Miflardan tashqari: quyosh energiyasi ishonchliligi va uning zamonaviy elektr tarmoqlarida barqarorlashtiruvchi roli

O'nlab yillar davomida energetika sohasidagi an'anaviy donolik qayta tiklanadigan manbalar-ayniqsa, quyosh energiyasi-, zamonaviy elektr tizimlari uchun asos bo'lib xizmat qilish uchun juda uzluksiz va ishonchsiz ekanligini ta'kidlagan. Doimiy noto'g'ri tushuncha shundaki, quyosh panellari tezda buziladi, stress ostida ishlamay qoladi va bundan ham yomoni, elektr tarmog'idagi talab va taklifning nozik muvozanatli raqsiga betartiblik kiritadi. Tanqidchilar ko'pincha quyosh energiyasi nafaqat o'zgaruvchan, balki elektr tarmog'ining barqarorligiga tahdid solishi va kuchlanishning o'zgarishi va o'chirishga olib kelishi mumkinligini tez-tez ta'kidlaydilar.

Biroq, bu qarash tobora eskirib bormoqda. O'n yilliklar davomidagi operatsion ma'lumotlarga, energiya elektronikasidagi yutuqlarga va haqiqiy{1}}tuzga integratsiyalashuvi bo'yicha jahon tajribasiga tayangan holda, butunlay boshqacha manzara paydo bo'ladi: quyosh texnologiyasi juda ishonchli ekanligini isbotladi va o'ylangan holda ishlatilsa, u tarmoqning chidamliligi va barqarorligini faol ravishda oshiradi. Ushbu maqola quyoshning ishonchliligi va uning energiya tizimlariga ijobiy ta'siri ortidagi texnik haqiqatlarni ochib berishga qaratilgan.

Ba'zi odamlar quyosh panellari haqida birinchi o'ylashlari, ular ishonchsizdir. Ammo, aslida, bu endi bunday emas! Bugungi kunda ko'pchilik PV panellari har qachongidan ham ishonchliroq, kuchliroq va energiya ishlab chiqarishning oldingi shakllariga qaraganda kamroq texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi. Gaz turbinali dvigatellar va dizel dvigatellardan (aylanuvchi mexanizmlarga ega) farqli o'laroq, quyosh panellarida aylanadigan qismlar yo'q, ya'ni ularda eskirish, yirtish va/yoki moylash uchun joy yo'q. Quyosh batareyasining asosiy komponenti "yarimo'tkazgichli birikma" elektronikada 50 yildan ko'proq vaqt davomida muvaffaqiyatli qo'llanilgan va o'zini mutlaqo ishonchli deb isbotlagan tasdiqlangan kremniy texnologiyasidan foydalangan holda yaratilgan!

Amerika Qoʻshma Shtatlari Milliy qayta tiklanadigan energiya laboratoriyasi (NREL) tomonidan olib borilgan-atrof-muhitni baholash boʻyicha uzoq muddatli tadqiqotlar shuni koʻrsatadiki, yuqori sifatli fotovoltaik modullar yiliga 0,5% dan kam ishlab chiqarishning yillik degradatsiyasini boshdan kechiradi; 1980 va 1990 yillarda o'rnatilgan ko'plab tizimlar hozirda 30 yildan ortiq xizmat muddatidan so'ng dastlabki nominal mahsulotining 80% yoki undan ko'prog'ini ishlab chiqarmoqda. Ko'pgina PV modul ishlab chiqaruvchilari PV modullari uchun kamida 25 yil kafolat beradi; ammo modullar ushbu sanadan keyin ham uzoq vaqt ishlayverishi mumkin. Nosozliklar taxminan tashqi omillar (ya'ni noto'g'ri o'rnatish, ekstremal ob-havo sharoitlari) natijasida yuzaga kelgan bo'lsa-da, PV modullarining o'ziga xos ishdan chiqish darajasi yiliga 0,05% dan past bo'ladi-ko'pgina boshqa energiya ishlab chiqarish texnologiyalari, shu jumladan qazib olinadigan yoqilg'i elektr stansiyasidagi ko'plab komponentlarning ishlamay qolishi-, PV modullarining ishlamay qolish tezligini ancha ishonchli qiladi.

 

Ikkinchi, ko'proq texnik afsona - quyosh energiyasi tarmoq barqarorligini "yo'q qiladi". Bu tashvish tarixan tarmoqqa iloji boricha ko'proq quvvatni kiritish va biron-bir buzilish sodir bo'lganda darhol uzib qo'yish uchun mo'ljallangan dastlabki tarmoq{1}}inverterlardan kelib chiqqan. Ushbu passiv xatti-harakatlar nazariy jihatdan tizim inertsiyasini kamaytirishi mumkin bo'lsa-da, endi bu norma emas.

Bugungi kunda{0}}qo'llab-quvvatlovchi inverterlar-ko'pincha "aqlli invertorlar" yoki "grid{2}}shakllantiruvchi invertorlar"-o'yinni o'zgartiruvchi-dir. Ular tarmoq sog'lig'iga faol hissa qo'shadigan ilg'or boshqaruv funktsiyalarini o'z ichiga oladi. Asosiy xususiyatlarga quyidagilar kiradi:

Kuchlanish va chastotani nazorat qilish:Aqlli inverter haqiqiy va reaktiv chiqish quvvatini millisekundlarda sozlash orqali oddiy sinxron generatorlar AVR kabi kuchlanish va chastotali og'ishlarni tuzatishi mumkin.

Ride-Iqtidori:Yangi invertorlar{0}}qisqa vaqtdagi nosozliklar (masalan, chaqmoq urishi yoki daraxt shoxlari elektr uzatish liniyasiga qulab tushsa) vaqtida tarmoqni qoʻllab-quvvatlashni davom ettirish-va nosozlik bartaraf etilgach, tarmoqqa quvvatni qayta kiritish imkoniyatiga ega.

Sintetik inertiya:Quyosh bug 'turbinasining jismoniy aylanish massasiga ega emas, ammo ilg'or invertorlar chastota o'zgarganda inertsiyani simulyatsiya qilish uchun yuqori tezlikda quvvatni tortib olish va quyish qobiliyatiga ega. Ushbu sintetik inertiya an'anaviy generatorlarga maksimal ishlab chiqarishga erishish uchun qimmatbaho millisekundlarni beradi.

Bu xususiyatlar tarmoqni beqarorlashtirishdan yiroq,{0}}yuqori penetratsion quyosh zonalarida yanada chidamlilik bilan ishlash imkonini beradi. Misol uchun, Janubiy Avstraliyada-60% dan ortiq bir zumda qayta tiklanadigan energiya-tarmoqlar-hosil qiluvchi invertorlar mavjud boʻlgan mintaqada asosiy tizim boʻlinishidan soʻng qora{6}}mahalliy tarmoqlar muvaffaqiyatli ishga tushirildi, bu avvallari faqat gidro yoki gaz stansiyalarida mumkin edi.

Tarqalgan quyosh energiyasi ishlab chiqarish mavjud elektr uzatish liniyalaridagi kuchlanishni kamaytiradi, chunki u an'anaviy tarmoq{0}}elektr energiyasiga qaraganda foydalanish nuqtasiga yaqinroq ishlab chiqariladi. An'anaviy elektr energiyasini ishlab chiqarish elektr energiyasini ishlab chiqaradigan yirik ishlab chiqarish stantsiyalariga tayanadi, keyinchalik u yuqori kuchlanishli elektr uzatish liniyalari orqali yuzlab kilometrlarga tashiladi va oxir-oqibat zarur bo'lganda ishlatiladi. Ushbu model (hub-va-ko'p tarmoqli) quvvatning dastlabki ishlab chiqarilishining 8 - 10% gacha yo'qotilishiga imkon beradi va bitta nosozlik nuqtasini yaratadi. Misol uchun, uzatish qutbi yoki minora qulaganda, markaz{7}}va-tizimli tarmoqning odatiy konstruksiyasi natijasida katta quvvatsizlik paydo bo‘lishi mumkin.

Saqlangan yoki ishlab chiqarilgan elektr energiyasini yaratish orqali iste'mol nuqtasiga yaqin taqsimlangan quyosh energiyasidan foydalanish orqali podstansiyadan iste'molchi punktiga tashiladigan elektr energiyasi miqdori kamayadi. Bu shuni anglatadiki, iste'molchining elektr energiyasiga bo'lgan talabi an'anaviy tarmoqdan foydalangan holda ko'rsatilganidan kamaygan. Talabning bunday qisqarishi uzatish va tarqatish tizimlarini qimmat yangilash zaruratini kechiktiradi yoki hatto yo'q qiladi. Bundan tashqari, o'rmon yong'inlari, bo'ronlar va/yoki kiberhujumlar paytida, umumiy markaziy elektr tarmog'i o'zini tiklashga harakat qilganda, hech bo'lmaganda qisman asosiy ob'ektlarni (masalan, suv tozalash va shifoxonalar) quvvat bilan ta'minlashni davom ettirish uchun mikrotarmoqlarni yaratishga qodir bo'lgan bir qator tarqalgan quyosh + saqlash inshootlari mavjud bo'ladi. Buni biz tarmoqqa chidamlilik deb ataymiz.

Uzoq vaqt oldin odamlar quyosh texnologiyasi ishonchli emas va u tarmoqni yo'q qilishi mumkin deb o'ylashgan. Fotovoltaik (PV) modullari ishonchli va bardoshli komponent ekanligini ko'rsatadigan o'nlab yillik faoliyat tarixi mavjud, shuning uchun juda kam texnik xizmat ko'rsatish va ko'p yillik ishonchlilik. Inverter texnologiyasi tez rivojlandi va quyosh energiyasini passiv, ba'zan muammoli energiya manbasidan kuchlanishni qo'llab-quvvatlash, chastotani tartibga solish va sintetik inertiyani ta'minlash orqali tarmoq barqarorligining faol ishtirokchisiga aylantirdi. Tarqalgan dasturda quyosh energiyasidan foydalanish orqali uzatish tirbandligini yumshatish va elektr tarmog'ining katta uzilishlarga chidamliligini oshirishga yordam beradi.

Energiyaga o'tishimizni tezlashtirar ekanmiz, barcha muhandislar, siyosatchilar va jamoatchilik texnologiyaning o'zi haqida oldingi qo'rquvdan foydalanish o'rniga, ular uchun mavjud bo'lgan eng zamonaviy texnologiyalardan foydalanishlari muhimdir. Shu sababli, quyosh 21-asrda eng zaif bo'g'inlardan biri bo'lib, elektr tarmog'ining eng muhim va barqarorlashtiruvchi komponentlaridan biriga aylanmoqda.