太阳能光伏系统与NEC蓄电池储能集成的性能研究

太阳能光伏器材是当代用于发电的清洁/可持续动力。整体而言，这些器材发生的能量用于供给电力负载以满足动力需求。任何修建均可经过蓄电池体系储存可再生动力技能供能发生的电能。本研讨旨在确认该体系的最佳功能太阳能光伏（PV）体系的特性，包含耦合太阳能体系/逆变器与操控器/电池储能（BS）。本研讨经过在"体系参谋模型"程序中运用太阳能模拟构建模型，利用光伏体系经过集成电池储能体系可提高动力利用功率。为完成最佳功能与高牢靠性，需选用高效电池储能计划。为此，本研讨构建了包含太阳能光伏体系与电池储能的集成模型。动力存储（ES）作为要害应战，在进行各类可再生动力研讨时有必要予以审慎考量。动力体系技能。结果表明，该体系的年发电量约为1353千瓦时/千瓦，功能比为0.85。夏季因为日照时间较长且太阳辐射强度较高，能量产出达到峰值。终究研讨提出了一种优化框架，用于依据发电/储能配置的动力潜力进行估算与规划功率潜力.

引言

当时，石油、煤炭和燃料费等传统化石燃料被广泛用作首要动力。化石燃料贡献了约66%的全球二氧化碳排放及温室气体[1]。全球对环保动力的需求呈现加快态势，这终究导致动力本钱在全球范围内大幅下降[2,3]。依据《巴黎气候协定》，为保证当代与后代福祉，完成更为安稳安全的生态环境势在必行。197个国家领导人已达成共识，将一起致力于减少温室气体排放并提高对全球变暖影响的适应能力[4,5]。
Renewable energy technology has become the most demanded energy resource due to its sustainability and environmentally friendly energy [6,7]. In addition, renewable technologies are developed, which are cost-effective and attractive supply for electricity generation [8,9]. Among the many renewable energy resources is solar energy application technology came in the forefront, which has a vast deployment and installation worldwide [10]. Therefore, it is essential to depend more on the systems of solar energy technology, which is abundant, sustainable and renewable, due to the significant energy needs of the world [1,11]. Since progress has increased significantly in the past few decades, solar photovoltaic technology has become possible in meeting all of the world's energy needs [[12], [13], [14]].
储能技能经过捕获特定时段发生的能量供后续使用，然后有效缓解动力生产与需求之间的动摇[15]。动力短缺现象首要源于气象条件的动摇性，这种动摇会显著影响实际发电量。尽管会造成经济损失，但电力过剩与短缺的状况均被界定为损耗[16]。储能体系常被视为一种可行的经济性处理计划，既能下降损耗，又可防止在非用电顶峰时段限制发电量。该技能不仅能提高修建物的动力耐性，还可同步下降能量损耗[16,17]。
蓄电池是光伏体系的要害组件，其效果在于供给安稳牢靠的电力来源，并在夜间或阴天时段作为动力供给[[18], [19], [20]]。电池寿数、可获取功率、维护需求及功率等核心特性直接影响太阳能体系的运转与功能[15,21]。理想蓄电池应具有本钱可控、效能优异、能量密度高，以及在恣意充放电循环下均可无限次深度充放电的能力[21]。
在现有文献中，众多论文致力于研讨光伏-蓄电池体系的多维特性。Li等[22]经过动态规划算法的构建与应用，体系阐释了集成蓄电池的光伏发电体系最优设计计划，该研讨包括电池辅助光伏体系全寿数周期的长期功能剖析。Chadly等[23]的研讨则选用锂离子电池-固体氧化物燃料电池混合储能体系，展开了技能经济性仿真剖析。研讨结果表明，往返功率、设备要素与本钱开销（特别是本钱费用）等要素会显著影响储能体系的本钱。Elazab等人[24]依据开展中国家最遍及的居民用电定价计划，开发了一种智能家庭动力办理模型。该评价包括了读档转移、空调体系及车家互供电量削减战略。Mudgal等人[25]提出了一种结合相变资料的混合风电-生物电池-光伏体系集成模型。该模型的实施效果显现光伏组件功能功率提高，然后下降体系总本钱。Iqbal和Dabas[26]在MATLAB/Simulink中构建了光伏电池体系的动态模型。相较于柴油发电机计划，选用光伏-电池体系的离网供电形式是为住所负荷供能更具本钱效益的选择。
Mirletz与Guittet[27]展开的研讨聚集于光伏发电与读档曲线估算，其选用的新型算法可以辨认电价信号调度并完成光伏-蓄电池体系经济调度的自动化。该体系参谋模型(SAM)东西对该办法进行了评价与集成。因为需在需求本钱办理与信号调度间获得平衡，信号调度体现优于SAM的算法。Wang等[28]比较了修建并网式光伏-蓄电池体系的能量办理战略，并指出研讨结果表明：修建与光伏-蓄电池储能体系证明该技能具有可行性。Borkowski等[29]提出了一种光伏能量办理战略，结合进阶操控形式以提高体系盈利能力。该改善计划可树立依赖于电池寿数结尾的功能退化评价模型。本钱剖析表明，在并网光伏办理形式下，储能利润率有所提高。Behmann等人[30]研讨了将蓄电池集成到微型光伏体系中的多种设计计划。因而，在无源混合结构中，电池与光伏组件经过并联电路衔接。实验数据推导证明，有源耦合与无源耦合架构均具有可行性。Hammami等人[31]经过树立评价模型，对包含太阳能组件与储电电池的体系进行量化剖析，该模型可测算不同工况下太阳能组件及电池的温升状况。研讨阐明了蓄电池温度上升的机理，并提醒了光伏组件背面热交换减弱所发生的影响。Nkuriyingoma等人[32]针对卢旺达某小型住所的并网光伏体系调配电池储能体系(BESS)展开了技能经济性研讨。选用PV*SOL软件东西对电池储能体系（BESS）的集成可行性进行了仿真评价。该研讨在技能和经济层面均具有可行性，为处理开展中国家的电力中止问题供给了有效战略。
因而，依据文献[22-32]中的研讨，这些作业多数集中于光伏-蓄电池体系功能范畴，遍及忽视了在严苛环境条件下运转且未选用实体化动力办理集成计划的体系。本研讨要点探讨将太阳能光伏体系与蓄电池储能集成于沙漠等极点环境时的体系功能体现，这对理解体系行为特征、完成资源优化利用具有重要意义。这项作业的意义在于，可为评价太阳能光伏体系的各项要害功能指标供给有益 insights，然后推进相关研讨与创新的开展。本研讨旨在确保太阳能光伏体系的最佳运转功能，包括太阳能体系与逆变器、操控器及电池储能设备之间的协同合作。本文其余部分的组织如下：第1节为概述性介绍，对全文进行扼要总结；第2节具体阐述所提出的计划及数学建模办法；第3节则要点呈现并评论了太阳能光伏体系、电池以及逆变器的相关研讨结果与剖析。第4节将介绍动力体系的集成计划；第5节则对本研讨的首要成果与定论进行总结，并展望下一步研讨的整体规划。