Kajian Kes Penyelesaian Sistem Hibrid Angin-Suria 140 kW di UK

Latar Belakang dan Keperluan Pelanggan:

Pelanggan ini berasal dari UK dan merupakan pemilik syarikat perabot. Kilangnya mempunyai penggunaan elektrik yang sangat tinggi, iaitu 300 kWh sehari. Pada masa ini, pelanggan sudah mempunyai sistem panel suria bersambung ke grid berkuasa 40 kW, tetapi jelas sistem ini tidak dapat memenuhi permintaan elektrik pelanggan. Idea semasa pelanggan ialah memasang turbin angin, panel suria, dan bateri penyimpan tenaga untuk membentuk sistem hibrid angin dan suria, yang boleh mencapai penjanaan dan penggunaan sendiri sebahagian besar masa. Malah semasa musim hujan yang panjang, sistem ini juga boleh menggunakan elektrik dari grid pada waktu malam untuk mendapatkan tarif elektrik yang lebih murah serta melepaskan tenaga pada siang hari.

Analisis

Pertama, kami memeriksa kelajuan angin pelanggan pada ketinggian 15 meter. Kelajuan angin purata pelanggan ialah 6.5 m/s, yang amat sesuai untuk turbin angin. Ini bermakna bahawa kita boleh beroperasi pada kuasa penuh dengan kerap. Oleh itu, kami mencadangkan penggunaan sistem hibrid angin dan suria. 20kW Turbin angin DK dijangka akan menjana lebih daripada 150 kWh sehari. Anggaran secara konservatif menunjukkan bahawa sistem penjanaan kuasa 40 kW semasa pelanggan menghasilkan 35,000 kWh elektrik setahun. Oleh itu, penjanaan elektrik harian adalah kira-kira 95 kWh. Mengapa ia begitu rendah? Ini disebabkan di UK, hujan turun kira-kira selama 150 hari setahun, yang menyebabkan penjanaan elektrik harian tidak mencukupi. Oleh sebab itu, kita perlu membincangkannya secara kategorikal. Apabila terdapat turbin angin 20 kW yang sedia ada dan cahaya matahari yang mencukupi, semasa tempoh bekerja 8 jam pada siang hari, turbin angin dan panel suria 40 kW dijangka akan menyediakan 170 kWh tenaga. Kelonggaran tenaga yang tinggal sebanyak 130 kWh boleh diperoleh daripada bateri atau grid. Jika hujan, maka panel suria 40 kW pada dasarnya tidak dapat menyediakan tenaga. Turbin angin mampu menyediakan 40 kWh tenaga dalam tempoh 8 jam, jadi masih diperlukan 260 kWh tenaga lagi daripada bateri atau grid. Jika berlaku situasi khas di mana hujan dan tiada angin berlaku serentak, maka keseluruhan 300 kWh tenaga perlu diperoleh daripada bateri atau grid.

Memandangkan kedalaman pelepasan bateri tekanan tinggi adalah 95%, kapasiti bateri mesti sekurang-kurangnya 315 kWh. Pelanggan telah merancang untuk membeli 2 set bateri litium berkapasiti 240 kWh, jadi kapasiti bateri ini adalah mencukupi. Seterusnya, kita perlu mengira cara mengisi penuh bateri 480 kWh di bawah keadaan pencahayaan matahari, serta meminimumkan kemungkinan membeli elektrik dari grid sebanyak mungkin. Kuasa yang dijana oleh turbin angin dalam tempoh 24 jam adalah kira-kira 150 kWh. Oleh itu, masih terdapat ruang sebanyak 330 kWh. Dengan menambahkan 300 kWh yang digunakan dalam tempoh 8 jam, sekurang-kurangnya diperlukan panel suria berkuasa 120 kW; maka, tambahan panel suria berkuasa 80 kW juga diperlukan.

Penggunaan elektrik purata harian pelanggan adalah selama 8 jam dan sebanyak 300 kWh. Memandangkan faktor-faktor seperti beban induktif, kuasa inverter harus melebihi 60 kW.

Penyelesaian

Setelah analisis di atas, rancangan awal kami adalah menggunakan inverter berkuasa 140 kW sistem hibrida angin suria : Turbin angin DK 20 kW, bersama dengan panel suria 120 kW, dua bateri 240 kWh, dan inverter Solis S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Inverter ini mempunyai 10 port input MPPT, dan satu port input boleh mengendalikan input DC sehingga 20 kW. Oleh itu, pengawal turbin angin kami juga boleh disambungkan secara langsung ke inverter ini.

Pelanggan sangat meluluskan penyelesaian ini untuk sistem hibrid angin-suria 140 kW. Namun, disebabkan peraturan tempatan dan had lokasi pemasangan, pelanggan memberitahu kami bahawa mereka juga memerlukan penyelesaian sistem fotovoltaik tulen sebagai alternatif.

Pada fasa seterusnya, kami boleh menjalankan pengiraan untuk sistem panel suria tulen.