A enerxía é unha base importante para a produción e a vida humanas, e coa crecente demanda mundial de enerxía e o agravamento do cambio climático, a busca de alternativas enerxéticas máis ecolóxicas e sostibles converteuse nun problema urxente na sociedade actual. Neste contexto, a integración do almacenamento de enerxía fotovoltaica como sistema de enerxía cero en carbono como un novo tipo de opcións de subministración de enerxía, está a ser obxecto de moita atención e exploración. Especialmente nos parques industriais, onde se consume unha gran cantidade de enerxía, a aplicación dun sistema integrado de almacenamento de enerxía fotovoltaica non só pode aumentar a taxa de autosuficiencia enerxética, senón tamén reducir as emisións de carbono, o que ten un gran potencial e importancia práctica. Polo tanto, este artigo toma o sistema de enerxía cero en carbono do almacenamento de enerxía fotovoltaica integrado en parques industriais como obxecto de investigación, analiza a súa aplicación e desenvolvemento, co propósito de proporcionar unha referencia beneficiosa para promover a realización da enerxía cero en carbono e a optimización da xestión enerxética nos parques industriais.
En primeiro lugar, principios e estado de desenvolvemento da tecnoloxía fotovoltaica e de almacenamento de enerxía
1. O principio e o desenvolvemento da tecnoloxía fotovoltaica
A tecnoloxía fotovoltaica é unha tecnoloxía que converte a enerxía solar en electricidade utilizando o efecto fotoeléctrico da Lista de materiais semicondutores para converter a luz solar en corrente continua. Nunha célula fotovoltaica, que consta de dúas capas de semicondutores de diferentes materiais, cando a luz incide na interface entre as dúas capas, os fotóns poden estimular os electróns de niveis de enerxía baixos a altos, o que resulta nunha diferenza de potencial para formar unha corrente eléctrica.
2. O principio e o estado de desenvolvemento da tecnoloxía de almacenamento de enerxía
A tecnoloxía de almacenamento de enerxía refírese á enerxía en forma de almacenamento e, cando é necesario, á súa reconversión en tecnoloxía enerxética. O seu principio fundamental é converter a enerxía eléctrica, mecánica, química e térmica en almacenamento, como baterías, supercondensadores, aire comprimido, almacenamento hidráulico e térmico. Na actualidade, a tecnoloxía de almacenamento de enerxía converteuse nunha importante tecnoloxía de apoio ás enerxías renovables, utilizada principalmente para equilibrar a subministración e a demanda de enerxía, mellorar a calidade do subministro de enerxía, mellorar o uso eficiente da enerxía e facer fronte á demanda máxima de enerxía. Co desenvolvemento da tecnoloxía e o desenvolvemento de escenarios de aplicación, as perspectivas de aplicación da tecnoloxía de almacenamento de enerxía son cada vez máis amplas.
En segundo lugar, a necesidade e a importancia da construción de sistemas enerxéticos cero carbono en parques industriais
Un parque industrial é unha forma de organización económica rexional coa industria como principal elemento de desenvolvemento centralizado, intensivo e coordinado. Debido a que o parque industrial ten as características de grande escala, alto consumo de enerxía e consumo concentrado de enerxía, a súa demanda de enerxía é moi grande. Os métodos tradicionais de subministración de enerxía, como a xeración de enerxía a carbón e a xeración de enerxía a petróleo, non poden satisfacer a crecente demanda de enerxía e terán un grande impacto negativo no medio ambiente, exacerbando o problema global do cambio climático. Para lograr o desenvolvemento sostible dos parques industriais, protexer o medio ambiente e reducir o consumo de enerxía, a construción dun sistema de enerxía cero carbono converteuse nunha opción necesaria. Os sistemas de enerxía cero carbono non só poden satisfacer as necesidades enerxéticas dos parques industriais, senón que tamén integran enerxías renovables, almacenamento de enerxía, xestión de enerxía e outras tecnoloxías para lograr un uso eficiente da enerxía e unha operación económica, tamén poden reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro e a contaminación ambiental e lograr un desenvolvemento sostible.
En terceiro lugar, a planificación dun sistema de enerxía cero carbono de almacenamento de enerxía fotovoltaica integrado no parque industrial
1. Planificación de sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica
Para a instalación do sistema fotovoltaico, a instalación no chan é xeralmente axeitada para o parque industrial con máis terreo, e a instalación no tellado pode utilizar eficazmente o espazo do tellado da planta do parque industrial, aforrando recursos terrestres. Ademais, a enerxía solar fotovoltaica integrada no edificio podería utilizarse para integrar células solares nas paredes exteriores do edificio ou na estrutura do tellado, o que permite a integración da enerxía fotovoltaica e o edificio para mellorar a eficiencia do espazo. Dependendo da elección do sistema de almacenamento de enerxía, o sistema de almacenamento de enerxía fotovoltaico integrado no parque industrial pode utilizar diferentes tipos de equipos de almacenamento de enerxía, como baterías e supercondensadores. As baterías teñen unha alta densidade de enerxía e capacidade de almacenamento a longo prazo, mentres que o supercondensador ten as características de carga rápida, longa vida útil e mantemento sinxelo. No deseño do sistema de almacenamento de enerxía, é necesario ter en conta a demanda de potencia de saída e a carga do sistema de xeración de enerxía fotovoltaica, e seleccionar o equipo de almacenamento de enerxía e a capacidade de almacenamento de enerxía axeitados para lograr o estado de funcionamento óptimo do sistema de almacenamento de enerxía fotovoltaico integrado. Para a elección do sistema de monitorización e xestión, é necesario optar por equipos de monitorización de alta fiabilidade e alta precisión, como UAV, IoT, big data, etc. Ao mesmo tempo, é necesario deseñar un esquema razoable de xestión de operacións, incluíndo o mantemento dos equipos, a resolución de problemas, a programación de operacións, etc., para garantir o funcionamento eficiente do sistema.
2. Planificación do sistema de almacenamento de enerxía
O sistema de almacenamento de enerxía está planificado para garantir que o sistema poida almacenar e liberar enerxía cando sexa necesario, e para equilibrar a volatilidade da xeración de enerxía fotovoltaica para satisfacer as necesidades dos parques industriais. A planificación do sistema de almacenamento de enerxía debe considerar moitos factores, incluíndo o tipo de sistema de almacenamento de enerxía, a capacidade de almacenamento de enerxía, a eficiencia de almacenamento de enerxía e o tempo de almacenamento de enerxía. Os tipos de sistemas de almacenamento de enerxía pódense seleccionar segundo a carga de potencia e as características do parque, como o almacenamento en baterías, o almacenamento en ultracondensadores, o almacenamento en aire comprimido, o almacenamento hidráulico, etc. Os diferentes tipos de sistemas de almacenamento de enerxía teñen diferentes características e escenarios aplicables, que deben basearse na demanda real a escoller. A capacidade de almacenamento debe ser suficiente para satisfacer a carga máxima do parque, para garantir que o sistema de almacenamento poida fornecer suficiente electricidade en caso de escaseza de enerxía fotovoltaica. A eficiencia do almacenamento de enerxía determina a perda de almacenamento e liberación de enerxía, polo que é necesario seleccionar equipos de almacenamento de enerxía e sistemas de control eficientes para mellorar a eficiencia do sistema de almacenamento de enerxía. O tempo de almacenamento de enerxía debe determinarse segundo as características da carga de potencia e a xeración de enerxía fotovoltaica para garantir que o sistema de almacenamento de enerxía poida satisfacer a demanda de enerxía do parque. Ademais dos factores anteriores, a planificación do sistema de almacenamento de enerxía tamén debe ter en conta a fiabilidade, a seguridade, o custo e o mantemento do sistema. Débese seleccionar o equipo e o sistema de control do sistema de almacenamento de enerxía con alta fiabilidade, boa seguridade, baixo custo e fácil mantemento para garantir o funcionamento estable a longo prazo do sistema. En resumo, a planificación do sistema de almacenamento de enerxía é un proceso complexo que debe basearse na carga eléctrica e na demanda de enerxía do parque para determinar, ao mesmo tempo, o tipo, a capacidade, a eficiencia, o tempo, a fiabilidade, a seguridade, o custo e o mantemento do sistema de almacenamento de enerxía para garantir o funcionamento estable a longo prazo do sistema e proporcionar servizos enerxéticos cero carbono eficientes e fiables para os parques industriais.
3. Planificación dun sistema de xestión de enerxía
O sistema intelixente de xestión de enerxía é unha parte indispensable do sistema de enerxía sen carbono e integración do almacenamento de enerxía fotovoltaica. Pode realizar o control óptimo do sistema mediante a monitorización e análise en tempo real do sistema de xeración e almacenamento de enerxía fotovoltaica, e mellorar a eficiencia operativa e a eficiencia de utilización de enerxía do sistema. As principais funcións do sistema de xestión de enerxía inclúen a adquisición de datos, a análise de datos, a regulación do control, o diagnóstico de fallos e a xestión do mantemento. No aspecto da adquisición de datos, o sistema de xestión de enerxía pode realizar a monitorización e a adquisición de datos en tempo real do sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e do sistema de almacenamento de enerxía, e obter datos do estado de funcionamento do sistema, a produción de enerxía, o consumo de enerxía, etc. No aspecto da análise de datos, o sistema de xestión de enerxía pode procesar e analizar os datos, descubrir os problemas no sistema e optimizar o espazo, e proporcionar unha base para a toma de decisións para o funcionamento e a xestión do sistema. No aspecto do control e a regulación, o sistema de xestión de enerxía pode realizar a operación coordinada entre a xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de almacenamento de enerxía, e xestionar e despachar a xeración, o almacenamento, a distribución e o uso da enerxía. No aspecto do diagnóstico de fallos e a xestión do mantemento, o sistema de xestión de enerxía pode realizar o diagnóstico de fallos e a xestión do mantemento, e mellorar a fiabilidade e a seguridade do sistema. Ademais das funcións básicas mencionadas anteriormente, o sistema de xestión de enerxía tamén pode realizar monitorización e operación remotas, así como monitorización e xestión remotas de sistemas de almacenamento de enerxía fotovoltaica en todo o mundo a través da computación na nube e a tecnoloxía da Internet das Cousas. Ao mesmo tempo, o sistema de xestión de enerxía tamén pode mellorar o rendemento do sistema e a eficiencia enerxética mediante a intelixencia artificial, a análise de macrodatos e outras tecnoloxías avanzadas.
Neste artigo, estúdase a aplicación dun sistema integrado de enerxía cero en carbono para o almacenamento de enerxía fotovoltaica nun parque industrial, e analízanse sistematicamente as tecnoloxías clave e os métodos de implementación da xeración de enerxía fotovoltaica, o sistema de almacenamento de enerxía e o sistema de xestión de enerxía, discútense en detalle a realización técnica, o deseño do sistema e os métodos de optimización. Cremos que as ideas de planificación e deseño presentadas neste artigo poden proporcionar novas ideas e métodos para o desenvolvemento de enerxía limpa en escenarios de aplicación similares. No futuro, melloraremos aínda máis a investigación sobre a integración do almacenamento de enerxía fotovoltaica con sistemas de enerxía cero en carbono, fortaleceremos a integración con proxectos prácticos e promoveremos a aplicación e promoción da enerxía limpa, para facer unha maior contribución ao desenvolvemento sostible da enerxía global.
