Энергія з'яўляецца важнай асновай для вытворчасці і жыцця чалавека, і з ростам глабальнага попыту на энергію і пагаршэннем змены клімату пошук больш экалагічных і ўстойлівых альтэрнатыў энергіі стаў актуальнай праблемай у сучасным грамадстве. У гэтым кантэксце інтэграцыя фотаэлектрычных сістэм назапашвання энергіі ў сістэму з нулявым выкідам вугляроду як новы тып энергазабеспячэння выклікае вялікую ўвагу і даследаванні. Асабліва ў прамысловых парках, дзе спажываецца вялікая колькасць энергіі, прымяненне інтэграванай фотаэлектрычнай сістэмы назапашвання энергіі можа не толькі павысіць узровень самазабеспячэння энергіяй, але і скараціць выкіды вугляроду, што мае вялікі патэнцыял і практычнае значэнне. Такім чынам, у гэтай працы ў якасці аб'екта даследавання разглядаецца сістэма з нулявым выкідам вугляроду з інтэграваным фотаэлектрычным назапашваннем энергіі ў прамысловых парках, абмяркоўваецца яе прымяненне і развіццё, мэтай якога з'яўляецца прадастаўленне карысных даведачных матэрыялаў і спасылак для садзейнічання рэалізацыі энергіі з нулявым выкідам вугляроду і аптымізацыі кіравання энергіяй у прамысловых парках.
Па-першае, прынцып і стан развіцця фотаэлектрычных тэхналогій і тэхналогій захоўвання энергіі
1. Прынцып і развіццё фотаэлектрычнай тэхналогіі
Фотаэлектрычная тэхналогія — гэта тэхналогія, якая пераўтварае сонечную энергію ў электрычнасць, выкарыстоўваючы фотаэлектрычны эфект (Спіс паўправадніковых матэрыялаў) для пераўтварэння сонечнага святла ў пастаянны ток. У фотаэлектрычным элементе, які складаецца з двух слаёў паўправаднікоў з розных матэрыялаў, калі святло трапляе на мяжу паміж двума слаямі, фатоны могуць стымуляваць пераход электронаў ад нізкага да высокага ўзроўню энергіі, што прыводзіць да рознасці патэнцыялаў і ўтварэння электрычнага току.
2. Прынцып і стан развіцця тэхналогіі назапашвання энергіі
Тэхналогія назапашвання энергіі адносіцца да пераўтварэння энергіі ў форму назапашвання і, пры неабходнасці, яе паўторнага пераўтварэння ў энергію. Яе асноўны прынцып заключаецца ў пераўтварэнні электрычнай, механічнай, хімічнай і цеплавой энергіі ў назапашвальнікі, такія як акумулятары, суперкандэнсатары, сціснутае паветра, гідраўлічнае і цеплавое назапашванне. У цяперашні час тэхналогія назапашвання энергіі стала важнай дапаможнай тэхналогіяй для аднаўляльных крыніц энергіі, якая ў асноўным выкарыстоўваецца для балансавання попыту і прапановы энергіі, паляпшэння якасці энергазабеспячэння, павышэння эфектыўнасці выкарыстання энергіі і спраўлення з пікавым попытам на энергію. З развіццём тэхналогій і распрацоўкай сцэнарыяў прымянення перспектывы прымянення тэхналогіі назапашвання энергіі ўсё больш пашыраюцца.
Па-другое, неабходнасць і важнасць будаўніцтва энергасістэм з нулявым узроўнем выкідаў вугляроду ў прамысловых парках
Прамысловы парк — гэта рэгіянальная форма эканамічнай арганізацыі, у якой прамысловасць з'яўляецца вядучым цэнтралізаваным, інтэнсіўным і каардынаваным развіццём. Паколькі прамысловы парк характарызуецца вялікім маштабам, высокім спажываннем энергіі і канцэнтраваным спажываннем энергіі, яго попыт на энергію вельмі вялікі. Традыцыйныя метады энергазабеспячэння, такія як вытворчасць электраэнергіі на вугалі і нафце, не могуць задаволіць расце попыт на энергію і будуць мець вялікі негатыўны ўплыў на навакольнае асяроддзе, пагаршаючы глабальную праблему змены клімату. Для дасягнення ўстойлівага развіцця прамысловых паркаў, аховы навакольнага асяроддзя і скарачэння спажывання энергіі неабходна пабудаваць энергасістэму з нулявым выкідам вугляроду. Энергасістэмы з нулявым выкідам вугляроду могуць не толькі задаволіць патрэбы прамысловых паркаў у энергіі, але і інтэграваць аднаўляльныя крыніцы энергіі, назапашванне энергіі, кіраванне энергіяй і іншыя тэхналогіі для дасягнення эфектыўнага выкарыстання энергіі і эканамічнай эксплуатацыі, а таксама могуць скараціць выкіды парніковых газаў і забруджванне навакольнага асяроддзя, а таксама дасягнуць устойлівага развіцця.
Па-трэцяе, планаванне сістэмы безвугляроднай энергіі з інтэграваным фотаэлектрычным назапашваннем энергіі ў прамысловым парку
1. Планаванне фотаэлектрычных сістэм вытворчасці электраэнергіі
Для ўстаноўкі фотаэлектрычнай сістэмы наземная ўстаноўка звычайна падыходзіць для прамысловых паркаў з вялікай плошчай зямлі, а ўстаноўка на даху дазваляе эфектыўна выкарыстоўваць прастору даху завода прамысловага парку, эканомячы зямельныя рэсурсы. Акрамя таго, інтэграваныя ў будынак фотаэлектрычныя элементы могуць быць выкарыстаны для інтэграцыі сонечных элементаў у вонкавыя сцены будынка або канструкцыю даху, што дазваляе інтэграваць фотаэлектрычную энергію і будынак для павышэння эфектыўнасці выкарыстання прасторы. У залежнасці ад выбару сістэмы назапашвання энергіі, інтэграваная фотаэлектрычная сістэма назапашвання энергіі ў прамысловым парку можа выкарыстоўваць розныя тыпы абсталявання для назапашвання энергіі, такія як акумулятарныя батарэі і суперкандэнсатары. Акумулятарныя батарэі маюць высокую шчыльнасць энергіі і ёмістасць для доўгатэрміновага захоўвання, у той час як суперкандэнсатары валодаюць характарыстыкамі хуткай зарадкі, працяглага тэрміну службы і простага абслугоўвання. Пры праектаванні сістэмы назапашвання энергіі неабходна ўлічваць патрабаванні да выходнай магутнасці і нагрузку фотаэлектрычнай сістэмы выпрацоўкі энергіі, а таксама выбраць адпаведнае абсталяванне для назапашвання энергіі і ёмістасць для назапашвання энергіі, каб дасягнуць аптымальнага рэжыму працы інтэграванай фотаэлектрычнай сістэмы назапашвання энергіі. Для выбару сістэмы маніторынгу і кіравання неабходна выбраць высоканадзейнае і высокадакладнае абсталяванне для маніторынгу, такое як БПЛА, Інтэрнэт рэчаў, вялікія дадзеныя і г.д. Адначасова неабходна распрацаваць разумную схему кіравання працай, уключаючы тэхнічнае абслугоўванне абсталявання, ліквідацыю няспраўнасцей, планаванне працы і г.д., каб забяспечыць эфектыўную працу сістэмы.
2. Планаванне сістэмы захоўвання энергіі
Сістэма назапашвання энергіі плануецца такім чынам, каб сістэма магла захоўваць і вызваляць энергію пры неабходнасці, а таксама збалансаваць валацільнасць вытворчасці фотаэлектрычнай энергіі для задавальнення патрэб прамысловых паркаў. Пры планаванні сістэмы назапашвання энергіі неабходна ўлічваць мноства фактараў, у тым ліку тып сістэмы назапашвання энергіі, ёмістасць назапашвання энергіі, эфектыўнасць назапашвання энергіі і час назапашвання энергіі. Тыпы сістэм назапашвання энергіі можна выбіраць у залежнасці ад магутнасці і характарыстык парку, напрыклад, акумулятарныя назапашвальнікі, ультракандэнсатарныя назапашвальнікі, назапашвальнікі са сціснутым паветрам, гідраўлічныя назапашвальнікі і г.д. Розныя тыпы сістэм назапашвання энергіі маюць розныя характарыстыкі, і адпаведныя сцэнарыі павінны выбірацца ў залежнасці ад фактычнага попыту. Ёмістасць назапашвання павінна быць дастатковай для задавальнення максімальнай нагрузкі парку, каб сістэма назапашвання магла забяспечыць дастатковую колькасць электраэнергіі ў выпадку дэфіцыту фотаэлектрычнай энергіі. Эфектыўнасць назапашвання энергіі вызначае страты назапашвання і вызвалення энергіі, таму неабходна выбраць эфектыўнае абсталяванне для назапашвання энергіі і сістэму кіравання для павышэння эфектыўнасці сістэмы назапашвання энергіі. Час назапашвання энергіі павінен вызначацца ў залежнасці ад характарыстык магутнасці і вытворчасці фотаэлектрычнай энергіі, каб сістэма назапашвання энергіі магла задаволіць попыт парку на электраэнергію. Акрамя вышэйзгаданых фактараў, пры планаванні сістэмы назапашвання энергіі неабходна таксама ўлічваць яе надзейнасць, бяспеку, кошт і абслугоўванне. Для забеспячэння доўгатэрміновай стабільнай працы сістэмы неабходна выбраць абсталяванне і сістэму кіравання сістэмай назапашвання энергіі з высокай надзейнасцю, добрай бяспекай, нізкай коштам і простым абслугоўваннем. Карацей кажучы, планаванне сістэмы назапашвання энергіі — гэта складаны працэс, які павінен грунтавацца на электрычнай нагрузцы парку і попыце на энергію, каб вызначыць тып, магутнасць, эфектыўнасць, час, надзейнасць, бяспеку, кошт і абслугоўванне сістэмы назапашвання энергіі, каб забяспечыць доўгатэрміновую стабільную працу сістэмы, забяспечыць эфектыўныя і надзейныя энергетычныя паслугі з нулявым узроўнем выкідаў вугляроду для прамысловых паркаў.
3. Планаванне сістэмы кіравання энергіяй
Інтэлектуальная сістэма кіравання энергіяй з'яўляецца неад'емнай часткай інтэграцыі фотаэлектрычных сістэм назапашвання энергіі з нулявым узроўнем выкідаў вугляроду. Яна можа рэалізаваць аптымальнае кіраванне сістэмай шляхам маніторынгу і аналізу фотаэлектрычнай сістэмы вытворчасці энергіі і назапашвання энергіі ў рэжыме рэальнага часу, а таксама павысіць эфектыўнасць працы і эфектыўнасць выкарыстання энергіі сістэмы. Асноўныя функцыі сістэмы кіравання энергіяй ўключаюць збор дадзеных, аналіз дадзеных, рэгуляванне кіравання, дыягностыку няспраўнасцей і кіраванне тэхнічным абслугоўваннем. У плане збору дадзеных сістэма кіравання энергіяй можа рэалізаваць маніторынг і збор дадзеных фотаэлектрычнай сістэмы вытворчасці энергіі і сістэмы назапашвання энергіі ў рэжыме рэальнага часу, а таксама атрымліваць дадзеныя аб стане працы сістэмы, выхадзе энергіі, спажыванні энергіі і г.д. У плане аналізу дадзеных сістэма кіравання энергіяй можа апрацоўваць і аналізаваць дадзеныя, выяўляць праблемы ў сістэме і аптымізаваць прастору, а таксама забяспечваць аснову для прыняцця рашэнняў па эксплуатацыі і кіраванні сістэмай. У плане кіравання і рэгулявання сістэма кіравання энергіяй можа рэалізаваць скаардынаваную працу паміж фотаэлектрычнай сістэмай вытворчасці энергіі і сістэмай назапашвання энергіі, а таксама кіраваць і дыспетчарстваваць вытворчасцю, захоўваннем, размеркаваннем і выкарыстаннем энергіі. У плане дыягностыкі няспраўнасцей і кіравання тэхнічным абслугоўваннем сістэма кіравання энергіяй можа рэалізаваць дыягностыку няспраўнасцей і кіраванне тэхнічным абслугоўваннем, а таксама павысіць надзейнасць і бяспеку сістэмы. Акрамя вышэйзгаданых асноўных функцый, сістэма кіравання энергіяй можа таксама ажыццяўляць дыстанцыйны маніторынг і кіраванне, а таксама дыстанцыйны маніторынг і кіраванне фотаэлектрычнымі сістэмамі назапашвання энергіі па ўсім свеце з дапамогай воблачных вылічэнняў і тэхналогій Інтэрнэту рэчаў. У той жа час сістэма кіравання энергіяй можа таксама палепшыць прадукцыйнасць сістэмы і энергаэфектыўнасць дзякуючы штучнаму інтэлекту, аналізу вялікіх дадзеных і іншым перадавым тэхналогіям.
У гэтай працы даследуецца прымяненне інтэграванай сістэмы фотаэлектрычнага назапашвання энергіі з нулявым выкідам вугляроду ў прамысловым парку, а таксама сістэматычна аналізуюцца ключавыя тэхналогіі і метады рэалізацыі фотаэлектрычнай вытворчасці энергіі, сістэмы назапашвання энергіі і сістэмы кіравання энергіяй, падрабязна абмяркоўваюцца тэхнічная рэалізацыя, праектаванне сістэмы і метады аптымізацыі. Мы лічым, што ідэі планавання і праектавання, прадстаўленыя ў гэтай працы, могуць даць новыя ідэі і метады для развіцця чыстай энергіі ў падобных сцэнарыях прымянення. У будучыні мы будзем далей удасканальваць даследаванні па інтэграцыі фотаэлектрычных назапашвальнікаў энергіі з сістэмамі энергетыкі з нулявым выкідам вугляроду, умацоўваць інтэграцыю з практычнымі праектамі і спрыяць прымяненню і прасоўванню чыстай энергіі, каб зрабіць большы ўклад ва ўстойлівае развіццё глабальнай энергетыкі.
