Енергија је важна основа за људску производњу и живот, а са растућом глобалном потражњом за енергијом и погоршањем климатских промена, потрага за зеленијим и одрживијим енергетским алтернативама постала је хитно питање у данашњем друштву. У том контексту, интеграција фотонапонских система за складиштење енергије у енергетски систем са нултом емисијом угљеника, као нова врста опција снабдевања енергијом, привлачи велику пажњу и истраживање. Посебно у индустријским парковима, где се троши велика количина енергије, примена интегрисаног фотонапонског система за складиштење енергије не само да може повећати стопу енергетске самодовољности, већ и смањити емисију угљеника, што има велики потенцијал и практични значај. Стога, овај рад узима систем енергије са нултом емисијом угљеника са интегрисаним фотонапонским системом за складиштење енергије у индустријском парку као предмет истраживања, разматра његову примену и развој, а циљ је да пружи корисне референце и изворе за промоцију реализације енергије са нултом емисијом угљеника и оптимизацију управљања енергијом у индустријским парковима.
Прво, принцип и статус развоја фотонапонске технологије и технологије складиштења енергије
1. Принцип и развој фотонапонске технологије
Фотонапонска технологија је технологија која претвара соларну енергију у електричну енергију користећи фотоелектрични ефекат Листе полупроводничких материјала за претварање сунчеве светлости у једносмерну струју. У фотонапонској ћелији, која се састоји од два слоја полупроводника различитих материјала, када светлост падне на границу између два слоја, фотони могу стимулисати електроне од ниских до високих енергетских нивоа, што резултира потенцијалном разликом, да би формирали електричну струју.
2. Принцип и статус развоја технологије складиштења енергије
Технологија складиштења енергије односи се на претварање енергије у облик складиштења и, када је потребно, поновну конверзију у енергију. Њен главни принцип је претварање електричне, механичке, хемијске и топлотне енергије у складишта, као што су батерије, суперкондензатори, компримовани ваздух, хидраулично и термално складиштење. Тренутно је технологија складиштења енергије постала важна технологија подршке обновљивим изворима енергије, која се углавном користи за балансирање понуде и потражње енергије, побољшање квалитета снабдевања енергијом, побољшање ефикасног коришћења енергије и суочавање са вршном потражњом за енергијом. Са развојем технологије и развојем сценарија примене, могућности примене технологије складиштења енергије су све шире.
Друго, неопходност и значај изградње енергетских система са нултом емисијом угљеника у индустријским парковима
Индустријски парк је регионални економски организациони облик са индустријом као водећим, централизованим, интензивним и координисаним развојем. Пошто индустријски парк има карактеристике великих размера, високе потрошње енергије и концентрисане потрошње енергије, његова потражња за енергијом је веома велика. Традиционалне методе снабдевања енергијом, као што су производња енергије из угља и производња енергије из нафте, не могу да задовоље растућу потражњу за енергијом и имаће велики негативан утицај на животну средину, погоршавајући проблем глобалних климатских промена. Да би се постигао одрживи развој индустријских паркова, заштитила животна средина, смањила потрошња енергије, изградња енергетског система са нултом емисијом угљеника постала је неопходан избор. Енергетски системи са нултом емисијом угљеника не само да могу да задовоље енергетске потребе индустријских паркова, већ и да интегришу обновљиве изворе енергије, складиштење енергије, управљање енергијом и друге технологије како би се постигло ефикасно коришћење енергије и економично пословање, а такође може смањити емисију гасова стаклене баште и загађење животне средине и постићи одрживи развој.
Треће, планирање енергетског система са нултом емисијом угљеника и интегрисаним фотонапонским складиштењем енергије у индустријском парку
1. Планирање фотонапонских система за производњу електричне енергије
За инсталацију фотонапонског система, инсталација на земљи је генерално погодна за индустријске паркове са већим земљиштем, а инсталација на крову може ефикасно искористити кровни простор постројења индустријског парка, штедећи земљишне ресурсе. Поред тога, фотонапонски системи интегрисани у зграду могу се користити за интеграцију соларних ћелија у спољне зидове зграде или кровну конструкцију, омогућавајући интеграцију фотонапонске енергије и зграде ради побољшања ефикасности простора. У складу са избором система за складиштење енергије, интегрисани фотонапонски систем за складиштење енергије у индустријском парку може користити различите врсте опреме за складиштење енергије, као што су батерије и суперкондензатори. Батерије имају високу густину енергије и дугорочни капацитет складиштења, док суперкондензатор има карактеристике брзог пуњења, дугог века трајања и једноставног одржавања. Приликом пројектовања система за складиштење енергије, потребно је узети у обзир потражњу за излазном снагом и оптерећењем фотонапонског система за производњу енергије, као и одабрати одговарајућу опрему за складиштење енергије и капацитет складиштења енергије како би се постигло оптимално радно стање интегрисаног фотонапонског система за складиштење енергије. За избор система за праћење и управљање, неопходно је одабрати високо поуздану и високо прецизну опрему за праћење, као што су беспилотне летелице, интернет ствари, велики подаци итд. Истовремено, неопходно је осмислити разумну шему управљања радом, укључујући одржавање опреме, решавање проблема, заказивање рада итд., како би се осигурао ефикасан рад система.
2. Планирање система за складиштење енергије
Систем за складиштење енергије је планиран тако да осигура да систем може да складишти и ослобађа енергију када је потребно, и да уравнотежи нестабилност производње фотонапонске енергије како би задовољио потребе индустријских паркова. Планирање система за складиштење енергије мора узети у обзир многе факторе, укључујући врсту система за складиштење енергије, капацитет складиштења енергије, ефикасност складиштења енергије и време складиштења енергије. Врсте система за складиштење енергије могу се одабрати у складу са оптерећењем и карактеристикама парка, као што су складиштење батерија, ултракондензаторско складиштење, складиштење компримованог ваздуха, хидраулично складиштење итд. Различите врсте система за складиштење енергије имају различите карактеристике и применљиви сценарији, а избор треба да се заснива на стварној потражњи. Капацитет складиштења треба да буде довољан да задовољи максимално оптерећење парка, како би се осигурало да систем за складиштење може да обезбеди довољно електричне енергије у случају несташице фотонапонске енергије. Ефикасност складиштења енергије одређује губитак складиштења и ослобађања енергије, па је неопходно одабрати ефикасну опрему за складиштење енергије и систем управљања како би се побољшала ефикасност система за складиштење енергије. Време складиштења енергије треба одредити у складу са карактеристикама оптерећења и производње фотонапонске енергије како би се осигурало да систем за складиштење енергије може да задовољи потражњу парка. Поред горе наведених фактора, планирање система за складиштење енергије такође мора узети у обзир поузданост система, безбедност, трошкове и одржавање. Треба одабрати опрему и систем управљања система за складиштење енергије са високом поузданошћу, добром безбедношћу, ниском ценом и лаким одржавањем како би се осигурао дугорочно стабилан рад система. Укратко, планирање система за складиштење енергије је сложен процес, који мора бити заснован на електричном оптерећењу парка и потражњи за енергијом како би се утврдило, а истовремено се разматрају врста, капацитет, ефикасност, време, поузданост, безбедност, трошкови и одржавање система за складиштење енергије како би се осигурао дугорочно стабилан рад система и обезбедиле ефикасне и поуздане енергетске услуге са нултом емисијом угљеника за индустријске паркове.
3. Планирање система за управљање енергијом
Интелигентни систем за управљање енергијом је неопходан део интегрисаног система за складиштење фотонапонске енергије са нултом емисијом угљеника. Може да оствари оптималну контролу система праћењем и анализом фотонапонског система за производњу и складиштење енергије у реалном времену, и побољша ефикасност рада и ефикасност коришћења енергије система. Главне функције система за управљање енергијом укључују прикупљање података, анализу података, регулацију управљања, дијагнозу кварова и управљање одржавањем. У аспекту прикупљања података, систем за управљање енергијом може да оствари праћење и прикупљање података фотонапонског система за производњу и складиштење енергије у реалном времену, и да добије податке о статусу рада система, излазној енергији, потрошњи енергије и тако даље. У аспекту анализе података, систем за управљање енергијом може да обрађује и анализира податке, открива проблеме у систему и оптимизује простор, и да обезбеди основу за доношење одлука за рад и управљање системом. У аспекту контроле и регулације, систем за управљање енергијом може да оствари координисани рад између фотонапонског система за производњу и складиштење енергије, и да управља и распоређује производњу, складиштење, дистрибуцију и коришћење енергије. У аспекту дијагнозе кварова и управљања одржавањем, систем за управљање енергијом може да оствари дијагнозу кварова и управљање одржавањем, и да побољша поузданост и безбедност система. Поред основних функција поменутих горе, систем за управљање енергијом може да оствари и даљинско праћење и рад, као и даљинско праћење и управљање фотонапонским системима за складиштење енергије широм света путем рачунарства у облаку и технологије Интернета ствари. Истовремено, систем за управљање енергијом може побољшати перформансе система и енергетску ефикасност путем вештачке интелигенције, анализе великих података и других напредних технологија.
У овом раду се проучава примена интегрисаног система фотонапонског складиштења енергије са нултом емисијом угљеника у индустријском парку, а кључне технологије и методе имплементације фотонапонске производње енергије, система за складиштење енергије и система за управљање енергијом се систематски анализирају, а техничка реализација, дизајн система и методе оптимизације се детаљно разматрају. Верујемо да идеје за планирање и дизајн представљене у овом раду могу пружити нове идеје и методе за развој чисте енергије у сличним сценаријима примене. У будућности ћемо даље унапредити истраживање интеграције фотонапонског складиштења енергије са системима за енергију са нултом емисијом угљеника, ојачати интеграцију са практичним пројектима и промовисати примену и промоцију чисте енергије, како бисмо дали већи допринос одрживом развоју глобалне енергетике.
