Energia je dôležitým základom pre ľudskú produkciu a život a s rastúcim globálnym dopytom po energii a zhoršovaním klimatických zmien sa hľadanie ekologickejších a udržateľnejších energetických alternatív stalo v dnešnej spoločnosti naliehavou otázkou. V tejto súvislosti sa integrácii fotovoltaického skladovania energie do energetických systémov s nulovými emisiami uhlíka ako novému typu zásobovania energiou venuje veľká pozornosť a skúmanie. Najmä v priemyselných parkoch, kde sa spotrebúva veľké množstvo energie, môže aplikácia integrovaného fotovoltaického systému skladovania energie nielen zvýšiť mieru energetickej sebestačnosti, ale aj znížiť emisie uhlíka, čo má veľký potenciál a praktický význam. Preto sa tento článok zameriava na výskumný systém integrovaného fotovoltaického skladovania energie v priemyselných parkoch s nulovými emisiami uhlíka, rozoberá jeho aplikáciu a vývoj. Cieľom je poskytnúť užitočné referencie a podklady na podporu realizácie energie s nulovými emisiami uhlíka a optimalizáciu energetického hospodárenia v priemyselných parkoch.
Po prvé, princíp a stav vývoja fotovoltaickej a energeticky úspornej technológie
1. Princíp a vývoj fotovoltaickej technológie
Fotovoltaická technológia je technológia, ktorá premieňa slnečnú energiu na elektrinu pomocou fotoelektrického efektu zo zoznamu polovodičových materiálov na premenu slnečného žiarenia na jednosmerný prúd. Vo fotovoltaickom článku, ktorý pozostáva z dvoch vrstiev polovodičov z rôznych materiálov, keď svetlo dopadne na rozhranie medzi týmito dvoma vrstvami, fotóny môžu stimulovať elektróny z nízkych na vysoké energetické hladiny, čo vedie k rozdielu potenciálov a vytvára elektrický prúd.
2. Princíp a stav vývoja technológie skladovania energie
Technológia skladovania energie sa vzťahuje na premenu energie na uskladnenie a v prípade potreby na opätovnú premenu na energiu. Jej hlavným princípom je premena elektrickej, mechanickej, chemickej a tepelnej energie na uskladnenie, napríklad v batériách, superkondenzátoroch, stlačenom vzduchu, hydraulickej a tepelnej akumulácii. V súčasnosti sa technológia skladovania energie stala dôležitou podpornou technológiou pre obnoviteľné zdroje energie, ktorá sa používa najmä na vyrovnávanie ponuky a dopytu po energii, zlepšovanie kvality dodávok energie, zlepšovanie efektívneho využívania energie a zvládanie špičkového dopytu po energii. S rozvojom technológií a vývojom aplikačných scenárov sa perspektíva aplikácie technológie skladovania energie čoraz rozširuje.
Po druhé, nevyhnutnosť a dôležitosť výstavby energetických systémov s nulovými emisiami uhlíka v priemyselných parkoch
Priemyselný park je regionálna forma ekonomickej organizácie, ktorej hlavným, centralizovaným, intenzívnym a koordinovaným rozvojom je priemysel. Keďže priemyselný park sa vyznačuje rozsiahlosťou, vysokou spotrebou energie a koncentrovanou spotrebou energie, jeho dopyt po energii je veľmi vysoký. Tradičné metódy zásobovania energiou, ako je výroba energie z uhlia a výroba energie z ropy, nedokážu uspokojiť rastúci dopyt po energii a budú mať veľký negatívny vplyv na životné prostredie, čím zhoršia problém globálnej zmeny klímy. V záujme dosiahnutia udržateľného rozvoja priemyselných parkov, ochrany životného prostredia a zníženia spotreby energie sa výstavba energetických systémov s nulovými emisiami uhlíka stala nevyhnutnou voľbou. Energetické systémy s nulovými emisiami uhlíka dokážu nielen uspokojiť energetické potreby priemyselných parkov, ale aj integrovať obnoviteľné zdroje energie, skladovanie energie, energetický manažment a ďalšie technológie na dosiahnutie efektívneho využívania energie a ekonomickej prevádzky, môžu tiež znížiť emisie skleníkových plynov a znečistenie životného prostredia a dosiahnuť udržateľný rozvoj.
Po tretie, plánovanie bezuhlíkového energetického systému integrovaného fotovoltaického skladovania energie v priemyselnom parku
1. Plánovanie fotovoltaických systémov na výrobu energie
Pre inštaláciu fotovoltaického systému je pozemná inštalácia vo všeobecnosti vhodná pre priemyselné parky s väčším pozemkom a strešná inštalácia môže efektívne využiť strešný priestor priemyselného parku, čím sa šetria pôdne zdroje. Okrem toho by sa solárne fotovoltaické systémy integrované do budovy mohli použiť na integráciu solárnych článkov do vonkajších stien budovy alebo strešnej konštrukcie, čo umožňuje integráciu fotovoltaickej energie a budovy a zlepšuje tak priestorovú efektivitu. V závislosti od výberu systému skladovania energie môže integrovaný systém skladovania fotovoltaickej energie v priemyselnom parku využívať rôzne typy zariadení na skladovanie energie, ako napríklad batériové bloky a superkondenzátory. Batériové bloky majú vysokú hustotu energie a dlhodobú skladovaciu kapacitu, zatiaľ čo superkondenzátory sa vyznačujú rýchlym nabíjaním, dlhou životnosťou a jednoduchou údržbou. Pri návrhu systému skladovania energie je potrebné zvážiť dopyt po výstupnom výkone a zaťažení fotovoltaického systému výroby energie a vybrať vhodné zariadenie na skladovanie energie a skladovaciu kapacitu energie, aby sa dosiahol optimálny prevádzkový stav integrovaného systému skladovania fotovoltaickej energie. Pri výbere monitorovacieho a riadiaceho systému je potrebné zvoliť vysoko spoľahlivé a presné monitorovacie zariadenia, ako napríklad UAV, IoT, big data atď. Zároveň je potrebné navrhnúť primeranú schému riadenia prevádzky vrátane údržby zariadení, riešenia problémov, plánovania prevádzky atď., aby sa zabezpečila efektívna prevádzka systému.
2. Plánovanie systému skladovania energie
Systém skladovania energie je plánovaný tak, aby zabezpečil, že systém dokáže ukladať a uvoľňovať energiu podľa potreby a aby vyvážil volatilitu výroby fotovoltaickej energie s cieľom uspokojiť potreby priemyselných parkov. Plánovanie systému skladovania energie musí zvážiť mnoho faktorov vrátane typu systému skladovania energie, kapacity skladovania energie, účinnosti skladovania energie a času skladovania energie. Typy systémov skladovania energie je možné vybrať podľa energetického zaťaženia a charakteristík parku, ako napríklad skladovanie v batériách, ultrakondenzátoroch, skladovanie v stlačenom vzduchu, hydraulické skladovanie atď. Rôzne typy systémov skladovania energie majú rôzne charakteristiky a príslušné scenáre by mali byť založené na skutočnom dopyte. Kapacita skladovania by mala byť dostatočná na pokrytie maximálneho zaťaženia parku, aby sa zabezpečilo, že systém skladovania dokáže poskytnúť dostatok elektriny v prípade nedostatku fotovoltaickej energie. Účinnosť skladovania energie určuje stratu skladovanej a uvoľňovanej energie, preto je potrebné vybrať efektívne zariadenie na skladovanie energie a riadiaci systém na zlepšenie účinnosti systému skladovania energie. Čas skladovania energie by sa mal určiť podľa charakteristík energetického zaťaženia a výroby fotovoltaickej energie, aby sa zabezpečilo, že systém skladovania energie dokáže uspokojiť dopyt po energii v parku. Okrem vyššie uvedených faktorov je potrebné pri plánovaní systému skladovania energie zohľadniť aj jeho spoľahlivosť, bezpečnosť, náklady a údržbu. Pre systém skladovania energie by sa malo vybrať zariadenie a riadiaci systém s vysokou spoľahlivosťou, dobrou bezpečnosťou, nízkymi nákladmi a jednoduchou údržbou, aby sa zabezpečila dlhodobá stabilná prevádzka systému. Stručne povedané, plánovanie systému skladovania energie je zložitý proces, ktorý musí byť založený na elektrickom zaťažení parku a dopyte po energii, aby sa zároveň určil typ, kapacita, účinnosť, čas, spoľahlivosť, bezpečnosť, náklady a údržba systému skladovania energie, aby sa zabezpečila dlhodobá stabilná prevádzka systému a poskytli efektívne a spoľahlivé energetické služby s nulovými emisiami uhlíka pre priemyselné parky.
3. Plánovanie systému energetického manažmentu
Inteligentný systém riadenia energie je neoddeliteľnou súčasťou integrácie fotovoltaického systému skladovania energie s nulovými emisiami uhlíka. Dokáže realizovať optimálne riadenie systému prostredníctvom monitorovania a analýzy fotovoltaického systému výroby energie a skladovania energie v reálnom čase a zlepšiť prevádzkovú účinnosť a účinnosť využitia energie systému. Medzi hlavné funkcie systému riadenia energie patrí zber údajov, analýza údajov, regulácia riadenia, diagnostika porúch a riadenie údržby. Z hľadiska zberu údajov dokáže systém riadenia energie realizovať monitorovanie a zber údajov o fotovoltaickom systéme výroby energie a systéme skladovania energie v reálnom čase a získavať údaje o prevádzkovom stave systému, energetickom výstupe, spotrebe energie atď. Z hľadiska analýzy údajov dokáže systém riadenia energie spracovávať a analyzovať údaje, zisťovať problémy v systéme a optimalizovať priestor a poskytovať základ pre rozhodovanie o prevádzke a riadení systému. Z hľadiska riadenia a regulácie dokáže systém riadenia energie realizovať koordinovanú prevádzku medzi fotovoltaickým systémom výroby energie a systémom skladovania energie a riadiť a dispečovať výrobu, skladovanie, distribúciu a spotrebu energie. Z hľadiska diagnostiky porúch a riadenia údržby dokáže systém riadenia energie realizovať diagnostiku porúch a riadenie údržby a zlepšiť spoľahlivosť a bezpečnosť systému. Okrem vyššie uvedených základných funkcií dokáže systém riadenia energie realizovať aj diaľkové monitorovanie a prevádzku a diaľkové monitorovanie a správu fotovoltaických systémov na ukladanie energie po celom svete prostredníctvom cloudových technológií a internetu vecí. Zároveň môže systém riadenia energie zlepšiť výkon systému a energetickú účinnosť prostredníctvom umelej inteligencie, analýzy veľkých dát a ďalších pokročilých technológií.
V tomto článku sa skúma aplikácia integrovaného systému fotovoltaického skladovania energie s nulovými emisiami uhlíka v priemyselnom parku a systematicky sa analyzujú kľúčové technológie a metódy implementácie fotovoltaickej výroby energie, systému skladovania energie a systému riadenia energie. Podrobne sa diskutuje o technickej realizácii, návrhu systému a metódach optimalizácie. Veríme, že plánovacie a dizajnové nápady prezentované v tomto článku môžu poskytnúť nové nápady a metódy pre rozvoj čistej energie v podobných aplikačných scenároch. V budúcnosti budeme ďalej zlepšovať výskum integrácie fotovoltaického skladovania energie s energetickými systémami s nulovými emisiami uhlíka, posilňovať integráciu s praktickými projektmi a podporovať aplikáciu a propagáciu čistej energie s cieľom výraznejšie prispieť k udržateľnému rozvoju globálnej energetiky.




