طرح طراحی سیستم تولید برق تکمیلی خارج از شبکه بادی، خورشیدی و دیزلی 10KVA

طرح طراحی سیستم تولید برق تکمیلی خارج از شبکه با 10KVA بادی، خورشیدی و دیزل

1: معرفی سیستم

این سیستم یک حالت تولید برق قابل اعتماد از سلول های خورشیدی، توربین های بادی و ژنراتورهای دیزلی را برای رفع نیازهای کاربران اتخاذ می کند. با توجه به نیاز مشتری، مجموعاً 54 عدد سیلیکون مونو کریستال 185W/36V، 3 توربین بادی 10KW، 1 عدد دیزل ژنراتور سه فاز 10KVA 380VAC 50HZ، 108 عدد 2000Ah/2V 2000Ah/2V، کنترل بادی-فری و گوساله. اینورتر سه فاز خارج از شبکه انتخاب شده است. هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود، می تواند عملکرد مداوم بار 8 کیلووات را برای حدود 3 روز (بار 8 کیلووات در روز، 12 ساعت کار مداوم) برآورده کند.

این سیستم از حالت منبع تغذیه پشتیبان دیزل ژنراتور استفاده می کند، یعنی یک پورت ورودی دیزل ژنراتور روی اینورتر ارائه می شود. به طور کلی پنل های خورشیدی و توربین های بادی پس از عبور از کنترل کننده هیبریدی باد-خورشیدی باتری را شارژ می کنند و باتری پس از معکوس شدن توسط اینورتر، نیروی مورد نیاز بار را تامین می کند. هنگامی که باتری کم ولتاژ است، سیستم به طور خودکار به وضعیت منبع تغذیه موتور دیزل سوئیچ می کند و موتور دیزل برق را به بار تامین می کند. هنگامی که ولتاژ باتری پر است، سیستم به طور خودکار به حالت کار باتری سوئیچ می کند.

2. اصول طراحی:

2.1. اقتصاد

ضمن برآورده ساختن نیازهای مصرفی مشتری، هزینه ها را تا حد امکان کاهش دهید تا به همزیستی اقتصادی و عملی دست یابید. با توجه به اینکه هزینه پانل های فتوولتائیک بیشتر از توربین های بادی است، قدرت توربین های بادی باید در پیکربندی سیستم بیشتر از پانل های فتوولتائیک باشد. در این سیستم قدرت توربین های بادی حدود 3 برابر پانل های فتوولتائیک است. با توجه به روزهای بارانی مداوم و باد کم، اگر در این مدت از پنل های خورشیدی و توربین های بادی برای تامین برق استفاده شود، ظرفیت باتری برای پاسخگویی به نیاز کاربران مشکل خواهد بود. بنابراین، زمانی که سیستم‌های تولید برق خورشیدی و بادی نمی‌توانند به طور معمول برق تولید کنند و ظرفیت باتری ناکافی است، از جبران موتور دیزل برای رفع نیازهای برق کاربر استفاده می‌کنیم.

2.2 ایمنی و قابلیت اطمینان

به عنوان سیستم های تولید برق خورشیدی و بادی، باید از ضریب ایمنی و قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشند تا توان خروجی مداوم و پایدار را تضمین کنند. ماژول های سلول خورشیدی باید مقاومت خاصی در برابر باد و فشار داشته باشند. توربین های بادی دارای درجه بالایی از ایمنی مکانیکی و قابلیت اطمینان برای جلوگیری از پرواز یا آسیب بیش از حد باد به پره ها هستند. کنترل کننده هیبریدی باد-خورشید باید دارای کنترل و اثر نمایشی بالایی باشد. اینورتر خارج از شبکه دارای راندمان اینورتر بالا، مصرف برق کم و اندازه کوچک است. به منظور جلوگیری از برخورد صاعقه یا تداخل شدید الکترومغناطیسی، این سیستم به طور ویژه مجهز به یک دستگاه حفاظت در برابر صاعقه نصب شده در داخل کابینت کنترل است که می تواند به طور موثر از ایمنی سیستم محافظت کند. ظرفیت طراحی باتری می تواند مصرف انرژی بار 8 کیلووات را به مدت 7 ساعت پاسخ دهد. حتی اگر باتری کم ولتاژ باشد، بار می تواند به طور معمول کار کند. این سیستم مجهز به درگاه ورودی موتور دیزل است که می تواند موتور دیزل را در شرایط خاص به برق رسانی برای اطمینان از پایداری خروجی سیستم فعال کند.

2.3 حفاظت از محیط زیست و صرفه جویی در انرژی

سیستم تولید انرژی خورشیدی و بادی خود یک محصول صرفه جویی در انرژی است، بنابراین هنگام خرید لوازم جانبی دیگر، باید عملکردهای حفاظت از محیط زیست را داشته باشد. به عنوان مثال، کنترل کننده فتوولتائیک و اینورتر خارج از شبکه باید نویز و تشعشعات الکترومغناطیسی را تا کمترین محدوده کنترل کنند و کابل باید اقدامات حفاظتی خاصی را انجام دهد. در دراز مدت، تولید انرژی خورشیدی و بادی نه تنها سازگار با محیط زیست است، بلکه ارزان تر از هزینه برق شهری است. این هزینه را می توان با هزینه استفاده از برق شهری پس از استفاده از سیستم برای مدت معینی جبران کرد و سپس باعث صرفه جویی در هزینه می شود.

2.4 قابلیت کنترل

به عنوان یک کل سیستم، قابلیت کنترل می تواند سازگاری سیستم را بهبود بخشد. این سیستم مجهز به یک کنترلر هیبریدی باد-خورشید جداگانه با عملکرد کنترل است که دارای عملکردهای حفاظتی مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد و تخلیه است. داده های نمایش خروجی می توانند به طور مستقیم وضعیت کار سیستم را درک کنند.

2.3 اصل کار

همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است (شکل-1)، ماژول سلول خورشیدی و توربین بادی این سیستم از عناصر تولید برق هستند و کنترل کننده هیبریدی باد-خورشید عنصر کنترل و تشخیص کار می باشد. باتری انرژی الکتریکی را ذخیره می کند و آن را برای استفاده در اختیار بار قرار می دهد. به منظور بهبود قابلیت اطمینان سیستم، سیستم مجهز به درگاه ورودی موتور دیزل است. هنگامی که باتری تغذیه می شود، سیستم می تواند به طور خودکار به منبع تغذیه موتور دیزل تبدیل شود. پس از شارژ شدن باتری، سیستم به طور خودکار به منبع انرژی خورشیدی و بادی می‌رود. اینورتر خارج از شبکه برق DC را به برق AC تبدیل می کند و آن را خروجی می کند. کل طراحی سیستم از یک طراحی جمع و جور استفاده می کند و از کمترین فضای ممکن برای دستیابی به ایده آل ترین اثر استفاده می کند.