Tenaga merupakan asas penting untuk pengeluaran dan kehidupan manusia, dan dengan peningkatan permintaan tenaga global dan perubahan iklim yang semakin buruk, pencarian alternatif tenaga yang lebih hijau dan lestari telah menjadi isu mendesak dalam masyarakat hari ini. Dalam konteks ini, penyepaduan penyimpanan tenaga fotovoltaik bagi sistem tenaga sifar karbon sebagai jenis pilihan bekalan tenaga baharu, mendapat perhatian dan penerokaan yang tinggi. Terutamanya di taman perindustrian, di mana sejumlah besar tenaga digunakan, aplikasi sistem penyimpanan tenaga fotovoltaik bersepadu bukan sahaja dapat meningkatkan kadar kecukupan tenaga, tetapi juga mengurangkan pelepasan karbon, yang mempunyai potensi besar dan kepentingan praktikal. Oleh itu, kertas kerja ini mengambil sistem tenaga sifar karbon bagi penyimpanan tenaga fotovoltaik bersepadu di taman perindustrian sebagai objek penyelidikan, membincangkan aplikasi dan pembangunannya, tujuannya adalah untuk menyediakan rujukan dan rujukan yang bermanfaat untuk mempromosikan realisasi tenaga sifar karbon dan pengoptimuman pengurusan tenaga di taman perindustrian.
Pertama, prinsip dan status pembangunan teknologi fotovoltaik dan penyimpanan tenaga
1. Prinsip dan perkembangan teknologi fotovoltaik
Teknologi fotovoltaik ialah teknologi yang menukarkan tenaga suria kepada elektrik dengan menggunakan kesan fotoelektrik Senarai bahan semikonduktor untuk menukarkan cahaya matahari kepada arus terus. Dalam sel fotovoltaik, yang terdiri daripada dua lapisan semikonduktor daripada bahan yang berbeza, apabila cahaya mengenai antara muka antara dua lapisan, foton boleh merangsang elektron daripada aras tenaga rendah ke aras tenaga tinggi, menghasilkan beza keupayaan, untuk membentuk arus elektrik.
2. Prinsip dan status pembangunan teknologi penyimpanan tenaga
Teknologi penyimpanan tenaga merujuk kepada tenaga yang ditukar kepada bentuk penyimpanan, dan apabila perlu, penukaran semula kepada teknologi tenaga. Prinsip utamanya adalah untuk menukar tenaga elektrik, mekanikal, kimia dan haba kepada penyimpanan, seperti bateri, superkapasitor, udara termampat, penyimpanan hidraulik dan haba. Pada masa ini, teknologi penyimpanan tenaga telah menjadi teknologi sokongan penting untuk tenaga boleh diperbaharui, terutamanya digunakan dalam mengimbangi bekalan dan permintaan tenaga, meningkatkan kualiti bekalan tenaga, meningkatkan penggunaan tenaga yang cekap dan menangani permintaan tenaga puncak. Dengan perkembangan teknologi dan perkembangan senario aplikasi, prospek aplikasi teknologi penyimpanan tenaga semakin luas.
Kedua, keperluan dan kepentingan pembinaan sistem tenaga sifar karbon di taman perindustrian
Taman Perindustrian merupakan sebuah organisasi ekonomi serantau yang membentuk industri sebagai pembangunan utama, berpusat, intensif dan terselaras. Oleh kerana taman perindustrian mempunyai ciri-ciri penggunaan tenaga berskala besar, tinggi dan tertumpu, permintaannya terhadap tenaga adalah sangat besar. Kaedah bekalan tenaga tradisional, seperti penjanaan kuasa arang batu dan penjanaan kuasa minyak, tidak dapat memenuhi permintaan tenaga yang semakin meningkat, dan akan memberi impak negatif yang besar terhadap alam sekitar, seterusnya memburukkan lagi masalah perubahan iklim global. Untuk mencapai pembangunan mampan taman perindustrian, melindungi alam sekitar, mengurangkan penggunaan tenaga, pembinaan sistem tenaga sifar karbon telah menjadi pilihan yang perlu. Sistem tenaga sifar karbon bukan sahaja dapat memenuhi keperluan tenaga taman perindustrian, tetapi juga mengintegrasikan tenaga boleh diperbaharui, penyimpanan tenaga, pengurusan tenaga dan teknologi lain untuk mencapai penggunaan tenaga yang cekap dan operasi ekonomi, ia juga dapat mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan pencemaran alam sekitar serta mencapai pembangunan mampan.
Ketiga, perancangan sistem tenaga sifar karbon untuk penyimpanan tenaga fotovoltaik bersepadu di taman perindustrian
1. Perancangan sistem penjanaan kuasa fotovoltaik
Untuk pemasangan sistem PV, pemasangan di atas tanah secara amnya sesuai untuk taman perindustrian yang mempunyai lebih banyak tanah, dan pemasangan bumbung boleh menggunakan ruang bumbung loji taman perindustrian dengan berkesan, menjimatkan sumber tanah. Di samping itu, fotovoltaik bersepadu bangunan solar boleh digunakan untuk mengintegrasikan sel solar ke dalam dinding luar bangunan atau struktur bumbung, membolehkan penyepaduan kuasa fotovoltaik dan bangunan untuk meningkatkan kecekapan ruang. Mengikut pilihan sistem penyimpanan tenaga, sistem penyimpanan tenaga fotovoltaik bersepadu di taman perindustrian boleh menggunakan pelbagai jenis peralatan penyimpanan tenaga, seperti pek bateri, Super Capacitor. Pek bateri mempunyai ketumpatan tenaga yang tinggi dan kapasiti penyimpanan jangka panjang, manakala super kapasitor mempunyai ciri-ciri pengecasan pantas, jangka hayat yang panjang dan penyelenggaraan yang mudah. Dalam reka bentuk sistem penyimpanan tenaga, adalah perlu untuk mempertimbangkan permintaan kuasa output dan beban sistem penjanaan kuasa fotovoltaik, dan untuk memilih peralatan penyimpanan tenaga dan kapasiti penyimpanan tenaga yang sesuai untuk mencapai keadaan operasi optimum sistem penyimpanan tenaga fotovoltaik bersepadu. Bagi pilihan sistem pemantauan dan pengurusan, adalah perlu untuk memilih peralatan pemantauan yang berkebolehpercayaan tinggi dan berketepatan tinggi, seperti UAV, IoT, data raya, dan sebagainya. Pada masa yang sama, adalah perlu untuk mereka bentuk skim pengurusan operasi yang munasabah, termasuk penyelenggaraan peralatan, penyelesaian masalah, penjadualan operasi, dan sebagainya, untuk memastikan operasi sistem yang cekap.
2. Perancangan sistem penyimpanan tenaga
Sistem penyimpanan tenaga dirancang untuk memastikan sistem tersebut dapat menyimpan dan melepaskan tenaga apabila diperlukan, dan untuk mengimbangi turun naik penjanaan kuasa fotovoltaik bagi memenuhi keperluan taman perindustrian. Perancangan sistem penyimpanan tenaga perlu mempertimbangkan banyak faktor, termasuk jenis sistem penyimpanan tenaga, kapasiti penyimpanan tenaga, kecekapan penyimpanan tenaga dan masa penyimpanan tenaga. Jenis sistem penyimpanan tenaga boleh dipilih mengikut beban kuasa dan ciri-ciri taman, seperti penyimpanan bateri, penyimpanan ultrakapasitor, penyimpanan udara termampat, penyimpanan hidraulik, dan sebagainya. Pelbagai jenis sistem penyimpanan tenaga mempunyai ciri-ciri yang berbeza dan senario yang berkenaan, harus berdasarkan permintaan sebenar untuk dipilih. Kapasiti penyimpanan harus mencukupi untuk memenuhi beban maksimum taman, untuk memastikan sistem penyimpanan dapat menyediakan elektrik yang mencukupi sekiranya berlaku kekurangan kuasa fotovoltaik. Kecekapan penyimpanan tenaga menentukan kehilangan penyimpanan dan pelepasan tenaga, jadi perlu memilih peralatan penyimpanan tenaga dan sistem kawalan yang cekap untuk meningkatkan kecekapan sistem penyimpanan tenaga. Masa penyimpanan tenaga harus ditentukan mengikut ciri-ciri beban kuasa dan penjanaan kuasa fotovoltaik untuk memastikan sistem penyimpanan tenaga dapat memenuhi permintaan kuasa taman. Selain faktor-faktor di atas, perancangan sistem storan tenaga juga perlu mempertimbangkan kebolehpercayaan, keselamatan, kos dan penyelenggaraan sistem. Peralatan dan sistem kawalan sistem storan tenaga yang mempunyai kebolehpercayaan yang tinggi, keselamatan yang baik, kos rendah dan penyelenggaraan yang mudah harus dipilih untuk memastikan operasi sistem yang stabil dalam jangka masa panjang. Secara ringkasnya, perancangan sistem storan tenaga merupakan proses yang kompleks, perlu berdasarkan beban elektrik taman dan permintaan tenaga untuk menentukan, pada masa yang sama, jenis, kapasiti, kecekapan, masa, kebolehpercayaan, keselamatan, kos dan penyelenggaraan sistem storan tenaga dipertimbangkan untuk memastikan operasi sistem yang stabil dalam jangka masa panjang, menyediakan perkhidmatan tenaga sifar karbon yang cekap dan andal untuk taman perindustrian.
3. Perancangan untuk sistem pengurusan tenaga
Sistem Pengurusan Tenaga Pintar merupakan bahagian penting dalam sistem tenaga sifar karbon penyepaduan storan tenaga fotovoltaik. Ia dapat merealisasikan kawalan optimum sistem melalui pemantauan dan analisis masa nyata sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan penyimpanan tenaga, dan meningkatkan kecekapan operasi dan kecekapan penggunaan tenaga sistem. Fungsi utama sistem pengurusan tenaga termasuk pemerolehan data, analisis data, pengawalaturan kawalan, diagnosis kerosakan dan pengurusan penyelenggaraan. Dalam aspek pemerolehan data, sistem pengurusan tenaga dapat merealisasikan pemantauan masa nyata dan pemerolehan data sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem storan tenaga, dan mendapatkan data status operasi sistem, output tenaga, penggunaan tenaga dan sebagainya. Dalam aspek analisis data, sistem pengurusan tenaga dapat memproses dan menganalisis data, menemui masalah dalam sistem dan mengoptimumkan ruang, dan menyediakan asas membuat keputusan untuk operasi dan pengurusan sistem. Dalam aspek kawalan dan pengawalaturan, sistem pengurusan tenaga dapat merealisasikan operasi yang diselaraskan antara penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem storan tenaga, dan mengurus dan menghantar penjanaan, penyimpanan, pengedaran dan penggunaan tenaga. Dalam aspek diagnosis kerosakan dan pengurusan penyelenggaraan, sistem pengurusan tenaga dapat merealisasikan diagnosis kerosakan dan pengurusan penyelenggaraan, serta meningkatkan kebolehpercayaan dan keselamatan sistem. Selain fungsi asas yang dinyatakan di atas, sistem pengurusan tenaga juga dapat merealisasikan pemantauan dan operasi jarak jauh, serta merealisasikan pemantauan dan pengurusan jarak jauh sistem storan tenaga fotovoltaik di seluruh dunia melalui pengkomputeran awan dan Teknologi Internet of Things. Pada masa yang sama, sistem pengurusan tenaga juga dapat meningkatkan prestasi sistem dan kecekapan tenaga melalui kecerdasan buatan, analisis data raya dan teknologi canggih lain.
Dalam kertas kerja ini, aplikasi sistem tenaga sifar karbon bersepadu untuk penyimpanan tenaga fotovoltaik di taman perindustrian dikaji, dan teknologi utama serta kaedah pelaksanaan penjanaan kuasa fotovoltaik, sistem penyimpanan tenaga dan sistem pengurusan tenaga dianalisis secara sistematik, realisasi teknikal, reka bentuk sistem dan kaedah pengoptimuman dibincangkan secara terperinci. Kami percaya bahawa idea perancangan dan reka bentuk yang dibentangkan dalam kertas kerja ini dapat memberikan idea dan kaedah baharu untuk pembangunan tenaga bersih di bawah senario aplikasi yang serupa. Pada masa hadapan, kami akan meningkatkan lagi penyelidikan mengenai penyepaduan penyimpanan tenaga fotovoltaik dengan sistem tenaga sifar karbon, mengukuhkan penyepaduan dengan projek praktikal, dan menggalakkan aplikasi dan promosi tenaga bersih, untuk memberikan sumbangan yang lebih besar kepada pembangunan tenaga global yang mampan.
