Energie je důležitým základem pro lidskou produkci a život. S rostoucí globální poptávkou po energii a zhoršující se změnou klimatu se hledání ekologičtějších a udržitelnějších energetických alternativ stalo v dnešní společnosti naléhavým tématem. V této souvislosti se integrace fotovoltaických systémů pro ukládání energie do bezuhlíkových energetických systémů jako nový typ zdroje energie těší velké pozornosti a výzkumu. Zejména v průmyslových parcích, kde se spotřebovává velké množství energie, může aplikace integrovaných fotovoltaických systémů pro ukládání energie nejen zvýšit míru energetické soběstačnosti, ale také snížit emise uhlíku, což má velký potenciál a praktický význam. Proto se tento článek zabývá bezuhlíkovým energetickým systémem integrovaného fotovoltaického ukládání energie v průmyslových parcích a diskutuje o jeho aplikaci a vývoji. Účelem je poskytnout užitečné reference a podněty pro podporu realizace bezuhlíkové energie a optimalizaci hospodaření s energií v průmyslových parcích.
Zaprvé, princip a stav vývoje fotovoltaické technologie a technologie skladování energie
1. Princip a vývoj fotovoltaické technologie
Fotovoltaická technologie je technologie, která přeměňuje sluneční energii na elektřinu pomocí fotoelektrického jevu z polovodičových materiálů k přeměně slunečního záření na stejnosměrný proud. Ve fotovoltaickém článku, který se skládá ze dvou vrstev polovodičů z různých materiálů, když světlo dopadne na rozhraní mezi těmito dvěma vrstvami, mohou fotony stimulovat elektrony z nízkých na vysoké energetické hladiny, což vede k potenciálovému rozdílu a vytváří elektrický proud.
2. Princip a stav vývoje technologie skladování energie
Technologie skladování energie se týká přeměny energie na skladovanou formu a v případě potřeby její opětovné přeměny na energii. Jejím hlavním principem je přeměna elektrické, mechanické, chemické a tepelné energie do skladovacích forem, jako jsou baterie, superkondenzátory, stlačený vzduch, hydraulické a tepelné skladování. V současné době se technologie skladování energie stala důležitou podpůrnou technologií pro obnovitelné zdroje energie, která se používá především k vyrovnávání nabídky a poptávky po energii, ke zlepšení kvality dodávek energie, ke zlepšení efektivního využívání energie a k zvládání špičkové poptávky po energii. S rozvojem technologií a vývojem aplikačních scénářů se perspektivy uplatnění technologie skladování energie stále rozšiřují.
Za druhé, nutnost a důležitost výstavby bezuhlíkových energetických systémů v průmyslových parcích
Průmyslový park je regionální ekonomická organizace, jejímž hlavním, centralizovaným, intenzivním a koordinovaným rozvojem je průmysl. Vzhledem k tomu, že se průmyslový park vyznačuje velkým rozsahem, vysokou spotřebou energie a koncentrovanou spotřebou energie, je jeho poptávka po energii velmi vysoká. Tradiční metody zásobování energií, jako je výroba energie z uhlí a ropy, nemohou uspokojit rostoucí poptávku po energii a budou mít velký negativní dopad na životní prostředí, čímž zhorší problém globální změny klimatu. Pro dosažení udržitelného rozvoje průmyslových parků, ochranu životního prostředí a snížení spotřeby energie se výstavba bezuhlíkového energetického systému stala nezbytnou volbou. Bezuhlíkové energetické systémy mohou nejen uspokojit energetické potřeby průmyslových parků, ale také integrovat obnovitelné zdroje energie, skladování energie, energetický management a další technologie pro dosažení efektivního využívání energie a ekonomického provozu, mohou také snížit emise skleníkových plynů a znečištění životního prostředí a dosáhnout udržitelného rozvoje.
Za třetí, plánování bezuhlíkového energetického systému integrovaného fotovoltaického úložiště energie v průmyslovém parku
1. Plánování fotovoltaických systémů pro výrobu energie
Pro instalaci fotovoltaického systému je pozemní instalace obecně vhodná pro průmyslové parky s větší rozlohou pozemku a střešní instalace může efektivně využít střešní prostor průmyslového parku a šetřit tak pozemkové zdroje. Kromě toho by se solární fotovoltaické panely integrované do budovy mohly použít k integraci solárních článků do vnějších stěn budovy nebo střešní konstrukce, což umožňuje integraci fotovoltaické energie a zlepšuje efektivitu využití prostoru v budově. V závislosti na výběru systému skladování energie může integrovaný systém skladování energie v průmyslovém parku využívat různé typy zařízení pro skladování energie, jako jsou akumulátory a superkondenzátory. Akumulátory mají vysokou hustotu energie a dlouhodobou skladovací kapacitu, zatímco superkondenzátory se vyznačují rychlým nabíjením, dlouhou životností a snadnou údržbou. Při návrhu systému skladování energie je nutné zvážit požadavky na výstupní výkon a zatížení fotovoltaického systému výroby energie a zvolit vhodné zařízení pro skladování energie a skladovací kapacitu energie, aby se dosáhlo optimálního provozního stavu integrovaného systému skladování energie. Pro výběr monitorovacího a řídicího systému je nutné zvolit vysoce spolehlivé a přesné monitorovací zařízení, jako jsou UAV, IoT, big data atd. Zároveň je nutné navrhnout rozumný systém řízení provozu, včetně údržby zařízení, řešení problémů, plánování provozu atd., aby byl zajištěn efektivní provoz systému.
2. Plánování systému skladování energie
Systém skladování energie je plánován tak, aby zajistil, že systém může ukládat a uvolňovat energii v případě potřeby a aby vyvažoval volatilitu výroby fotovoltaické energie pro uspokojení potřeb průmyslových parků. Plánování systému skladování energie musí zohlednit mnoho faktorů, včetně typu systému skladování energie, kapacity skladování energie, účinnosti skladování energie a doby skladování energie. Typy systémů skladování energie lze vybírat podle energetického zatížení a charakteristik parku, jako je skladování v bateriích, ultrakondenzátorové skladování, skladování stlačeným vzduchem, hydraulické skladování atd. Různé typy systémů skladování energie mají různé vlastnosti a příslušné scénáře by měly být založeny na skutečné poptávce. Kapacita skladování by měla být dostatečná k pokrytí maximálního zatížení parku, aby se zajistilo, že systém skladování dokáže poskytnout dostatek elektřiny v případě nedostatku fotovoltaické energie. Účinnost skladování energie určuje ztráty energie, kterou systém skladování a uvolňování energie uvolňuje, proto je nutné zvolit účinné zařízení pro skladování energie a řídicí systém pro zlepšení účinnosti systému skladování energie. Doba skladování energie by měla být stanovena podle charakteristik energetického zatížení a výroby fotovoltaické energie, aby se zajistilo, že systém skladování energie dokáže uspokojit energetickou poptávku parku. Kromě výše uvedených faktorů je třeba při plánování systému skladování energie zohlednit také jeho spolehlivost, bezpečnost, náklady a údržbu. Pro zajištění dlouhodobého stabilního provozu systému by mělo být vybráno zařízení a řídicí systém systému skladování energie s vysokou spolehlivostí, dobrou bezpečností, nízkými náklady a snadnou údržbou. Stručně řečeno, plánování systému skladování energie je složitý proces, který musí být založen na elektrickém zatížení parku a poptávce po energii, aby se určila zároveň typ, kapacita, účinnost, čas, spolehlivost, bezpečnost, náklady a údržba systému skladování energie, aby se zajistil dlouhodobý stabilní provoz systému a poskytovaly efektivní a spolehlivé energetické služby s nulovými emisemi uhlíku pro průmyslové parky.
3. Plánování systému energetického managementu
Inteligentní systém řízení energie (Energy Management System) je nepostradatelnou součástí integrace fotovoltaického systému pro ukládání energie s nulovými emisemi uhlíku. Dokáže realizovat optimální řízení systému prostřednictvím monitorování a analýzy fotovoltaického systému výroby energie a ukládání energie v reálném čase a zlepšit provozní účinnost a účinnost využití energie systému. Mezi hlavní funkce systému řízení energie patří sběr dat, analýza dat, regulace řízení, diagnostika poruch a řízení údržby. Z hlediska sběru dat může systém řízení energie realizovat monitorování a sběr dat fotovoltaického systému výroby energie a systému ukládání energie v reálném čase a získávat data o provozním stavu systému, energetickém výkonu, spotřebě energie atd. Z hlediska analýzy dat může systém řízení energie zpracovávat a analyzovat data, odhalovat problémy v systému a optimalizovat prostor a poskytovat základ pro rozhodování o provozu a řízení systému. Z hlediska řízení a regulace může systém řízení energie realizovat koordinovaný provoz mezi fotovoltaickým systémem výroby energie a systémem ukládání energie a řídit a dispečersky řídit výrobu, ukládání, distribuci a spotřebu energie. Z hlediska diagnostiky poruch a řízení údržby může systém řízení energie realizovat diagnostiku poruch a řízení údržby a zlepšit spolehlivost a bezpečnost systému. Kromě výše uvedených základních funkcí dokáže systém energetického managementu realizovat také vzdálené monitorování a provoz a vzdálené monitorování a správu fotovoltaických systémů pro ukládání energie po celém světě prostřednictvím cloudových technologií a internetu věcí. Zároveň může systém energetického managementu také zlepšit výkon systému a energetickou účinnost prostřednictvím umělé inteligence, analýzy velkých dat a dalších pokročilých technologií.
V tomto článku je studována aplikace integrovaného systému fotovoltaického skladování energie s nulovými emisemi uhlíku v průmyslovém parku a systematicky jsou analyzovány klíčové technologie a metody implementace fotovoltaické výroby energie, systémů skladování energie a systémů hospodaření s energií. Podrobně je diskutována technická realizace, návrh systému a optimalizační metody. Věříme, že plánovací a konstrukční nápady prezentované v tomto článku mohou poskytnout nové nápady a metody pro rozvoj čisté energie v podobných aplikačních scénářích. V budoucnu budeme dále zlepšovat výzkum integrace fotovoltaického skladování energie s energetickými systémy s nulovými emisemi uhlíku, posílíme integraci s praktickými projekty a budeme podporovat aplikaci a propagaci čisté energie, abychom více přispěli k udržitelnému rozvoji globální energetiky.
