Отсутствие электросетевого покрытия может ограничивать эффективность и экономическое развитие промышленных предприятий. Это вынуждает их искать дорогостоящие, высокоэмиссионные и ненадежные альтернативы. Это влечет за собой множество негативных последствий для здоровья и окружающей среды. Резкое увеличение выбросов парниковых газов и негативное воздействие на здоровье требуют поиска альтернативных способов производства энергии. Солнечная энергия может стать хорошей альтернативой, но ее ненадежность может быть недостатком.
В большинстве промышленных предприятий, таких как горнодобывающие и нефтедобывающие компании, производственные предприятия и пограничные пункты, потребление энергии очень велико. Именно поэтому гибридная энергетическая система является наилучшим вариантом при использовании возобновляемых источников энергии в вашей отрасли.
В этой статье мы подробно рассмотрим автономные решения и проекты, подходящие для вашей отрасли.
Характеристики электроэнергии и энергии в удаленных промышленных районах
Промышленные предприятия нуждаются в энергии из любых источников, которые отличаются от потребностей жилых и подключенных к электросети коммерческих зон. Именно это определяет структуру и дизайн. гибридные солнечные энергетические системы . Нагрузочные характеристики
Характер промышленных предприятий предполагает высокую плотность потребления электроэнергии и непрерывный режим работы. В отличие от жилых районов, потребление электроэнергии определяется оборудованием и должно осуществляться в течение 24-часового цикла. Именно поэтому большинство промышленных предприятий работают непрерывно в следующем режиме: оптимальная производственная нагрузка днем, минимальная производственная нагрузка вечером и постоянная нагрузка ночью.
Конструкция энергетической системы должна быть стабильной и надежной, поскольку базовая нагрузка обычно составляет 60–85% от пиковой нагрузки.
Локальные модели распределения солнечной/ветровой энергии
Солнечная и ветровая энергия обычно различаются в зависимости от места. Например, в регионах, расположенных ближе к экватору, погода жарче. Таким образом, солнечные и ветровые ресурсы различаются в зависимости от географического положения, времени года, погодных условий и климата. Понимание их распределения поможет вам правильно построить систему, включающую фотоэлектрические панели, ветровую энергию и накопители, и подобрать к ней оптимальное решение.
Знание закономерностей солнечной активности поможет вам принимать решения относительно вашей гибридной системы, например, о конфигурации гибридной системы, потребностях в хранении энергии и т. д. Суточная динамика солнечной активности предсказуема: восход солнца на рассвете, пик освещенности в полдень, закат на закате и отсутствие солнечного света ночью.
Сезонные колебания солнечной активности, вызванные наклоном земной оси, показывают нам закономерность. Они указывают на то, что летом или в сухой сезон наблюдается высокая интенсивность солнечного излучения, а зимой или в сезон дождей — меньшая. Солнечные фотоэлектрические системы, такие как двусторонние, могут использовать снег, который активирует альбедо для выработки большего количества солнечной энергии.
Суточные колебания интенсивности ветровой энергии наблюдаются в основном ночью и в течение дня. Кроме того, эти колебания зависят от местоположения и, по-видимому, более выражены на больших высотах.
Однако солнечная и ветровая энергия (фотоэлектрические панели и ветровые турбины) дополняют друг друга, поскольку солнечная энергия активна днем, а ветровая — ночью.
Основные проектные показатели для оптимального согласования солнечной, ветровой и накопительной энергии.
Для обеспечения стабильной работы солнечных фотоэлектрических систем, ветротурбин и систем хранения энергии необходимо соблюдать установленные правила. Экономические, ресурсные и технические показатели проектирования обеспечат надежность, рентабельность и возобновляемость.
Операторы должны сбалансировать прерывистую генерацию гибридной системы с ее потребностью в электроэнергии. Вот некоторые показатели, за которыми следует следить:
Экономические показатели
Наиболее важным показателем является чистая приведенная стоимость (ЧПС), которая рассчитывает капитальные, эксплуатационные и технические затраты на протяжении всего срока реализации проекта.
Еще одним показателем является приведенная стоимость энергии (LCOE), которая рассчитывает среднюю стоимость единицы произведенной энергии.
Технические индикаторы
Вероятность потери электропитания (LPSP) — это показатель, ставящий под сомнение надежность системы, при этом идеальным значением считается нулевая вероятность.
Показатель коэффициента использования/ограничения возобновляемой энергии измеряет соотношение выработанной энергии, использованной и потерянной.
Методы оптимального согласования
Первый шаг — сбор данных. Это включает в себя данные о потреблении энергии гибридной системы, а также данные о двух источниках энергии (солнечной и ветровой). Таким образом, будут собраны данные о нагрузке, солнечной энергии и ветровой энергии.
Это поможет определить распределение мощности вашей гибридной солнечной системы.
Помимо определения мощности, необходимо обеспечить стабильность гибридной системы. Поэтому солнечные фотоэлектрические панели и ветровые турбины должны дополнять друг друга. Не менее важны также системы хранения энергии и резервные источники питания. Это позволит контролировать общую выходную мощность, поддерживая её стабильность и готовность к работе в случае любых сбоев.
Именно поэтому оптимальное хранение энергии в батареях имеет решающее значение. При оптимизации хранения энергии следует учитывать энергетическую и силовую емкость. Это обеспечит надежную работу с длительным сроком службы батареи. Правильный подбор размера батареи также может помочь снизить коэффициент ограничения выработки электроэнергии, что крайне важно для систем хранения энергии в гибридных системах.
Распределение функций накопителей энергии по трем направлениям обеспечит их оптимизацию: буферизация мощности, перераспределение энергии и обеспечение надежности.
Проектирование адаптации системы к экстремальным условиям
Долговечность автономной гибридной системы определит её выгодность в долгосрочной перспективе. Именно поэтому гибридные энергетические системы должны иметь соответствующие адаптационные конструкции для работы в экстремальных условиях окружающей среды. Одним из таких условий является влияние температуры на аккумуляторную батарею. Гибридные силовые системы Аккумулятор может работать в экстремальных температурных условиях (высоких и низких). Высокая температура аккумулятора (> 45°C) может привести к его деградации и риску отключения. Этого можно избежать, используя жидкостное или гибридное охлаждение в больших аккумуляторных системах. При низких температурах (< –20°C) это может привести к повышению внутреннего сопротивления и снижению мощности батареи. Этого можно избежать, используя изолированные корпуса батарей и системы самонагрева. Засушливые условия также могут привести к засорению гибридных систем и потере выходной мощности солнечных фотоэлектрических панелей. Этого можно избежать, используя системы самоочистки или покрытия, предотвращающие быстрое загрязнение.
Пример применения в реальных условиях
В отдалённом регионе Саудовской Аравии... крупная гибридная система Была развернута для удовлетворения промышленных потребностей. Это была автономная гибридная энергетическая система, сочетающая солнечную энергию, ветер, аккумуляторы и дизельное топливо, обеспечивающая бесперебойную работу за счет собственной энергии. Гибридная система принесла пользу как операторам с экологической, так и с финансовой точки зрения. Она сократила выбросы углекислого газа и вредных газов на 1200 тонн в год и зафиксировала нулевой расход топлива в периоды высокой выработки возобновляемой энергии.
Краткое содержание
Солнечная и ветровая энергия прекрасно дополняют друг друга. Аккумуляторное хранение неиспользованной энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями и ветровыми турбинами, способствует развитию... передовые решения для хранения энергии. Снижение затрат в промышленных операциях и сокращение выбросов углекислого газа в гибридных энергетических системах приносят пользу отраслям промышленности. Высокие требования к энергопотреблению и надежности делают промышленный сектор ключевым направлением для гибридных возобновляемых источников энергии. Производители также могут упростить интеграцию гибридных энергетических систем для потребителей.