本文介绍了一种利用太阳能和风能以及备用发电机的混合可再生能源系统的设计和仿真。全球范围内都需要可靠的电能来支持对机场运营等大型社会和经济发展活动的投资。在坦桑尼亚,姆万扎国际机场 (MIA) 预计未来 25 年每年将消耗约 18 MVA 的电力来维持其运营。全球约 78-80% 的商业能源来自化石燃料。不可再生燃料和其他负面影响通过温室气体排放和二氧化碳排放导致全球变暖。此外,大多数集中式传统发电方法都需要输电系统,这增加了复杂性并且电能质量较差。因此,有必要提出使用混合耦合的混合可再生能源为机场供电。考虑的能源结构包括太阳能光伏 (PV)、风能、柴油发电机和电池。平均太阳辐射量为 5.38 kWh/m 2,平均风速为 4.20 m/s,通过安装 10 kW 风力涡轮机即可将其转换为电能(这足以为 MIA 发电)。柴油发电机和电池分别设计为 140 kVA 和 400 Ah,用于间歇性供电。该项目将运行 25 年;因此其成本合理,理由是可以收获估计的 18 MVA 能量输出,这将满足 MIA 的负载。进行了一些数学计算,最终,模拟结果显示了不同的技术经济混合可再生能源 (HRSE) 配置。所选系统的完整设计将包括一个 78.48 kW 光伏系统,该系统由 314 块 200 W 多晶硅模块、608 块 83.4 Ah、12 V 额定容量的电池、140 kVA 柴油发电机和 41.64 kVA 双向转换器组成。所选设计的净现值成本为 357,780.8 美元,能源成本为 0.93 美元/千瓦,最低可再生比例为 40.2%。
当风吹起,风力涡轮发电机收集动能并将其转化为电能时,需要预测涡轮机将发出多少电力。即使是最完美的计算机模型,具有很高的计算能力,也无法模拟自然力量的美妙,我们必须接受预测功率输出中存在一定程度的预测误差,因为大气中固有的随机模式。该项目旨在调查影响哥特兰岛风力发电资产预测误差的主要原因和因素。从理论和已进行的案例研究来看,风速是风力发电的最强预测因素,声称其他任何因素都是非常不准确的。然而,风力预测的主要预测因素是从文献研究中总结出来的,从天气模型中提取出来,并在哥特兰岛 Näsudden 的 Stugylparken 风电场案例研究中进行了尝试。尝试了三种不同的预测方法,根据所选的评估指标,集成树模型是最佳模型。表现第二好的模型是人工神经网络,理论功率曲线的预测效果比研究中测试的标准机器学习方法更差。值得注意的是,在评估选择哪种模型时,取决于评估方式以及哪个指标被视为最重要。除了风速对所有模型的影响最为显著之外,预测误差似乎与昼夜循环有关。一个原因可能是白天的陆海相互作用,尤其是在 4 月至 9 月期间。较高的预测误差与平均风速较高的时期密切相关,天气变化的时间会影响可预报性,并且应该会出现较大的误差。在本项目中,数值天气预报数据用于研究预测误差。在模型运行的最初几个小时内可以看到较低的误差。这是意料之中的,因为这是我们最接近初始条件(换句话说,现实世界)的时候。然而,似乎风速和昼夜循环比数值天气预报模型在最初 24 小时内的表现更为重要。由于安装容量较大,预测未来几年风力发电资产的电力输出预计会变得更加重要。即使安装容量增加,也不希望出现容量过剩,灵活性将更为重要。我们面临着挑战,但也有机会更有效地利用社会资源,并通过更灵活地利用资源来降低社会对地球的气候影响。
混合发电是几种可再生能源发电厂的组合或集成。通常使用的发电系统是太阳能发电厂和风力发电厂。两种类型的发电厂在一个轨道/母线上一起运行以提供最大负载。本研究将测试基于使用升降压转换器的 DC-AC 逆变器的混合发电厂(太阳能和风能)的同步系统。逆变器的输入电压保持恒定在 12 伏,负载为 220 瓦。测试在交流负载和直流负载上进行。 关键词 可再生能源、转换器、逆变器、混合 1. 简介 根据能源和矿产资源部的数据,印度尼西亚太阳能的潜力在 2024 年为 0.87 GW,风能的潜力在 2025 年为 0.97 GW。为了支持这一潜力,政府颁布了国家能源政策法规(Kemenkumham 2006)。北苏门答腊的地形高度为 0-1400 米,导致许多偏远地区无法接入电网。能源专家找到解决这些问题的方法非常重要。因此,通过结合多种可再生能源,可再生能源的可用性研究仍在继续进行(Zhou 等人,2010 年)。混合动力发电厂是几种基于可再生能源的发电厂的组合或集成(Hayu 和 Siregar,2018 年)。两种类型的发电厂同时在一条轨道/母线上运行以服务负载。独立的混合可再生能源系统通常比光伏 (PV) 或风能系统(Bhandari 等人,2014 年)和(Bhandari 等人,2015 年)成本更低,可靠性更高。混合动力系统的范围可以从能够为一个家庭提供电能的小型系统到可以为一个村庄或岛屿输送电力的大型系统。混合电力系统对偏远地区影响很大,特别是那些在技术和经济上不具备国家电网可行性的发展中国家(Bhandari 等人,2015 年)和(Nehrir 等人,2011 年)。印度尼西亚的太阳能潜力总体上处于足够的水平(Nurliyanti 和 Pandin,2014 年)。地球表面接收的太阳能供应量达到每年 3x1024 焦耳,这相当于 2x1017 瓦特。这个能量相当于当今世界能源消耗的 10,000 倍。印度尼西亚的风力发电能力也足够,因为印度尼西亚的平均风速为 3-6 米/秒。努沙登加拉地区可以获得更高的风速。而苏门答腊、爪哇、加里曼丹、苏拉威西和巴布亚等岛屿的风速只有 2.7–4.5 米/秒。通用设计的风力涡轮机来自欧洲和美洲,这两个大洲的风力潜力最大,风速约为 9-12 米/秒(Wuriyandani 2015),因此有必要在印度尼西亚进行与合适风力涡轮机设计相关的研究。使用 CAD / CAA 工具通过线性规划技术分析混合系统,目的是最大限度地降低平均电力生产成本,并实现可靠的系统,同时在设计和运行中考虑环境因素(Chedid 1997)。混合电站产生的单向电能储存在电池中,转化为交流电能。这是由需要交流电的电负载引起的,例如电视、灯光和
表格清单 表 1.1 项目概况 ................................................................................................................................ 2 表 1.2 现场活动 ................................................................................................................................ 7 表 1.3 报告结构 ................................................................................................................................ 9 表 2.1 EN156-3.3 风机技术规格 ............................................................................................. 14 表 2.2 输电线替代路线详情 ............................................................................................................. 14 表 2.3 风机 500 米范围内建筑物概况 ............................................................................................. 18 表 2.4 土地需求说明 - 所有组件 ............................................................................................................. 20 表 2.5 300 MW 项目风机基础原材料估算 ............................................................................................. 24 表 2.6 300 MW 项目施工阶段将使用的设备类型和数量 ............................................................................................................................................. 24 表 2.7 产生的废弃物、废弃物来源及应采用的处置方法表 3.1 与项目相关的执法机构 ...................................................................................................................... 32 表 3.2 印度主要立法和参考框架在项目生命周期不同阶段的适用性 ............................................................................................................. 39 表 3.3 IFC 绩效标准 (PS),2012 ............................................................................................................. 44 表 4.1 施工、运营和维护以及退役阶段的活动-影响相互作用矩阵 ............................................................................................. 56 表 4.2 已识别的可能导致重大影响的相互作用 ............................................................................................. 57 表 4.3 拟议项目生命周期内范围外的相互作用 ............................................................................................. 58 表 5.1 2020-21 年的实际电力供应情景 ............................................................................................................. 59 表 5.2 发电系统的环境优势和劣势 ............................................................................................................. 60 表5.3 不同电力生产链的温室气体排放 ...................................................................... 61 表 6.1 初级基线数据收集 ...................................................................................................... 65 表 6.2 次级基线数据收集 ......................................................................................................................................................................... 65 表 6.3 300 MW 项目影响区土地利用分类 .............................................................................. 66 表 6.4 拟建输电线路影响区土地利用分类 .............................................................................. 66 表 6.5 地下水详情 ............................................................................................................. 75 表 6.6 Gadag 区气候数据 ............................................................................................. 76 表 6.7 Gadag 区 2016-20 年记录的降雨量 ............................................................................. 76 表 6.8 Gadag 平均风速 ............................................................................................. 76 表 6.9 Gadag 主要风向 ............................................................................................. 77 表 6.10 噪声采样地点详情 ............................................................................................. 81 表 6.11 研究区域的噪声水平 ............................................................................................. 83 表 6.13 研究区域的地下水质量 ...................................................................................................... 83 表 6.14 CPCB 的最佳指定用途水质标准 ...................................................................................... 84 表 6.15 地表水采样位置详情 ...................................................................................................... 85 表 6.16 地表水采样结果 ............................................................................................................. 85 表 6.17 风力发电厂附近调查的水体 ............................................................................................. 90 表 6.18 区域植被分类 ............................................................................................................. 91 表 6.19 拟建风力发电厂周围的植物区系 ............................................................................................. 96 表 6.20 研究区域内观察到/报告的爬行动物 ................................................................................ 98 表 6.21 研究区域内观察到/报告的鸟类 ........................................................................................ 105 表 6.22 研究区域内观察到/报告的哺乳动物 .................................................................................. 111 表 6.23 人口统计卡纳塔克邦概况................................................................................................ 117 表 6.24 加达格县人口统计概况.............................................................................................. 118 表 6.25 科帕尔县人口统计概况.............................................................................................. 118 表 6.26 人口统计概况 ........................................................................................................... 119 表 6.27 研究区域土地利用格局 .............................................................................................. 120 表 6.28 研究区域村庄人口概况 .............................................................................................. 122 表 6.29 研究区域劳动人口 ...................................................................................................... 126
波兹南理工大学 ORCID:1. 0000-0003-2725-2614;2. 0000-0002-3622-8889 doi:10.15199/48.2022.11.60 风力涡轮机功率特性对发电量影响的分析 摘要。以下文章介绍了风力涡轮机功率特性对总发电量的影响。科学文献的回顾表明需要进一步分析这个问题。为此,对八台 3kW 风力涡轮机的性能参数进行了分类,对其运行特性进行了建模,并包括在波兰的示例位置进行的基本环境参数的样本测量。利用收集的数据,不仅制作了风速直方图,还计算了特定月份的平均风速。然后,进行了模拟研究,以确定给定位置的最佳风力涡轮机。年度最大发电量是选择过程中的主要标准。 (分析 wpływu charakterystyk mocy turbin wiatrowych na ilość wytwarzanej energii)Streszczenie。 Wartykule przedstawiono wpływ charakterystyk mocy turbin wiatrowych na całkowitą ilość wytwarzanej mocy。对文学的分析W tym celu skatalogowano parametry pracy ośmiu turbin wiatrowych o mocy 3kW każda, zamodelowano ich charakterystyki eksploatacyjne, uwzględniając przykładowe pomiary istotnych parametrów środowiskowych, które wykonano w przykładowej lokalizacji na terenie Polski。 Dzięki zebranym danym wykonano nie tylko 直方图预测、调整和预测。 Następnie zrealizowano badania symulacyjne,które przeprowadzono w celu określenia najbardziej optymalnej turbiny wiatrowej dla danej lokalizacji。 Głównym kryterium wytworzonej mocy 的处理过程。关键词:风力发电机;功率特性建模;风速直方图;风力涡轮机模拟。 Słowa kluczowe: turbina wiatrowa; modelowani charakterystyk mocy;直方图 prędkości wiatru; symulacja turbiny wiatrowej。简介 风力涡轮机,通常称为风力发电机,是一种能够将风的动能转化为发电机涡轮叶片的机械运动,从而产生电能的设备。尽管风能似乎无处不在,但并非地球的每个角落都能提供有效生产电能的最佳条件。其总量在很大程度上取决于风力涡轮机的各种技术和性能参数以及风力发电机所在位置的环境条件。只有正确分析和相互关联这些因素,才能确保快速收回投资成本。这对于在分布式储能系统中使用风力涡轮机尤为重要,因为分布式储能系统的实施成本很高。通过将分析的涡轮机与位置进行适当匹配,投资成本的回收时间会缩短,从而提高投资的盈利能力。对于使用储能和灵活集成的可再生能源的投资,选择最佳的风力涡轮机可以为整体经济平衡带来最大的节约。尽可能充分利用风力涡轮机产生的电力可以限制所需的储能容量,从而降低投资和服务成本。这就是为什么作者将这个问题作为设计大型分布式系统的重要元素,以利用具有储能可能性的可再生能源发电。许多科学家试图精确确定目前在世界范围内应用的解决方案 [1-3] 的性能参数,以了解它们在风能领域的成本效益。例如 [4, 21] 中的一些问题解决了严格的机械性质问题,例如选择最佳机械和最佳调整其参数。在各种出版物 [5- 10] 中可以找到不同的解决方案或更新风力涡轮机控制系统的建议。如今,科学研究 [11, 12] 更加关注风源分散和多样化问题,以保持风力涡轮机的稳定性和安全性。12]更加关注风源分散和多样化问题,以维护电网的稳定和安全。12]更加关注风源分散和多样化问题,以维护电网的稳定和安全。