Orka er mikilvægur undirstaða mannlegrar framleiðslu og lífs, og með vaxandi orkuþörf á heimsvísu og versnandi loftslagsbreytingum hefur leit að grænni og sjálfbærari orkukostum orðið að brýnu máli í nútímasamfélagi. Í þessu samhengi hefur mikil athygli verið lögð á samþættingu sólarorkugeymslu í kolefnislausum orkukerfum sem nýja tegund orkugjafa. Sérstaklega í iðnaðargörðum, þar sem mikil orka er neytt, getur notkun samþættra sólarorkugeymslukerfa ekki aðeins aukið sjálfbærni orku heldur einnig dregið úr kolefnislosun, sem hefur mikla möguleika og hagnýta þýðingu. Þess vegna tekur þessi grein kolefnislaus orkukerfi samþættrar sólarorkugeymslu í iðnaðargörðum sem rannsóknarmarkmið, ræðir notkun þess og þróun, með það að markmiði að veita gagnlegar upplýsingar og viðmið til að stuðla að kolefnislausri orku og hámarka orkustjórnun í iðnaðargörðum.
Í fyrsta lagi, meginregla og þróunarstaða sólarorku- og orkugeymslutækni
1. Meginregla og þróun sólarorkutækni
Ljósvirkni er tækni sem breytir sólarorku í rafmagn með því að nota ljósvirkni lista yfir hálfleiðaraefna til að breyta sólarljósi í jafnstraum. Í ljósvirknifrumu, sem samanstendur af tveimur lögum af hálfleiðurum úr mismunandi efnum, þegar ljós lendir á millifletinum milli laganna tveggja, geta ljóseindir örvað rafeindir frá lágu til háu orkustigi, sem leiðir til spennumunar og myndar rafstraum.
2. Meginregla og þróunarstaða orkugeymslutækni
Orkugeymslutækni vísar til þess að breyta orku í geymsluform og umbreyta henni aftur í orkutækni eftir þörfum. Meginreglan er að umbreyta raforku, vélrænni orku, efnaorku og varmaorku í geymslu, svo sem með rafhlöðum, ofurþéttum, þjappað lofti, vökva- og varmageymslu. Sem stendur hefur orkugeymslutækni orðið mikilvæg stuðningstækni fyrir endurnýjanlega orku, aðallega notuð til að jafna orkuframboð og eftirspurn, bæta gæði orkuframboðs, bæta skilvirka orkunotkun og takast á við hámarksorkuþörf. Með þróun tækni og þróun notkunarsviðsmynda verða notkunarmöguleikar orkugeymslutækni sífellt breiðari.
Í öðru lagi, nauðsyn og mikilvægi uppbyggingar kolefnislausra orkukerfa í iðnaðargörðum
Iðnaðargarður er svæðisbundið efnahagsskipulag þar sem iðnaðurinn er leiðandi, miðstýrður, öflugur og samhæfður þáttur í þróun. Vegna þess að iðnaðargarður einkennist af stórfelldum orkunotkun, mikilli og einbeittri orkunotkun er orkuþörf hans mjög mikil. Hefðbundnar orkugjafaaðferðir, svo sem kolaorkuframleiðsla og olíuorkuframleiðsla, geta ekki mætt vaxandi orkuþörf og munu hafa mikil neikvæð áhrif á umhverfið, sem mun auka hnattrænt loftslagsvandamál. Til að ná fram sjálfbærri þróun iðnaðargarða, vernda umhverfið og draga úr orkunotkun hefur bygging kolefnislausra orkukerfa orðið nauðsynlegur kostur. Kolefnislaus orkukerfi geta ekki aðeins mætt orkuþörfum iðnaðargarða heldur einnig samþætt endurnýjanlega orku, orkugeymslu, orkustjórnun og aðra tækni til að ná fram skilvirkri orkunotkun og hagkvæmum rekstri, það getur einnig dregið úr losun gróðurhúsalofttegunda og umhverfismengun og náð fram sjálfbærri þróun.
Í þriðja lagi, skipulagning á kolefnislausu orkukerfi með samþættri sólarorkugeymslu í iðnaðargarði
1. Skipulagning sólarorkukerfa
Fyrir uppsetningu sólarorkuvera hentar jarðuppsetning almennt fyrir iðnaðarsvæði með meira landsvæði og þakuppsetning getur nýtt þakrými iðnaðargarðsins á skilvirkan hátt og sparað landauðlindir. Að auki má nota sólarorkuver sem eru samþættar byggingum til að samþætta sólarsellur í ytri veggi eða þakbyggingu byggingarinnar, sem gerir kleift að samþætta sólarorku og bygginguna til að bæta rýmisnýtingu. Samkvæmt vali á orkugeymslukerfi getur samþætt sólarorkugeymslukerfi í iðnaðarsvæði notað mismunandi gerðir af orkugeymslubúnaði, svo sem rafhlöðupakka og ofurþétta. Rafhlöðupakkinn hefur mikla orkuþéttleika og langtímageymslugetu, en ofurþéttinn hefur eiginleika hraðhleðslu, langrar líftíma og einfaldrar viðhalds. Við hönnun orkugeymslukerfis er nauðsynlegt að taka tillit til eftirspurnar eftir framleiðsluafli og álagi sólarorkuframleiðslukerfisins og velja viðeigandi orkugeymslubúnað og orkugeymslugetu til að ná sem bestum rekstrarstöðu samþætts sólarorkugeymslukerfis. Við val á eftirlits- og stjórnunarkerfi er nauðsynlegt að velja áreiðanlegan og nákvæman eftirlitsbúnað, svo sem ómönnuð loftför (UAV), internetið í hlutunum (IoT), stór gögn (Big Data) o.s.frv. Á sama tíma er nauðsynlegt að hanna sanngjarnt rekstrarstjórnunarkerfi, þar á meðal viðhald búnaðar, bilanaleit, rekstraráætlun o.s.frv., til að tryggja skilvirkan rekstur kerfisins.
2. Skipulagning orkugeymslukerfa
Orkugeymslukerfið er hannað til að tryggja að kerfið geti geymt og losað orku þegar þörf krefur og til að vega á móti sveiflum sólarorkuframleiðslu til að mæta þörfum iðnaðargarða. Við skipulagningu orkugeymslukerfis þarf að taka tillit til margra þátta, þar á meðal tegundar orkugeymslukerfis, orkugeymslugetu, orkunýtni og orkugeymslutíma. Hægt er að velja gerðir orkugeymslukerfa í samræmi við orkuálag og eiginleika garðsins, svo sem rafhlöðugeymslu, öfgaþéttigeymslu, þjappað loftgeymslu, vökvageymslu o.s.frv. Mismunandi gerðir orkugeymslukerfa hafa mismunandi eiginleika og viðeigandi aðstæður, og ætti að byggjast á raunverulegri eftirspurn. Geymslugetan ætti að vera nægileg til að mæta hámarksálagi garðsins til að tryggja að geymslukerfið geti veitt nægilegt rafmagn ef sólarorkuskortur verður. Orkunýtni ákvarðar orkutap og orkulosun, þannig að nauðsynlegt er að velja skilvirkan orkugeymslubúnað og stjórnkerfi til að bæta skilvirkni orkugeymslukerfisins. Orkugeymslutími ætti að vera ákvarðaður í samræmi við eiginleika orkuálags og sólarorkuframleiðslu til að tryggja að orkugeymslukerfið geti mætt orkuþörf garðsins. Auk ofangreindra þátta þarf við skipulagningu orkugeymslukerfa einnig að taka tillit til áreiðanleika, öryggis, kostnaðar og viðhalds kerfisins. Velja ætti búnað og stjórnkerfi fyrir orkugeymslukerfi með mikilli áreiðanleika, góðu öryggi, lágum kostnaði og auðveldu viðhaldi til að tryggja stöðugan rekstur kerfisins til langs tíma. Í stuttu máli er skipulagning orkugeymslukerfa flókið ferli sem þarf að byggja á rafmagnsálagi og orkuþörf garðsins til að ákvarða, á sama tíma þarf að taka tillit til gerð, afkastagetu, skilvirkni, tíma, áreiðanleika, öryggi, kostnaðar og viðhalds orkugeymslukerfisins til að tryggja stöðugan rekstur kerfisins til langs tíma og veita skilvirka og áreiðanlega kolefnislausa orkuþjónustu fyrir iðnaðargarða.
3. Skipulagning orkustjórnunarkerfis
Greind orkustjórnunarkerfi er ómissandi hluti af kolefnislausu orkugeymslukerfi sem samþættir sólarorku. Það getur náð sem bestri stjórn á kerfinu með rauntíma eftirliti og greiningu á sólarorkuframleiðslu- og orkugeymslukerfinu og bætt rekstrarhagkvæmni og orkunýtingu kerfisins. Helstu hlutverk orkustjórnunarkerfisins eru gagnaöflun, gagnagreining, stýringarstjórnun, bilanagreining og viðhaldsstjórnun. Hvað varðar gagnaöflun getur orkustjórnunarkerfið framkvæmt rauntíma eftirlit og gagnaöflun á sólarorkuframleiðslu- og orkugeymslukerfum og fengið gögn um rekstrarstöðu kerfisins, orkuframleiðslu, orkunotkun og svo framvegis. Hvað varðar gagnagreiningu getur orkustjórnunarkerfið unnið úr og greint gögnin, fundið vandamál í kerfinu og hámarkað rýmið og veitt ákvarðanatökugrundvöll fyrir rekstur og stjórnun kerfisins. Hvað varðar stjórnun og stjórnun getur orkustjórnunarkerfið framkvæmt samhæfða aðgerð milli sólarorkuframleiðslu og orkugeymslukerfis og stjórnað og afgreitt orkuframleiðslu, geymslu, dreifingu og notkun. Hvað varðar bilanagreiningu og viðhaldsstjórnun getur orkustjórnunarkerfið framkvæmt bilanagreiningu og viðhaldsstjórnun og bætt áreiðanleika og öryggi kerfisins. Auk grunnvirkninnar sem nefndar eru hér að ofan getur orkustjórnunarkerfið einnig framkvæmt fjarstýrða eftirlit og rekstur, og framkvæmt fjarstýrða eftirlit og stjórnun á sólarorkugeymslukerfum um allan heim í gegnum skýjatölvur og Internet hlutanna. Á sama tíma getur orkustjórnunarkerfið einnig bætt afköst kerfisins og orkunýtni með gervigreind, greiningu stórra gagna og annarri háþróaðri tækni.
Í þessari grein er fjallað um notkun samþætts kolefnislauss orkukerfis fyrir sólarorkugeymslu í iðnaðargörðum og lykiltækni og framkvæmdaraðferðir sólarorkuframleiðslu, orkugeymslukerfa og orkustjórnunarkerfa eru greindar kerfisbundið. Tæknileg útfærsla, kerfishönnun og hagræðingaraðferðir eru ræddar ítarlega. Við teljum að skipulags- og hönnunarhugmyndirnar sem kynntar eru í þessari grein geti veitt nýjar hugmyndir og aðferðir fyrir þróun hreinnar orku við svipaðar notkunaraðstæður. Í framtíðinni munum við bæta enn frekar rannsóknir á samþættingu sólarorkugeymslu við kolefnislaus orkukerfi, styrkja samþættinguna við hagnýt verkefni og stuðla að notkun og kynningu á hreinni orku til að leggja meira af mörkum til sjálfbærrar þróunar orku á heimsvísu.
