Quần đảo và các địa điểm xa xôi: Thực hiện các con số khi động cơ diesel không thể lên đồi

Bài viết

Ngày 16 tháng 6 năm 2020

Tại các địa điểm xa xôi ở Maluku, Palawan và Sabah, dầu diesel được giao có thể đắt gấp nhiều lần giá máy bơm. Sau khi bao gồm cả việc vận chuyển, xử lý, thất thoát, trộm cắp và bảo trì máy phát điện, chi phí cho mỗi kWh tải được phục vụ mỗi năm sẽ tạo ra một câu trả lời phản trực giác — và cho thấy chính xác mỗi nơi chì carbon và lithium giành chiến thắng.

Một máy phát điện Diesel thực sự có giá bao nhiêu trên một hòn đảo

Các địa điểm xa xôi ở các đảo bên ngoài Maluku, Papua và Sulawesi của Indonesia, ở vùng cao nguyên Palawan và Mindanao của Philippines, cũng như ở nội địa Sabah và Sarawak có chung một đặc điểm: lưới điện không tồn tại hoặc chỉ xuất hiện vài giờ mỗi ngày. Dự phòng tại các địa điểm này hoàn toàn không phải là dự phòng - đó là nguồn cung cấp chính và máy phát điện diesel chạy tám đến hai mươi giờ một ngày. Khi đó giá của một sợi dây pin là không còn phù hợp; điều quan trọng là chi phí cho mỗi kWh tải được phục vụ mỗi năm. Chi phí diesel được giao có năm thành phần: giá máy bơm, cước vận chuyển đến cầu cảng, vận chuyển chặng thứ hai từ cầu cảng đến địa điểm (thuyền, xe máy, người khuân vác), thất thoát và trộm cắp trong kho lưu trữ, bảo trì và đại tu máy phát điện được khấu hao theo giờ chạy. Tại các địa điểm đồi núi cần người khuân vác, riêng chặng về có thể đắt gấp 1 đến 2 lần giá xăng dầu; thêm dịch vụ sau mỗi 500 giờ và đại tu sau mỗi 5.000 giờ và đường đi diesel thường tốn gấp hai đến bốn lần sản lượng diesel đô thị trên mỗi kWh. Và con số đó thay đổi theo giá nhiên liệu và năng lực hậu cần – những biến số không có nhà điều hành kiểm soát.

Chuyển đổi giá pin thành chi phí mỗi kWh-năm

So sánh pin là vô nghĩa trừ khi được chuyển đổi thành cơ sở chung. Tính toán chính xác sẽ tính tổng giá mua, số lượng thiết bị thay thế trong suốt thời gian sử dụng, vận chuyển và nhân công cho mỗi lần thay thế cũng như chi phí năng lượng do tổn thất nạp/xả, sau đó chia cho công suất định mức × độ sâu xả có thể sử dụng × số năm chu kỳ, cho ra chi phí trên mỗi kWh-năm. Lấy một chuỗi 48V/100Ah định mức 4,8 kWh: ở mức xả 50%, chỉ có thể sử dụng được 2,4 kWh và trong chu kỳ hàng ngày, 2,4 kWh phải mang theo 365 ngày. Nếu chuỗi được thay thế ba năm một lần thì cả ba lần mua đều được tính - không chỉ lần đầu tiên. Bước duy nhất này bộc lộ hai lỗi phổ biến: coi công suất định mức là công suất có thể sử dụng và coi tuổi thọ thiết kế là vòng đời. Trong chế độ đạp xe hàng ngày, pin được xếp hạng có thể hoạt động được 12 năm chỉ có thể thực hiện được 300 đến 500 chu kỳ - cạn kiệt trong vòng một năm.

Tại sao chì-Carbon phù hợp với việc đi xe đạp hàng ngày

Trong một chu kỳ sạc-xả mỗi ngày với thời gian dài ở trạng thái sạc một phần, AGM thông thường bị lỗi rõ ràng: tấm âm sunfat nhanh chóng trong PSoC, tạo thành các tinh thể chì sunfat dày đặc mà điện áp sạc bình thường không thể giảm, do đó công suất bị mất vĩnh viễn. Chì-cacbon giải quyết vấn đề này trực tiếp bằng cách thêm than hoạt tính vào tấm âm, tạo ra cơ chế lưu trữ điện dung và điện hóa kết hợp để dòng điện tích ưu tiên đi theo đường điện dung và sunfat không tích tụ trên bề mặt tấm. Dòng LLC (300–1.000Ah, sáu mẫu, 2V) sử dụng công nghệ điện dung chì-cacbon với vòng đời gấp bốn đến năm lần so với các sản phẩm thông thường ở chế độ PSoC, khả năng chấp nhận sạc tốt hơn khoảng 30% và tuổi thọ thiết kế là 20 năm. Đối với các địa điểm trên đảo, tốc độ sạc nhanh hơn 30% có thể quan trọng hơn vòng đời: máy phát điện chỉ chạy vài giờ mỗi ngày, thời gian sạc ngắn và việc chấp nhận sạc sẽ quyết định lượng năng lượng được phục hồi mỗi ngày — và do đó liệu địa điểm đó có tồn tại cho đến giai đoạn phát điện tiếp theo hay không.

Khi Lithium là câu trả lời đúng

Lithium không phải là chì-cacbon được nâng cấp; nó là một ranh giới ứng dụng khác. Hệ thống LiFePO4 48V (sê-ri SDA10, 50–200Ah, bốn mẫu) cung cấp dòng điện 1C liên tục và tuổi thọ chu kỳ rất dài với thể tích và trọng lượng bằng một phần ba đến một nửa dung lượng axit chì tương đương. Ba tình huống có lợi cho lithium: các địa điểm có không gian hoặc tải trọng sàn hạn chế, chẳng hạn như các tủ nhỏ gắn trên bệ tháp mà axit chì đơn giản là sẽ không vừa; các ứng dụng cần dòng điện tức thời cao, trong đó 1C có nghĩa là chuỗi 100Ah có thể cung cấp 100A liên tục, điều mà axit chì không thể thực hiện được ở cùng một thể tích; và các địa điểm có tuổi thọ sử dụng trên 10 năm và chi phí vận chuyển rất cao, trong đó chi phí đầu tiên cao được bù đắp bằng hai lần thay thế tránh được. Ngược lại, ở những nơi có nhiệt độ môi trường trên 45°C mà không có quản lý nhiệt, tuổi thọ của lithium giảm mạnh và khả năng chịu nhiệt của chì-cacbon đáng tin cậy hơn. Bài kiểm tra không phải là công nghệ nào tiên tiến hơn mà là công nghệ nào trong ba yếu tố - đặc điểm nhiệt độ, tần suất đạp xe, chi phí vận chuyển - đắt nhất tại địa điểm đó.

Ba cấu trúc liên kết lai

Các trang đảo hầu như không bao giờ chạy trên một nguồn duy nhất và sự lựa chọn cấu trúc liên kết quyết định hiệu quả tổng thể. Đầu tiên là động cơ diesel sơ cấp có bộ đệm pin: máy phát điện chạy không tải và pin che lấp các khoảng trống khi chuyển đổi và tắt máy qua đêm. Chi phí trang bị thêm thấp nhất, phù hợp với tải trọng nhỏ, nơi có thể cung cấp nhiên liệu nhưng hoàn toàn không có lưới điện. Thứ hai là năng lượng mặt trời cộng với pin cộng với động cơ diesel dự phòng: PV phục vụ tải và sạc pin vào ban ngày, pin xả vào ban đêm và động cơ diesel chỉ khởi động sau khi trời u ám kéo dài hoặc cạn kiệt pin. Số giờ chạy động cơ diesel có thể giảm xuống dưới hai giờ một ngày với mức tiết kiệm nhiên liệu lớn nhất, nhưng nó cần có đủ diện tích mảng và khả năng chống bụi. Thứ ba là pin năng lượng mặt trời có thể tái tạo hoàn toàn cộng với cấu hình gió nhỏ, chỉ khả thi khi tốc độ gió hàng năm ổn định và tải trọng nhỏ - tính khả thi còn hạn chế ở vành đai gió mùa Đông Nam Á. Điểm chung của cả ba là pin chuyển từ chế độ chờ sang động cơ chính đạp xe hàng ngày, do đó, tuổi thọ của chu kỳ, khả năng chấp nhận sạc và hoạt động ở nhiệt độ cao quyết định tính kinh tế của hệ thống - chứ không phải hiệu suất của máy phát điện.

Định cỡ pin trong hệ thống hybrid

Dung lượng pin trong hệ thống hybrid phải được điều chỉnh theo thời gian dài nhất mà không cần sạc lại, không tính đến số giờ dự phòng — và hai câu trả lời có thể khác nhau theo hệ số hai. Việc tính toán có bốn bước. Thứ nhất, năng lượng tiêu thụ hàng ngày: tải tính bằng kW × 24 giờ, lưu ý phụ tải ngày và đêm thường khác nhau và cần được tính riêng rồi cộng lại. Thứ hai, thời kỳ u ám liên tục dài nhất: từ hai đến ba ngày trong vành đai gió mùa Đông Nam Á, trong đó có ba ngày ở mức vừa phải; Vùng cao nguyên Đông Phi có độ che phủ mây thay đổi nhiều hơn, vì vậy hãy cộng thêm một ngày. Thứ ba, yêu cầu về công suất sử dụng = mức tiêu thụ hàng ngày × số ngày u ám ` độ sâu xả cho phép, lấy DOD là 70%. Thứ tư, áp dụng hiệu chỉnh nhiệt độ và lão hóa, thường là ×1,15 đến ×1,25. Đối với một cơ sở tiêu thụ 24 kWh mỗi ngày, ba ngày tự chủ ở mức 70% DOD cần khoảng 103 kWh có thể sử dụng được, hoặc khoảng 124 kWh sau khi điều chỉnh 20%. Con số đó thường lớn hơn nhiều so với phép tính 'dự phòng bốn giờ', bởi vì cả hai trả lời các câu hỏi khác nhau: một là phải làm gì khi mặt trời không xuất hiện trong ba ngày, hai là phải làm gì trong thời gian mất điện kéo dài bốn giờ. Tại một địa điểm không có lưới điện, chỉ có điều đầu tiên là có ý nghĩa. Giảm kích thước của nó và hệ thống sụp đổ trong đợt u ám đầu tiên - thường là vào thời điểm thông tin liên lạc quan trọng nhất; quá lớn và thời gian hoàn vốn kéo dài cho đến khi dự án thất bại trước ủy ban ngân sách. Lấy con số u ám bảo thủ; không cắt công suất xuống còn hai ngày để tiết kiệm vốn. View Telecom Backup Power Selection