Energia este o bază importantă pentru producția și viața umană, iar odată cu creșterea cererii globale de energie și agravarea schimbărilor climatice, căutarea unor alternative energetice mai ecologice și mai sustenabile a devenit o problemă presantă în societatea actuală. În acest context, integrarea stocării energiei fotovoltaice ca sistem energetic cu emisii zero de carbon, ca un nou tip de opțiune de alimentare cu energie, a beneficiat de multă atenție și explorări. În special în parcurile industriale, unde se consumă o cantitate mare de energie, aplicarea unui sistem integrat de stocare a energiei fotovoltaice nu numai că poate crește rata de autosuficiență energetică, dar și poate reduce emisiile de carbon, ceea ce are un mare potențial și o semnificație practică. Prin urmare, această lucrare ia ca obiect de cercetare sistemul energetic cu emisii zero de carbon al stocării integrate a energiei fotovoltaice în parcurile industriale, discută aplicarea și dezvoltarea acestuia, scopul fiind de a oferi referințe și puncte de referință benefice pentru promovarea realizării energiei cu emisii zero de carbon și optimizarea managementului energiei în parcurile industriale.
În primul rând, principiile și stadiul de dezvoltare al tehnologiei fotovoltaice și de stocare a energiei
1. Principiul și dezvoltarea tehnologiei fotovoltaice
Tehnologia fotovoltaică este o tehnologie care transformă energia solară în electricitate utilizând efectul fotoelectric al materialelor semiconductoare pentru a converti lumina soarelui în curent continuu. Într-o celulă fotovoltaică, care constă din două straturi de semiconductori din materiale diferite, atunci când lumina atinge interfața dintre cele două straturi, fotonii pot stimula electronii de la niveluri de energie scăzute la niveluri de energie ridicate, rezultând o diferență de potențial, pentru a forma un curent electric.
2. Principiul și stadiul de dezvoltare al tehnologiei de stocare a energiei
Tehnologia de stocare a energiei se referă la transformarea energiei în forme de stocare și, atunci când este necesar, la reconversia acesteia în tehnologie energetică. Principiul său principal este de a converti energia electrică, mecanică, chimică și termică în stocare, cum ar fi baterii, supercondensatoare, aer comprimat, stocare hidraulică și termică. În prezent, tehnologia de stocare a energiei a devenit o tehnologie importantă de sprijin pentru energia regenerabilă, utilizată în principal pentru echilibrarea ofertei și cererii de energie, îmbunătățirea calității aprovizionării cu energie, îmbunătățirea utilizării eficiente a energiei și gestionarea cererii de vârf de energie. Odată cu dezvoltarea tehnologiei și dezvoltarea scenariilor de aplicare, perspectivele de aplicare ale tehnologiei de stocare a energiei devin din ce în ce mai largi.
În al doilea rând, necesitatea și importanța construirii unui sistem energetic cu zero emisii de carbon în parcurile industriale
Parcul Industrial este o formă de organizare economică regională, cu industria ca principală dezvoltare centralizată, intensivă și coordonată. Deoarece parcul industrial are caracteristici de scară largă, consum ridicat de energie și consum concentrat de energie, cererea sa de energie este foarte mare. Metodele tradiționale de furnizare a energiei, cum ar fi generarea de energie pe bază de cărbune și generarea de energie pe bază de petrol, nu pot satisface cererea tot mai mare de energie și vor avea un impact negativ semnificativ asupra mediului, exacerbând problema schimbărilor climatice globale. Pentru a realiza dezvoltarea durabilă a parcurilor industriale, a proteja mediul și a reduce consumul de energie, construirea unui sistem energetic cu zero emisii de carbon a devenit o alegere necesară. Sistemele energetice cu zero emisii de carbon nu numai că pot satisface nevoile energetice ale parcurilor industriale, dar pot integra și energia regenerabilă, stocarea energiei, gestionarea energiei și alte tehnologii pentru a realiza o utilizare eficientă a energiei și o funcționare economică, putând, de asemenea, reduce emisiile de gaze cu efect de seră și poluarea mediului și realizând o dezvoltare durabilă.
În al treilea rând, planificarea unui sistem energetic cu zero emisii de carbon pentru stocarea integrată a energiei fotovoltaice în parcul industrial
1. Planificarea sistemelor fotovoltaice de generare a energiei electrice
Pentru instalarea sistemului fotovoltaic, instalația la sol este în general potrivită pentru parcul industrial cu teren mai mare, iar instalația pe acoperiș poate utiliza eficient spațiul de acoperiș al parcului industrial, economisind resurse funciare. În plus, panourile fotovoltaice integrate în clădiri ar putea fi utilizate pentru a integra celule solare în pereții exteriori ai clădirii sau în structura acoperișului, permițând integrarea energiei fotovoltaice și îmbunătățirea eficienței spațiului în clădire. În funcție de alegerea sistemului de stocare a energiei, sistemul integrat de stocare a energiei fotovoltaice din parcul industrial poate utiliza diferite tipuri de echipamente de stocare a energiei, cum ar fi pachetul de baterii și supercondensatorul. Pachetul de baterii are o densitate energetică mare și o capacitate de stocare pe termen lung, în timp ce supercondensatorul are caracteristici de încărcare rapidă, durată lungă de viață și întreținere simplă. La proiectarea sistemului de stocare a energiei, este necesar să se ia în considerare cererea de putere de ieșire și sarcina sistemului de generare a energiei fotovoltaice și să se selecteze echipamentul de stocare a energiei și capacitatea de stocare a energiei adecvate pentru a obține starea optimă de funcționare a sistemului integrat de stocare a energiei fotovoltaice. Pentru alegerea sistemului de monitorizare și management, este necesar să se aleagă echipamente de monitorizare de înaltă fiabilitate și precizie, cum ar fi drone, IoT, big data etc. În același timp, este necesar să se conceapă o schemă rezonabilă de management operațional, inclusiv întreținerea echipamentelor, depanarea, programarea operațiunilor etc., pentru a asigura funcționarea eficientă a sistemului.
2. Planificarea sistemului de stocare a energiei
Sistemul de stocare a energiei este planificat pentru a asigura că sistemul poate stoca și elibera energie atunci când este nevoie și pentru a echilibra volatilitatea generării de energie fotovoltaică pentru a satisface nevoile parcurilor industriale. Planificarea sistemului de stocare a energiei trebuie să ia în considerare mulți factori, inclusiv tipul de sistem de stocare a energiei, capacitatea de stocare a energiei, eficiența stocării energiei și timpul de stocare a energiei. Tipurile de sisteme de stocare a energiei pot fi selectate în funcție de sarcina energetică și caracteristicile parcului, cum ar fi stocarea în baterii, stocarea în ultracondensatoare, stocarea în aer comprimat, stocarea hidraulică etc. Diferite tipuri de sisteme de stocare a energiei au caracteristici diferite și scenarii aplicabile, care ar trebui să se bazeze pe cererea reală de ales. Capacitatea de stocare ar trebui să fie suficientă pentru a satisface sarcina maximă a parcului, pentru a se asigura că sistemul de stocare poate furniza suficientă energie electrică în cazul unei penurii de energie fotovoltaică. Eficiența stocării energiei determină pierderea de stocare și eliberarea energiei, așa că este necesar să se selecteze echipamente eficiente de stocare a energiei și un sistem de control pentru a îmbunătăți eficiența sistemului de stocare a energiei. Timpul de stocare a energiei ar trebui determinat în funcție de caracteristicile sarcinii energetice și ale generării de energie fotovoltaică pentru a se asigura că sistemul de stocare a energiei poate satisface cererea de energie a parcului. Pe lângă factorii menționați mai sus, planificarea sistemului de stocare a energiei trebuie să ia în considerare și fiabilitatea, siguranța, costul și întreținerea sistemului. Echipamentul și sistemul de control al sistemului de stocare a energiei, cu fiabilitate ridicată, siguranță bună, cost redus și întreținere ușoară, ar trebui selectate pentru a asigura funcționarea stabilă pe termen lung a sistemului. În concluzie, planificarea sistemului de stocare a energiei este un proces complex, care trebuie să se bazeze pe sarcina electrică și cererea de energie a parcului pentru a determina, în același timp, tipul, capacitatea, eficiența, timpul, fiabilitatea, siguranța, costul și întreținerea sistemului de stocare a energiei, fiind luate în considerare pentru a asigura funcționarea stabilă pe termen lung a sistemului și pentru a oferi servicii energetice eficiente și fiabile, cu zero emisii de carbon, pentru parcurile industriale.
3. Planificarea unui sistem de management al energiei
Sistemul inteligent de management al energiei este o parte indispensabilă a sistemului de integrare a stocării energiei fotovoltaice cu emisii zero de carbon. Acesta poate realiza controlul optim al sistemului prin monitorizarea și analiza în timp real a sistemului de generare a energiei fotovoltaice și a sistemului de stocare a energiei și poate îmbunătăți eficiența funcționării și eficiența utilizării energiei sistemului. Principalele funcții ale sistemului de management al energiei includ achiziția de date, analiza datelor, reglarea controlului, diagnosticarea defecțiunilor și gestionarea întreținerii. În ceea ce privește achiziția de date, sistemul de management al energiei poate realiza monitorizarea și achiziția de date în timp real a sistemului de generare a energiei fotovoltaice și a sistemului de stocare a energiei și poate obține date despre starea de funcționare a sistemului, producția de energie, consumul de energie și așa mai departe. În ceea ce privește analiza datelor, sistemul de management al energiei poate procesa și analiza datele, poate descoperi problemele din sistem și poate optimiza spațiul, oferind o bază decizională pentru funcționarea și gestionarea sistemului. În ceea ce privește controlul și reglarea, sistemul de management al energiei poate realiza funcționarea coordonată între sistemul de generare a energiei fotovoltaice și sistemul de stocare a energiei și poate gestiona și dispeceriza generarea, stocarea, distribuția și utilizarea energiei. În ceea ce privește diagnosticarea defecțiunilor și gestionarea întreținerii, sistemul de management al energiei poate realiza diagnosticarea defecțiunilor și gestionarea întreținerii și poate îmbunătăți fiabilitatea și securitatea sistemului. Pe lângă funcțiile de bază menționate mai sus, sistemul de management al energiei poate realiza și monitorizare și operare de la distanță, precum și monitorizarea și gestionarea de la distanță a sistemelor de stocare a energiei fotovoltaice din întreaga lume prin intermediul cloud computing-ului și al tehnologiei Internet of Things. În același timp, sistemul de management al energiei poate îmbunătăți performanța sistemului și eficiența energetică prin intermediul inteligenței artificiale, analizei big data și altor tehnologii avansate.
În această lucrare, este studiată aplicarea unui sistem integrat de stocare a energiei fotovoltaice cu emisii zero de carbon în parcurile industriale, iar tehnologiile cheie și metodele de implementare a generării de energie fotovoltaică, a sistemului de stocare a energiei și a sistemului de management al energiei sunt analizate sistematic, realizarea tehnică, proiectarea sistemului și metodele de optimizare fiind discutate în detaliu. Considerăm că ideile de planificare și proiectare prezentate în această lucrare pot oferi noi idei și metode pentru dezvoltarea energiei curate în scenarii de aplicare similare. În viitor, vom îmbunătăți în continuare cercetarea privind integrarea stocării energiei fotovoltaice cu sistemele energetice cu emisii zero de carbon, vom consolida integrarea cu proiecte practice și vom promova aplicarea și promovarea energiei curate, pentru a aduce o contribuție mai mare la dezvoltarea durabilă a energiei globale.
