada pengangkutan luar atau unit penyulingan kecil yang memerlukan tenaga tinggi, kedua-duanya sangat mahal. Sistem penjanaan tenaga dan kemudahan pengeluaran air tawar sedia ada beroperasi secara terasing, gagal mencapai penggunaan sinergi tenaga dan sumber.

II. Penyelesaian Teknikal Inti dan Susunan Sistem

Sistem ini terdiri daripada tiga modul inti, yang dikendalikan secara organik melalui pengawal cerdas.

III. Prinsip Operasi Sistem (Tiga Proses Inti)

1. Logik Pengedaran Kuasa Cerdas dan Kawalan (Dipimpin Pengawal)

Inti sistem adalah pengawal cerdas, yang secara berterusan membandingkan "penjanaan tenaga angin-surya total" dengan "permintaan beban total (penggunaan penduduk + penggunaan unit penyulingan)":

• Skenario 1: Penjanaan ≥ Permintaan Beban
• Utama diberikan kepada pengisian bateri kapasiti kecil untuk mengisi semula muatan mereka.
• Apabila bateri penuh, unit simpanan pompa hidro diaktifkan secara automatik dalam mod pompa, menukar lebihan elektrik menjadi tenaga potensial.
• Jika kuasa lebihan masih ada, unit penyulingan air laut didahulukan untuk beroperasi pada kapasiti penuh, menukar elektrik menjadi sumber air tawar bernilai.
• Skenario 2: Penjanaan < Permintaan Beban
• Unit simpanan pompa hidro diaktifkan secara automatik dalam mod turbin untuk penjanaan hidroelektrik.
• Serentak, bateri melepaskan muatan untuk menangani beban puncak sementara, bekerjasama untuk menutup kekurangan penjanaan dan memastikan bekalan kuasa berterusan.
1. Proses Operasi Simpanan Hidro Pompa
• Fasa Simpanan Tenaga (Beban Rendah / Penjanaan Boleh Diperbaharui Tinggi): Menggunakan tenaga lebihan angin/surya yang murah atau percuma untuk memompa air laut dari reservoir bawah (misalnya, aras laut) ke reservoir atas yang ditinggikan. Ini mencapai simpanan tenaga berskala besar, jangka panjang, tanpa kerugian.
• Fasa Pelepasan Tenaga (Beban Puncak / Tiada Angin atau Matahari): Menggunakan perbezaan ketinggian untuk melepaskan air, yang mengalir ke bawah untuk memutar pam-turbin reversibel dan menghasilkan elektrik. Proses ini bermula dengan cepat dan merespon dengan pantas, meratakan secara efektif rawak dan ketidakberterusan keluaran tenaga boleh diperbaharui.
2. Proses Sinergi Penyulingan Air Laut

Air laut diambil dan dialirkan secara berperingkat melalui filter media pelbagai (mengeluarkan partikel besar) dan filter kartrij (penapisan halus). Ia kemudian ditekan oleh pam tekanan tinggi dan dihantar ke modul membran osmosis songsang untuk menghasilkan air tawar, yang disimpan dalam tangki air hasil. Seluruh proses ini didorong oleh elektrik sistem. Bertindak sebagai beban berkualiti tinggi, boleh disesuaikan, ia mewujudkan konsep sinergi "menghasilkan air dengan elektrik, menggunakan pengeluaran air untuk simpanan implisit".

IV. Manfaat Penyelesaian

• Penggunaan Sumber Maksimum: Memanfaatkan sepenuhnya sumber angin dan surya yang melimpah di pulau, menggantikan sepenuhnya atau mengurangkan secara signifikan kebergantungan pada diesel import, menurunkan kos tenaga pada sumber, dan mencapai swasuffisien tenaga.
• Optimisasi Revolusioner Penyelesaian Simpanan: Model simpanan hibrid, "Simpanan Hidro Pompa sebagai utama + Bateri Kapasiti Kecil sebagai tambahan," mengatasi asas empat kelemahan utama bateri tradisional. Ia menawarkan kelebihan mutlak: kapasiti simpanan besar, umur hidup panjang (bertahun-tahun), ramah alam sekitar, dan kos komprehensif rendah.
• Kebolehpercayaan dan Kebolehpercayaan Bekalan Tenaga Sistem Signifikan Ditingkatkan: Simpanan hidro pompa dapat merespon dengan cepat kepada perubahan beban, menyediakan keupayaan pemotongan puncak dan pengaturan frekuensi yang kuat. Bergabung dengan bateri yang menangani fluktuasi sementara, ia memberikan kestabilan dan kualiti kuasa grid pulau yang setanding dengan grid tradisional.
• Keperluan Pelbagai Dipenuhi Secara Sinergi, Membunuh Beberapa Burung dengan Satu Batu: Secara inovatif mengintegrasikan penyulingan air laut sebagai beban sistem, menyelesaikan dua cabaran kehidupan dan pembangunan kritikal "kekurangan elektrik" dan "kekurangan air" di pulau. Ia mencapai tahap integrasi yang tinggi dalam "penjanaan tenaga - simpanan tenaga - pengeluaran air tawar", menghasilkan manfaat komprehensif yang signifikan.
• Kelebihan Alam Sekitar dan Hijau Karbon Rendah yang Menonjol: Seluruh proses berdasarkan tenaga boleh diperbaharui, menghasilkan pelepasan karbon sifar. Ia mengurangkan drastik penggunaan dan pencemaran bateri timbal-asid. Ia menyediakan laluan pembangunan hijau lestari untuk komuniti pulau, menawarkan manfaat ekologi yang besar.