Beyond Diesel: Solar-Plus-Battery Hybrid Backup در سایت های خارج از شبکه آفریقا

مقاله

8 اکتبر 2019

سایت‌های خارج از شبکه در شمال نیجریه، نیجر، مالی، بورکینافاسو، اتیوپی و تورکانا با گازوئیل کار می‌کنند و هزینه سوخت، حمل‌ونقل و سرقت بیشتر OPEX را مصرف می‌کنند. این مقاله سه توپولوژی را پوشش می‌دهد و در صورت اعمال هر کدام، عمر واقعی باتری در چرخه روزانه، متغیر گرد و غبار کم‌ارزش‌شده، و فرمول بازپرداخت با چهار ورودی که می‌توانید در محل اندازه‌گیری کنید، را پوشش می‌دهد.

یک روز در یک سایت خارج از شبکه

در اطراف کانو و کادونا در شمال نیجریه، در مناطق روستایی نیجر، مالی و بورکینافاسو، در ارتفاعات اتیوپی، در منطقه خشک تورکانا کنیا و در استان‌های دورافتاده زامبیا، یک روز معمولی به این صورت است: دیزل ژنراتور قبل از غروب شروع می‌شود و تا شب در برابر باری تقریباً 3 وات 1 کار می‌کند. یک شبه خاموش می شود و باتری باند پایه و انتقال را حمل می کند. در روز باتری تا غروب محل را حمل می کند، فقط در صورتی شارژ می شود که برق شبکه برای چند ساعت ظاهر شود. مشکل خود ژنراتور نیست، بلکه سه هزینه پنهان است: تحویل سوخت به محل، که در جایی که حمل موتور سیکلت یا شتر مورد نیاز است، می تواند دو برابر قیمت پمپ بیشتر شود. سرقت سوخت که در برخی مناطق بین 10 تا 30 درصد حجم خریداری شده است. و نگهداری و تعمیرات اساسی با ساعت کار مستهلک می شود. هدف از انرژی خورشیدی محیطی نیست، بلکه این است که بار در طول روز از ژنراتور خارج شود و هر سه هزینه به طور مستقیم کاهش یابد.

انتخاب از بین سه توپولوژی

هیبرید خورشیدی یک طرح نیست بلکه سه طرح است و انتخاب اشتباه بازده را دو چندان می کند. اولین مورد، باتری خورشیدی به علاوه باتری دیزلی است که به آن اولویت خورشیدی نیز می‌گویند: PV بار را تامین می‌کند و باتری را در روز شارژ می‌کند، پس از پر شدن باتری کاهش می‌یابد، و دیزل تنها پس از ابری طولانی مدت یا خالی شدن باتری شروع به کار می‌کند. ساعت‌های ژنراتور را به حداقل می‌رساند و مناسب مکان‌هایی با تابش سالانه خوب و بار متمرکز در طول روز - رایج‌ترین انتخاب در جنوب صحرای آفریقا. دومی دیزل اولیه با کمک خورشیدی است، که در آن PV تنها بخشی از بار را حمل می کند، معمولاً 30٪ تا 50٪، و ژنراتور مانند قبل با مصرف سوخت کمتر کار می کند. ساده‌ترین برای مقاوم‌سازی و ارزان‌ترین در سرمایه، برای بارهای بزرگتر یا سایت‌هایی با ژنراتور نسبتاً جدید مناسب است. سومین باتری خالص خورشیدی پلاس بدون ژنراتور است، فقط در مواردی که بار کمتر از 500 وات است و سه روز خطر ابری قابل قبول است قابل استفاده است. عامل تعیین کننده در هر سه منبع تابش نیست، بلکه میزان همپوشانی منحنی بار با منحنی خورشیدی است: همپوشانی زیاد به نفع اولی است، همپوشانی کم، دومی را ایمن تر می کند.

عمر واقعی باتری تحت دوچرخه سواری روزانه

در یک هیبرید خورشیدی، باتری هر روز یک چرخه کامل را تکمیل می‌کند، که چیزی شبیه به حالت آماده به کار شناور نیست و جایی است که بسیاری از پروژه‌ها با شکست مواجه می‌شوند - باتری شناور را مشخص می‌کنند و آن را در دو سال جایگزین می‌کنند. انتخاب به سه رقم بستگی دارد، نه به ظرفیت پلاک. اول، عمر چرخه، و به طور خاص عمر چرخه در عمق مشخص شده تخلیه. سیستم های خورشیدی معمولاً با 50٪ تا 70٪ DOD کار می کنند، بنابراین داده ها را در آن باند بخواهید. دوم، پذیرش شارژ: توان شارژ PV با تابش متفاوت است، جریان در صبح و اواخر بعد از ظهر کم است، و اینکه آیا باتری می تواند در جریان کم به طور موثر جذب شود، بازیابی انرژی روزانه را تعیین می کند. سری سرب-کربن (LLC، 300-1000Ah، شش مدل) چهار تا پنج برابر طول عمر چرخه محصول معمولی را در عملکرد PSoC با تقریباً 30 درصد پذیرش شارژ بهتر ارائه می‌کند و دقیقاً برای همین طراحی شده است. سوم، رفتار در دمای بالا: دمای کابینت بالای 40 درجه سانتیگراد در آفریقا معمول است، بنابراین عمر چرخه باید برای دما اصلاح شود. سری چرخه عمیق (FTC، 100-170Ah، 1500 سیکل یا بیشتر) نیز یک انتخاب صدا در ظرفیت کوچک و متوسط ​​است.

Dust: متغیر کم ارزش شده

در سراسر ساحل و خشک شرق آفریقا، گرد و غبار به شدت دست کم گرفته می شود. اول، کثیف شدن: هر لایه گرد و غبار روی شیشه، میزان عبور را تا چند درصد کاهش می دهد، و پس از طوفان گرد و غبار، ممکن است آرایه به اندازه کافی ضخیم پوشانده شود تا خروجی را به نصف کاهش دهد. در نیجر، مالی و چاد، حذف نظافت می تواند بیش از 20 درصد از محصول سالانه هزینه داشته باشد. دوم، حرارتی: گرد و غبار روی ورق پشتی مانع از دفع گرما، افزایش دمای سلول و راندمان برش می شود و از دست دادن را ترکیب می کند. سوم، مکانیکی و الکتریکی: گرد و غبار وارد شده به جعبه های اتصال و اتصال دهنده ها باعث تماس ضعیف و خطر قوس می شود و گرد و غبار در مسیرهای هوای اینورتر خنک کننده را مسدود می کند. چهار پاسخ طراحی به دنبال دارد: شیب آرایه را افزایش دهید تا گرد و غبار با سهولت بیشتری دمیده یا شسته شود. جعبه های اتصال و اتصال دهنده ها را با درجه ورودی بالاتر مشخص کنید. از اینورترهای خنک شده طبیعی استفاده کنید یا فیلترهای گرد و غبار را نصب کنید و آنها را به مسیر بازرسی اضافه کنید. و نظافت را در قرارداد O&M با فرکانس تعریف شده - ماهانه در فصل گرد و غبار، در غیر این صورت سه ماهه - به جای "در صورت نیاز" قرار دهید.

محاسبه بازپرداخت

بازپرداخت نیازی به مدل پیچیده ندارد، فقط به چهار ورودی نیاز دارد و هر چهار ورودی را می توان در محل اندازه گیری کرد. اول، هزینه فعلی سالانه دیزل: میانگین مصرف روزانه بر حسب لیتر × 365 × قیمت سوخت تحویلی با احتساب حمل و نقل. از قیمت تحویلی استفاده کنید نه قیمت اسکله. دوم، هزینه دیزل پس از بهسازی: مقیاس با کاهش ساعت کارکرد ژنراتور، که برای طرح‌های با اولویت خورشیدی معمولاً بین 20 تا 40 درصد نمونه اولیه است. سوم، بازده سالانه PV: ظرفیت آرایه بر حسب kWp × ساعت پیک خورشیدی معادل محلی × 365 × راندمان سیستم 0.75 تا 0.8 × ضریب خاک و تخریب 0.85 تا 0.9. چهارم، کل سرمایه گذاری شامل ماژول ها، نصب، کنترلر، باتری، حمل و نقل و نصب. بازپرداخت = سرمایه گذاری ÷ (هزینه سالانه دیزل قبل از بهسازی - هزینه سالانه دیزل پس از بهسازی - هزینه نگهداری سالانه). ورودی که اغلب اغراق شده است سوم است: مردم از ساعات آفتابی ایده آل استفاده می کنند و کثیفی و تخریب را فراموش می کنند. ضرایب محافظه کارانه را در نظر بگیرید و بازپرداختی که محاسبه می کنید ضرایبی است که در واقع می تواند تحویل داده شود.

اندازه آرایه و باتری با هم

دو خطای رایج در طراحی هیبرید خورشیدی یک آرایه کم اندازه و یک باتری کم اندازه هستند و معمولاً با هم اتفاق می‌افتند. اصل این است که دوره ابری را به عنوان محدودیت و تعادل انرژی روزانه را به عنوان هدف در سه مرحله در نظر بگیریم. اول، مصرف روزانه: بار بر حسب کیلو وات × 24 ساعت، به طور جداگانه محاسبه می شود که در آن بارهای روز و شب متفاوت است. دوم، متوسط ​​بازده روزانه PV: ظرفیت آرایه در کیلووات بر حسب × معادل ساعات اوج خورشید × راندمان سیستم 0.75 تا 0.8 × ضریب خاکی 0.85. این نتیجه باید از مصرف روزانه فراتر رود، معمولاً با 20٪ تا 30٪ فضای سر برای پوشش تغییرات فصلی، تخریب ماژول و سایه های گاه به گاه. سوم، ظرفیت باتری: مصرف روزانه × روزهای ابری ÷ عمق تخلیه، با روزهای ابری که از سوابق آب و هوای محلی گرفته شده است - دو تا سه در ساحل، یک روز دیگر در ارتفاعات آفریقای شرقی. پس از سه مرحله، یک بررسی معکوس انجام دهید: در پایان طولانی‌ترین دوره ابری، ظرفیت باقیمانده باتری نباید کمتر از 20 درصد باشد، در غیر این صورت شروع به کار ژنراتور به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و اقتصاد هیبریدی از بین می‌رود. این بررسی اغلب نادیده گرفته می‌شود، اما تنها نشانگر سختی است که نسبت درست است یا خیر. یکی دیگر از جزئیاتی که اغلب از دست می‌رود، شیب آرایه است: در مناطق پر گرد و غبار، افزودن 5 تا 10 درجه بیشتر از شیب تولید بهینه، به گرد و غبار اجازه می‌دهد راحت‌تر منفجر شود و در طول زمان محصول بیشتری حاصل شود. View Telecom Backup Power Selection