Akademik tədqiqatlar, aydın dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 sentyabr 2026, bazar
VERİANLAMüstəqil elmi yayımçılıq
Menyunu açın və ya bağlayın
...
Home / Tətbiqi Elmlər / Enerji Tədqiqatları / Külək-Günəş Mikroşəbəkələrində İstilik Elektrik Saxlanması: Layihə Nöqtəsi Niyə Həqiqi İllik Performansı Şişirdə Bilər?
Enerji Tədqiqatları

Külək-Günəş Mikroşəbəkələrində İstilik Elektrik Saxlanması: Layihə Nöqtəsi Niyə Həqiqi İllik Performansı Şişirdə Bilər?

Bu çalışma külək və günəş istehsalındakı saatlıq dalğalanmaların Brayton çevrimli pompalanmış istilik elektrik saxlanması sisteminin həqiqi performansını necə dəyişdirdiyini araşdırır.

26/07/2026  Veri Anla 52 baxış
Külək-Günəş Mikroşəbəkələrində İstilik Elektrik Saxlanması: Layihə Nöqtəsi Niyə Həqiqi İllik Performansı Şişirdə Bilər?

Bu araşdırma, külək və günəş istehsalındakı saatlıq dalğalanmaların Brayton dövrlü pompalanmış istilik elektrik saxlanması sisteminin həqiqi performansını necə dəyiştirdiğini araşdırır. İncelenen sistem, elektrik çoxsını CO₂ əsaslı bir istilik nasosu dövrü ilə yüksək temperaturlu ərimiş duzda və aşağı temperaturlu bir etilən glikol məhlulunda saxlanır; elektrik kəsiri yarandıqda saxlanan istiliyi bir Brayton istilik mühərriki dövrü üzərindən yenidən elektriğe çevirir.

Araşdırmacılar, Çinin Qinghai bölgəsini təmsil edən 300 MW külək və 300 MW fotovoltaik istehsali, 70 MW pik yüklü yerli istehlakı, 80 MW xarici şəbəkə ötürmə həddini, saxlanma tankının doluluq vəziyyətinu və kompressor ilə genişləndiricinin qismən yük itkilərini birləşdirən 8.760 saatlıq bir yarı-dinamik işlətmə modeli qurmuştur. Başlangıçtaki referans sistem 100 MW deşarj gücüne və altı saatlıq saxlanma müddətine sahiptir.

Sabit dizayn nöqtəsi yaklaşımında illik deşarj edilən elektrik 219,00 GWh, gidiş-dönüş məlumatmi %66,92 və səviyyələndirilmiş saxlanma dəyəri 0,1365 ABŞ dolları/kWh olaraq hesablanmışdır. Həqiqi xronoloji müəssisə, SOC sərhədlərı və qismən yük təhrifsı hesaba katıldığında illik deşarj 94,20 GWh’ye, dinamik gidiş-dönüş məlumatmi %55,81’e düşmüş; LCOS ise 0,2753 ABŞ dolları/kWh’ye yüksəlmiştir. Böylece statik dəyərlendirme, bu senaryoda həqiqiçi xərci təxminən %101,67 nisbətında aşağı göstərmişdir.

Güç və enerji qabiliyyəti birlikte optimize edildiğinde en iqtisadi külək-günəş hibrit yapı, referans gücün %30’una qarşılık gelen güc ölçeği və 12 saatlıq saxlanma müddətiyle elde edilmiştir. Bu yapı üçün şarj və deşarj gücleri sırasıyla təxminən 44,8 MW və 30,0 MW, dinamik məlumatm %64,37 və LCOS 0,1772 ABŞ dolları/kWh olmuştur. Nəticəlar, en yüksək anlık yenilənebilir enerji çoxsını yakalayacak böyük bir sistem kurmanın her zaman en iqtisadi çözüm olmadığını göstərir.

Detaylı Açıklama

Araşdırmanın əsas problemi nədir?

Külək və günəş enerjisi istehsali günün saatine, hava koşullarına və mevsime bağlı olaraq davamlı dəyişmektedir. Yerel elektrik talebi ise eyni zaman örüntüsünü izlemez. Yenilənebilir istehsalin yerli yük ilə xarici şəbəkəye aktarılabiləcek ümumi gücü aşması durumunda kullanılabiləcek enerjinin bir bölməü sərhədlandırılır və ya kəsiklir. Üretimin yerli talebin altında kaldığı saatlerde ise elektrik kəsiri yaranır.

Enerji saxlanma sistemi bu iki dövr arasında enerji aktarabilir. Ancaq saxlanmanın yalnız nominal gücüne, saxlanma müddətine və dizayn nöqtəsi məlumatmine bakmak kifayətli deyil. Spromptin iqtisadi və termodinamik performansı aşağıdakı koşullardan birlikte etkilənir:

  • Yenilənebilir enerji çoxsının hangi saatlerde və hangi güc səviyyəlerinde oluştuğu,
  • Yerel elektrik kəsirinın böyüklüğü və müddəti,
  • Saxlanma tankının o anda dolu və ya boş olması,
  • Şarj və deşarj ekipmanlarının nominal güce görə hangi yükte çalıştığı,
  • Kompressor və genişləndiricinin qismən yükte ne qədər məlumatm kaybettiği,
  • Kurulu gücün il boyunca ne ölçüde kullanılabildiği.

Araşdırmanın əsas araşdırma sualsu şudur: Külək-günəş mikroşebeqətie bağlanan bir PTES sistemi, il boyunca həqiqi xronoloji sərhədlər altında çalıştırıldığında dizayn nöqtəsi hesablarından ne qədər uzaklaşır və güc-saxlanma müddəti eşleşmesi necə dəyiştirilmelidir?

Nasoslanmış istilik elektrik saxlanması nədir?

Nasoslanmış istilik elektrik saxlanması və ya PTES, elektriği əvvəl isti və soğuk enerjiye, daha sonra yenidən elektriğe dönüştüren bir uzun müddətli saxlanma texnologiyasidir. Bataryalarda olduğu kimi enerjiyi elektrokimqanunl bdaxiliimde saklamak əvəzinə, isti və soğuk saxlanma ortamları arasındakı temperatur fərqından yararlanır.

Araşdırmada incelenen sistem kapalı bir CO₂ Brayton dövrüne əsaslanır. Yüksək temperaturlı saxlanma ortamı geniş maye temperatur aralığına sahip dört komponentli bir ərimiş duz, aşağı temperaturlu saxlanma ortamı ise etilən glikol-su məhlulsidir.

Şarj dövrü

Şəkil 1(a), külək və günəş istehsalinin mikroşəbəkənin kabul edebiləceği gücü aştığı durumda həqiqileşen şarj dövrüni göstərir:

  1. Kesilme riski bulunan elektrik motor üzərindən kompressorü çalıştırır.
  2. CO₂ tez-tezıştırılarak yüksək basınç və istilığa çıkarılır.
  3. CO₂, yüksək temperatur istilik dəyiştiricisinde ərimiş duza istilik aktarır.
  4. Rejeneratör, onlaynndeki ısının bir bölməünü geri kazanır.
  5. Genişləndirici və aşağı temperatur istilik dəyiştiricisi üzərindən soğuk enerji depolanır.
  6. Elektrik enerjisi, isti ərimiş duz və soğutulmuş etilən glikol məhlulsi bdaxiliiminde saklanır.

Şarj sırasında isti saxlanma tarafında yüksək temperaturlu isti tank ilə aşağı temperaturlu isti tank; soğuk saxlanma tarafında ise yüksək temperaturlu soğuk tank ilə aşağı temperaturlu soğuk tank istifadə olunur.

Deşarj dövrü

Şəkil 1(b), yerli elektrik talebinin külək-günəş istehsalini aştığı durumda həqiqileşen deşarj dövrüni göstərir:

  1. CO₂ əvvəl kompressorde tez-tezıştırılır.
  2. Rejeneratör və yüksək temperatur istilik dəyiştiricisi üzərindən isti ərimiş duzdan istilik alır.
  3. Yüksək temperaturlı CO₂ genişləndiriciden gecirilərek mexaniki güc üretilir.
  4. Genişləndirici jeneratörü çalıştırarak elektrik üretir.
  5. CO₂, hava soyuducusu və aşağı temperatur istilik dəyiştiricisi üzərindən dövrü tamamlar.

Böylece yenilənebilir enerji çoxsı başka bir saate taşınarak yerli yük açığının bir bölməünü qarşılayabilir.

Sprompt neden coğrafi açıdan esnek qəbul edilir?

PTES, nasosj saxlanmalı hidroelektrik kimi böyük yüksəklik fərqlarına və ya tez-tezıştırılmış hava saxlanması kimi özel yeraltı jeolojisine zorunlu olaraq ihtiyaç duymaz. Güç çevrilmə ekipmanları ilə istilik saxlanması tanklarının qabiliyyətleri müəyyən ölçüde ayrı-ayrılıqda seçiləbilir. Bu özellik, fərqli güc və saxlanma müddəti kombinasyonlarının kurulabilmesini sağlar.

Bununla belə PTES yalnız saxlanma tanklarından oluşmaz. Kompressor, genişləndirici, motor, jeneratör, istilik dəyiştiricilər, regenerator, hava soyuducusu və dövran donanımı kimi termodinamik ekipmanların birlikte araşdırması lazımdır. Bu səbəbdən aşağı kullanım nisbətı və qismən yük araşdırması sistem xərcini önemli ölçüde etkiləyebilir.

Referans sistemin əsas dizayn dəyərleri nelerdir?

ParametreReferans dəyər
Nominal net deşarj gücü100 MW
Saxlanma müddəti6 saat
Nominal şarj gücüTəxminən 149,34 MW
Araşdırma akışqanıCO₂
Sıcak saxlanma ortamıDört komponentli, geniş maye temperatur aralıklı ərimiş duz
Soğuk saxlanma ortamıEtilən glikol məhlulsi
Ortam temperaturu298,15 K
Ortam basıncı0,101 MPa
Eriyik tuz üçün en yüksək temperatur920 K
İstilik dəyiştirici uç temperatur fərqı5 K
İstilik dəyiştirici təzyiq itkisi əmsalsı0,01
Kompressor izentropik məlumatmi0,90
Genişləndirici izentropik məlumatmi0,90
Şarj dövrü kompressor basınç nisbətı8
Deşarj dövrü kompressor basınç nisbətı6
Aşağı temperaturlu isti tank temperaturu630 K
Yüksək temperaturlı soğuk tank temperaturu400 K
Dizayn nöqtəsi şarj COP dəyəri1,461
Dizayn nöqtəsi istilik mühərriki məlumatmi%45,84
Dizayn nöqtəsi gidiş-dönüş məlumatmi%66,92

Eriyik tuzun özellikleri neden əhəmiyyətlidir?

Saxlanma tankı hacmi və istilik dəyiştirici dizaynı, ərimiş duzun yoğunluğu, özgül istilik qabiliyyəti, özlülüksi və istifadə oluna bilən temperatur aralığına bağlıdır. Araşdırmadaki tuzun temperaturu 200 °C’den 650 °C’ye yüksəlirken yoğunluğu təxminən 2.078 kg/m³’ten 1.604 kg/m³’e düşmekte; özlülüksi 10,4 mPa·s’den 1,26 mPa·s’ye geriləmektedir.

Özgül istilik qabiliyyəti temperaturla düzgünsal olmayan bdaxiliimde dəyişmekte və 200 °C’de 0,509 kJ/(kg·K), 650 °C’de 1,706 kJ/(kg·K) olaraq məlumatlmektedir. Model, bu istilığa bağlı özellikleri termodinamik hesablarda kullanmaktadır.

Temel termodinamik denklemler nelerdir?

Kompressor

Kompressorün izentropik məlumatmi:

\[ \eta_{\mathrm{com}} = \frac{h_{\mathrm{com,out,is}}-h_{\mathrm{com,in}}} {h_{\mathrm{com,out}}-h_{\mathrm{com,in}}} \]

  • ηcom: kompressorün izentropik məlumatmi,
  • hcom,in: kompressor giriş özgül entalpiyasi, kJ/kg,
  • hcom,out,is: izentropik çıkış özgül entalpiyasi, kJ/kg,
  • hcom,out: həqiqi çıkış özgül entalpiyasi, kJ/kg.

Kompressor gücü:

\[ W_{\mathrm{com}} = \dot{m}_{\mathrm{com}} \left( h_{\mathrm{com,out}}-h_{\mathrm{com,in}} \right) \]

Burada ṁcom CO₂ kütlesel debisini, Wcom ise kompressorün tükettiği gücü ifade eder.

Genişləndirici

Genişləndiricinin izentropik məlumatmi:

\[ \eta_{\mathrm{exp}} = \frac{h_{\mathrm{exp,in}}-h_{\mathrm{exp,out}}} {h_{\mathrm{exp,in}}-h_{\mathrm{exp,out,is}}} \]

Üretilən güc:

\[ W_{\mathrm{exp}} = \dot{m}_{\mathrm{exp}} \left( h_{\mathrm{exp,in}}-h_{\mathrm{exp,out}} \right) \]

İstilik dəyiştirici

Sıcak və soğuk akışqanlar arasındakı enerji dengesi:

\[ \dot{m}_{h} \left( h_{h,\mathrm{in}}-h_{h,\mathrm{out}} \right) = \dot{m}_{c} \left( h_{c,\mathrm{out}}-h_{c,\mathrm{in}} \right) \]

İstilik dəyiştirici təzyiq itkisi əmsalsı:

\[ f_p = \frac{\Delta p}{p_{\mathrm{in}}} \]

Həqiqi akışqanlarda temperatur dəyişiminin düzgünsal olmaması səbəbiyle istilik dəyiştiricilər eş entalpiya elemanlarına bölünmüştür. Her düğümde akışqan temperaturları REFPROP məlumattabanından hesablanmış və bütün istilik dəyiştirici boyunca en aşağı yaklaşım temperaturu denetlenmiştir. Bu metod, fiziksel olmayan temperatur kəsikşmelerini önlemeyi amaçlamaktadır.

Saxlanma tankı

Saxlanma tankı hacmi:

\[ V_{\mathrm{tank}} = \frac{\dot{m}_{s}t}{\rho} \]

  • Vtank: tank hacmi, m³,
  • ṁs: saxlanma ortamının kütlesel debisi, kg/s,
  • t: şarj və ya deşarj müddəti, s,
  • ρ: saxlanma ortamının yoğunluğu, kg/m³.

Ekonomik model hangi kabullere əsaslanır?

Ekipman xərcleri kompressor, genişləndirici, istilik dəyiştiricilər, saxlanma tankları, motor və jeneratör üçün literatür əsaslı xərc fonksiyonlarıyla hesablanmışdır. Fərqlı illara ait xərcler, 2021 ilı üçün 699,97 kabul edilən Kimya Mühendisliği Tesis Xərc Endeksi ilə güncellenmiştir:

\[ Z_k = Z_{\mathrm{original}} \left( \frac{\mathrm{CEPCI}_{2021}} {\mathrm{CEPCI}_{\mathrm{original}}} \right) \]

Toplam satın alınmış ekipman xərci:

\[ Z_{\mathrm{PC}} = \sum_{k=1}^{n} Z_k \]

Ekonomik dəyərlendirmede aşağıdakı kabuller istifadə edilmişdir:

  • Tesis ömrü: 30 il,
  • İskonto nisbətı: %10,
  • Yıllık müəssisə və qayğı xərci: ümumi kAPItal xərcinin %3’ü,
  • Elektrik xərci: 0,025 ABŞ dolları/kWh,
  • Statik modelde ilda 365 tam şarj-deşarj dövrü.

Gidiş-dönüş məlumatmi və LCOS necə tərif edilmişdir?

Dizayn nöqtəsi gidiş-dönüş məlumatmi, deşarjda elde edilən net elektriğin şarjda tüketilən net elektriğe nisbətıdır:

\[ \chi = \frac{ \dot{m}_{\mathrm{dis}}t_{\mathrm{dis}} \left( W_{\mathrm{dis,exp}}-W_{\mathrm{dis,com}} \right) }{ \dot{m}_{\mathrm{chr}}t_{\mathrm{chr}} \left( W_{\mathrm{chr,com}}-W_{\mathrm{chr,exp}} \right) } \]

Seviyelendirilmiş saxlanma xərci:

\[ \mathrm{LCOS} = \frac{ \mathrm{FCR}\cdot Z+ \mathrm{O\&M}+ E_{\mathrm{in}}P_{\mathrm{elc}} }{ E_{\mathrm{out}} } \]

  • FCR: sabit illik kAPItal geri qaytarma nisbətı,
  • Z: ümumi yatırım xərci,
  • O&M: illik müəssisə və qayğı xərci,
  • Ein: illik şarj elektriği, kWh,
  • Pelc: elektrik birim xərci,
  • Eout: illik deşarj elektriği, kWh.

LCOS, sistemin ürettiği her bir kilovatsaat deşarj elektriğine yatırım, qayğı və enerji xərclerinden ne qədər düştüğünü göstərir. Yıllık deşarj miktarı azaldıqda sabit yatırım xərci daha az enerjiye bölündüğünden LCOS yüksəlir.

Termodinamik və iqtisadi modeller necə düzgünlanmıştır?

Termodinamik model, daha əvvəl yayımlanmış aşağı və yüksək temperaturlu süperkritik CO₂ PTES sistemleri yenidən hesablanarak qarşılaştırılmıştır. Aşağı temperaturlu sistem üçün mənbəta %60,04 olan gidiş-dönüş məlumatmi modelde %59,86; yüksək temperaturlu sistem üçün %78,40 olan dəyər %78,24 aşkar edilmişdir. Göreli fərqlar sırasıyla təxminən %0,3 və %0,2’dir.

Ekonomik model başka bir PTES araşdırmasıyla qarşılaştırılmıştır. Mənbəta 0,243 ABŞ dolları/kWh olan LCOS, bu modelde 0,248 ABŞ dolları/kWh hesablanmış və göreli fərq %2,06 olmuştur.

Bu müqayisəlar, modelin referans araşdırmaları təxminən olaraq yenidən üretebildiğini göstərir. Ancaq düzgünlama, bu araşdırmadaki 8.760 saatlıq müəssisənin təcrübəsel və ya ticari bir PTES tesisiyle qarşılaştırıldığı mənasına gəlmir.

Külək-günəş mikroşebekəsik necə modellenmiştir?

İş senaryosu Çinin Qinghai bölgesindeki tipik külək və günəş mənbəlarını temsil etmektedir. Toplam yenilənebilir enerji kurulu gücü 600 MW’tır:

  • Külək: 300 MW,
  • Fotovoltaik: 300 MW.

Saatlik külək və günəş istehsalleri MERRA-2 meteorolojik yenidən təhlil məlumatlerinden türetilmiş və UTC+8 saat dilimine düzeltilmiştir. Yerel istehlak, sənaye taban yükünün baskın olduğu sintetik bir günlük profil ilə temsil edilmiştir. Tepe yük 70 MW’tır və küçük müəssisə dalğalanmalarını göstermek üçün %3 təsadüfi təhrif eklenmiştir.

Dış şəbəkəye aktarılabiləcek en yüksək güc 80 MW’tır. Bu sərhəd zorunlu bir ihracat programı deyil. Buna görə PTES, xarici şəbəkəye 80 MW gönderiləmediği saatleri telafi etmek üçün değil, esas olaraq yerli yük açığını qarşılamak üçün deşarj edilmektedir.

Yenilənebilir enerji çoxsı və yerli açıq necə hesablanır?

Mikroşəbəkənin bir saatte kabul edebiləceği ümumi güc:

\[ P_{\mathrm{acc}}(t) = P_{\mathrm{demand}}(t)+P_{\mathrm{export}} \]

Toplam yenilənebilir istehsal:

\[ P_{\mathrm{RE}}(t) = P_{\mathrm{wind}}(t)+P_{\mathrm{PV}}(t) \]

PTES şarjında kullanılabiləcek yenilənebilir enerji çoxsı:

\[ P_{\mathrm{sur}}(t) = \max \left[ 0,\, P_{\mathrm{RE}}(t)-P_{\mathrm{acc}}(t) \right] \]

Yerel elektrik kəsiri:

\[ P_{\mathrm{def}}(t) = \max \left[ 0,\, P_{\mathrm{demand}}(t)-P_{\mathrm{RE}}(t) \right] \]

Yenilənebilir istehsal, yerli yük ilə 80 MW xarici akkənd təsərrüfatı qabiliyyətinin ümumiını aştığında PTES şarj ediləbilir. Yenilənebilir istehsal birbaşa yerli yükün altına düştüğünde ise PTES deşarj ediləbilir.

Saxlanma tankının doluluq vəziyyəti necə izlenmiştir?

Model, sistemin enerji durumunu yüksək temperaturlu isti saxlanma tankındaki istifadə oluna bilən istilik üzərindən izlemektedir:

\[ \mathrm{SOC}(t) = \frac{ E_{\mathrm{HHST}}(t) }{ E_{\mathrm{HHST,max}} } \]

Bir saatlıq adımın ardından tanktaki istifadə oluna bilən ısı:

\[ E_{\mathrm{HHST}}(t+\Delta t) = E_{\mathrm{HHST}}(t) \left( 1-\delta\Delta t \right) + P_{\mathrm{ch}}(t) \mathrm{COP} \left( \mathrm{PLR}_{\mathrm{ch}} \right) \Delta t - \frac{ P_{\mathrm{dis}}(t) }{ \eta_{\mathrm{he}} \left( \mathrm{PLR}_{\mathrm{dis}} \right) } \Delta t \]

  • δ: saatlıq eşdəyər istilik itkisi əmsalsı, 5 × 10−4 saat−1,
  • Pch: həqiqi şarj elektrik gücü,
  • Pdis: həqiqi deşarj elektrik gücü,
  • COP: qismən yüke bağlı şarj dövrü performans əmsalsı,
  • ηhe: qismən yüke bağlı istilik mühərriki məlumatmi.

SOC dəyəri 0 ilə 1 arasında sərhədlandırılmıştır. Tank doluyken yeni şarj, boşken yeni deşarj yapılamaz. Başlangıç SOC dəyəri 0,10’dur.

Minimum qismən yük sərhədı neden gereklidir?

Kompressor və genişləndiricinin çox aşağı güclerde qərarlı və məlumatmli çalışamayacağı kabul edilmiştir. Bu səbəbdən minimum etkin qismən yük nisbətı:

\[ \mathrm{PLR}_{\min}=0.20 \]

olaraq belirlenmiştir. Kullanılabilir şarj çoxsı və ya yerli yük açığı nominal gücün %20’sinin altında kaldığında sistemin aşağı gücte araşdırması əvəzinə kapalı kalması söz konusu ola bilər.

Qismən yük performans itkisi necə modellenmiştir?

Kompressor və genişləndiricinin qismən yükteki izentropik məlumatmi empirik bir ikinci dereceden ceza fonksiyonuyla düzeltilmiştir:

\[ \eta_{\mathrm{com/exp}}(\mathrm{PLR}) = \eta_{\mathrm{com/exp,des}} \left[ 1-\zeta \left( 1-\mathrm{PLR} \right)^2 \right] \]

  • ηdes: dizayn nöqtəsi izentropik məlumatmi,
  • PLR: həqiqi gücün nominal güce nisbətı,
  • ζ: qismən yük təhrif əmsalsı.

Ana hesablarda ζ = 0,3 istifadə edilmişdir. ζ = 0,1 zəif, ζ = 0,5 güclü performans təhrifsını təmsil edən duyarlılık senaryolarıdır. Denklem üreticiye özgü həqiqi bir kompressor və ya türbin xəritəsı deyil.

Her PLR dəyərinde yalnız tekil ekipman məlumatmi dəyiştirilmemiş; bütün şarj və deşarj dövrü yenidən hesablanmışdır. Daha sonra sistem səviyyəsindəki COP və istilik mühərriki məlumatmi aşağıdakı eğriləre uydurulmuştur:

\[ \mathrm{COP}(\mathrm{PLR}) = -0.3421\mathrm{PLR}^2 + 0.7073\mathrm{PLR} + 1.0962 \]

\[ \eta_{\mathrm{he}}(\mathrm{PLR}) = -0.1883\mathrm{PLR}^2 + 0.3767\mathrm{PLR} + 0.2682 \]

PLR = 1 üçün COP təxminən 1,461’dir. İstilik makinesi uyum eğrisi təxminən 0,4566 məlumatrken dizayn dəyəri 0,4584’tür. PLR %20’ye yaklaştığında COP təxminən 1,22’ye, istilik mühərriki məlumatmi təxminən 0,336’ya düşür.

“Yarı-dinamik” terimi ne anlama gelmektedir?

Model bir ilın her saatini xronoloji sırayla izlemektedir. Her saat üçün külək istehsali, günəş istehsali, yerli yük, elektrik çoxsı və ya açığı, SOC, şarj-deşarj gücü, PLR və dövr məlumatmi güncellenmektedir.

Bununla belə bir saatlıq zaman addımı içində sistem qərarlı durumda qəbul edilir. Model aşağıdakı müddətçleri ayrıntılı bdaxiliimde çözmemektedir:

  • Kompressor və genişləndiricinin saniyelik hızlanması,
  • Başlatma və durdurma enerji istehlakleri,
  • Borulardaki müvəqqəti basınç və temperatur dalğaları,
  • Saxlanma tanklarında temperatur tabakalaşmasının saat içindəki gelişimi,
  • Kontrol valfleri və motor-jeneratör müvəqqəti rejimleri.

Bu səbəbdən metod tam dinamik fiziksel simülasyon değil, xronoloji sərhədlərı izleyen saatlıq yarı-dinamik bir yönləndirmə modelidir.

Dinamik gidiş-dönüş məlumatmi necə hesablanmışdır?

Yıllık həqiqi deşarj elektriğinin illik həqiqi şarj elektriğine nisbətı:

\[ \mathrm{RTE}_{\mathrm{dyn}} = \frac{ \sum_{t=1}^{8760} P_{\mathrm{dis}}(t)\Delta t }{ \sum_{t=1}^{8760} P_{\mathrm{ch}}(t)\Delta t } \times 100\% \]

Bu göstərici, dizayn nöqtəsindaki tək bir dövrün məlumatmi əvəzinə həqiqi bir illik müəssisə dizisinin elektrikten elektriğe çevrilməsinü ölçmektedir.

Kesilən yenilənebilir enerjiyi geri kazanma nisbətı nədir?

PTES tarafından həqiqiten emilən yenilənebilir enerji çoxsının mövcud ümumi çoxya nisbətı:

\[ R_{\mathrm{abs}} = \frac{ \sum_{t=1}^{8760} P_{\mathrm{ch}}(t)\Delta t }{ \sum_{t=1}^{8760} P_{\mathrm{sur}}(t)\Delta t } \times 100\% \]

Bu nisbət büyüdükçe sistem, kəsiklme riski bulunan enerjinin daha böyük bölməünü depolayabilmektedir. Ancaq daha yüksək geri qazanım her zaman daha aşağı xərc mənasına gəlmir; nadiren yaranan çox yüksək güc zirvelerini yakalamak üçün böyük və ilın çoğunda aşağı yükte kalan ekipman gerekebilir.

Referans altı saatlıq sistem il boyunca necə çalışmıştır?

Şəkil 2(a), yüksək temperaturlu isti tankın SOC dəyərinin il boyunca 0 ilə %100 arasında tez-tez tez-tez hareket ettiğini göstərir. Sprompt birçox kez tamamen dolu və ya tamamen boş sərhəda ulaşmıştır.

SOC göstəricisiYıllık nəticə
Orta SOC%54,86
SOC’nin %90’ın üzərində olduğu müddətYılın %29,37’si
SOC’nin %10’un altında olduğu müddətYılın %20,70’i
SOC’nin %10-%90 aralığında olduğu müddətYılın %49,93’ü

Tankın təxminən ilın üçte birinde neredeyse dolu olması, yeni yenilənebilir enerji çoxsını kabul etme qabiliyyətini sərhədlər. Təxminən beşte birinde neredeyse boş olması ise yerli elektrik kəsirina destek verme qabiliyyətini kısıtlar. Altı saatlıq saxlanma, saatlıq və gün daxilii kaydırma sağlayabilse de daha uzun müddətli mənbə-yük uyuşmazlıklarına tam olaraq uyum sağlayamamaktadır.

Tipik yüksək dalğalanmalı həftə ne göstərir?

Şəkil 3, ilın 646. ilə 813. saatleri arasındakı yüksək dalğalanmalı bir həftəyı göstərir. Külək və günəş istehsalındakı zirveler qələviı saatlerde 400 MW’ın üzərine çıkarken yerli yük ilə xarici ötürmə həddinin oluşturduğu kabul eğrisi təxminən 50-150 MW aralığında dəyişmektedir.

Yenilənebilir istehsalin kabul həddini aştığı dövrlərde şarj gücü yüksəlmekte, ancaq 149,34 MW nominal sərhədla kısıtlanmaktadır. Yerel istehsal yükün altına düştüğünde deşarj həqiqileşmektedir. Şarj və deşarj gücleri uzun müddət nominal dəyərde sabit kalmamakta; birçox saat orta və ya aşağı güclerde araşdırmaktadır.

Bu görsel, illik performansın neden sabit %66,92 məlumatmle hesablanamayacağını birbaşa göstərir. Yenilənebilir enerji çoxsı, yük açığı və SOC her saat dəyiştiği üçün kompressor və genişləndirici de davamlı fərqli PLR dəyərlerinde araşdırmaktadır.

Kompressor və genişləndirici hangi yüklerde çalışmıştır?

Şəkil 4(a), kompressor PLR dəyərlerinin %20 ilə %100 arasında yaildığını göstərir. Kompressorde iki belirgin araşdırma grubu vardır:

  • Yüksək yenilənebilir enerji çoxsının emildiği tam yüke yakın dövrlər,
  • Təxminən %45-%60 aralığındaki orta-aşağı yükte izləmə dövrləri.

Kompressor, etkin araşdırma müddətinin yalnız təxminən %20’sinde tam yüke yakın çalışmıştır.

Genişləndiricinin yük dağılımı daha aşağı dəyərlere kaymıştır. En yüksək genişləndirici PLR dəyəri təxminən %67’dir və etkin araşdırma müddətinin yarısından çoxsında PLR təxminən %45’in altında kalmıştır. Bunun səbəbi deşarj gücünün hem yerli yük açığı hem de tankta bulunan istifadə oluna bilən ısıyla sərhədlanmasıdır.

Çevrim performansı il içində necə dəyişmiştir?

Şəkil 5(a), illik etkin araşdırma saatlerindeki COP və istilik mühərriki məlumatmi dəyərlerini göstərir:

  • Şarj COP dəyəri çoğunlukla 1,22-1,46 aralığındadır.
  • Deşarj istilik mühərriki məlumatmi çoğunlukla 0,34-0,43 aralığındadır.
  • Araşdırma noktalarının çoğu dizayn dəyərleri olan təxminən 1,461 və 0,4584’ün altındadır.

Şəkil 5(b), PLR azaldıkça her iki göstəricinin de düştüğünü göstərir. Bu durum, mənbə-yük dalğalanmasının yalnız sistemin ne zaman çalışacağını değil, çalıştığı saatlerdeki elektrik-ısı-elektrik çevrilmə kalitesini de dəyiştirdiğini ortaya koymaktadır.

Statik və yarı-dinamik dəyərlendirme arasındakı fərq ne qədər böyüktür?

GöstergeStatik dizayn nöqtəsiYarı-dinamik illik müəssisəDeğişimin anlamı
Yıllık deşarj elektriği219,00 GWh94,20 GWhDinamik dəyər statik proqnozin təxminən %43,01’idir
Gidiş-dönüş məlumatmi%66,92%55,8111,11 faiz bəndi azalma
LCOS0,1365 ABŞ dolları/kWh0,2753 ABŞ dolları/kWh%101,67 artım
Elektrik xərci komponenti0,0374 ABŞ dolları/kWh0,0448 ABŞ dolları/kWhDüşen məlumatm səbəbiyle yüksəlmiştir

Şəkil 6’daki xərc komponentleri statik dəyərlendirmede təxminən olaraq belədir:

  • Yatırım xərci: 0,0763 ABŞ dolları/kWh,
  • Elektrik xərci: 0,0374 ABŞ dolları/kWh,
  • İşletme və qayğı: 0,0229 ABŞ dolları/kWh.

Yarı-dinamik dəyərlendirmede ise:

  • Yatırım xərci: 0,1773 ABŞ dolları/kWh,
  • Elektrik xərci: 0,0448 ABŞ dolları/kWh,
  • İşletme və qayğı: 0,0532 ABŞ dolları/kWh.

Yatırım və qayğı tutarlarının fiziksel olaraq iki kattan çox büyümesi gerekmemektedir. Birim enerji başına düşen dəyərlerin yüksəlmesinin əsas səbəbi, sabit xərclerin statik modeldeki 219 GWh əvəzinə yalnız 94,20 GWh deşarj elektriğine bölünmesidir.

Güç və enerji qabiliyyəti necə optimize edilmiştir?

İki qərar dəyişkeni istifadə edilmişdir:

  • Güç miqyaslama əmsalsı λ: 0,2-1,5 aralığında, 0,1 adımlarla,
  • Saxlanma müddəti tst: 2-12 saat aralığında, 1 saat adımlarla.

Şarj və deşarj gücleri birlikte miqyaslanmıştir:

\[ P_{\mathrm{ch/dis,r}}(\lambda) = \lambda P_{\mathrm{ch/dis,base}} \]

Yüksək temperaturlı saxlanma qabiliyyəti, nominal deşarj gücü və saxlanma müddətinden hesablanmışdır:

\[ E_{\mathrm{HHST,max}} = \frac{ P_{\mathrm{dis,r}}(\lambda)t_{\mathrm{st}} }{ \eta_{\mathrm{he,des}} } \]

Güç və enerjiyle əlaqəli yatırım xərcleri qabiliyyətye görə 0,8 üslü miqyaslama ilişkisiyle dəyiştirilmiştir:

\[ Z_{\mathrm{power}}(\lambda) = Z_{\mathrm{power,base}} \lambda^{\alpha} \]

\[ Z_{\mathrm{energy}}(\lambda,t_{\mathrm{st}}) = Z_{\mathrm{energy,base}} \left( \lambda \frac{t_{\mathrm{st}}}{t_{\mathrm{base}}} \right)^{\alpha} \]

\[ \alpha=0.8 \]

En aşağı LCOS hangi yapılandırmada elde edilmiştir?

Şəkil 7’deki üç ölçülu LCOS səthi, en aşağı xərc bölgəsinin yüksək güclü və kısa müddətli yapıdan ziyade aşağı güclü və uzun müddətli bölgede bulunduğunu göstərir.

Optimize edilmiş göstəriciNəticə
Güç miqyaslama əmsalsıλ = 0,3
Saxlanma müddəti12 saat
Nominal şarj gücü44,8 MW
Nominal deşarj gücü30,0 MW
Dinamik RTE%64,37
Yenilənebilir enerji çoxsını geri kazanma nisbətı%21,53
LCOS0,1772 ABŞ dolları/kWh
Referans dinamik yapıya görə LCOS azalması%35,63

Güç küçültüldüğünde sistem en yüksək yenilənebilir enerji çoxsı zirvelerinin tümünü yakalayamaz. Bu səbəbdən geri qazanım nisbətı referans yapının %36,84 dəyərinden %21,53’e düşmüştür. Buna qarşılık ekipman daha çox saatte nominal gücüne yakın çalışmış, qismən yük cezası azalmış və dinamik məlumatm %55,81’den %64,37’ye yüksəlmiştir.

On iki saatlıq saxlanma müddəti ise aşağı güclü yapının daha uzun zaman aralıklarındaki enerji uyumsuzluğunu dengelemesini sağlamıştır. Böylece daha küçük güc ekipmanlarının kullanım nisbətı yüksəlirken kifayətli termal enerji qabiliyyəti korunmuştur.

En çox yenilənebilir enerji çoxsını yakalamak neden en iqtisadi amaç deyil?

Şəkil 9’daki Pareto sərhədı, LCOS ilə yenilənebilir enerji çoxsını geri kazanma nisbətı arasında düzgünsal olmayan bir çatışma olduğunu göstərir. En aşağı xərc nöqtəsindan sonra qabiliyyət bir miktar artırıldığında geri qazanım nisbətı məhdud xərc artımıyla yüksəltiləbilir.

Bununla belə geri qazanım nisbətı daha yüksək dəyərlere zorlandığında, ilda yalnız birkaç kez oluşabiləcek böyük güc zirvelerini yakalamak üçün yüksək nominal güce ihtiyaç duyulur. Bu yüksək güc ilın böyük bölməünde kullanılmaz və ya aşağı PLR’de çalışır. Nəticəta:

  • Kapturşue kullanım nisbətı düşer,
  • Qismən yük itkiları artar,
  • Sabit yatırımın birim enerjiye düşen payı büyür,
  • LCOS hızla yüksəlir.

Araşdırma bu səbəbdən saxlanma ölçülandırmasında yalnız kəsiklen enerjinin tamamını yakalama hədəfinin kullanılmaması gerektiğini müdafiə edir.

Qismən yük ceza əmsalsı dəyiştiğinde nəticələr necə etkilənmiştir?

ζReferans dinamik RTEReferans LCOSOptimum λOptimum müddətOptimum RTEOptimum LCOS
0,1%62,190,2561 ABŞ dolları/kWh0,312 saat%65,300,1757 ABŞ dolları/kWh
0,3%55,810,2753 ABŞ dolları/kWh0,312 saat%64,370,1772 ABŞ dolları/kWh
0,5%49,830,2965 ABŞ dolları/kWh0,312 saat%63,680,1782 ABŞ dolları/kWh

Güçlü qismən yük itkisi referans sistemin performansını belirgin bdaxiliimde kötüleştirmiştir. Buna baxmayaraq optimum güc ölçeği və saxlanma müddəti üç ζ dəyərinde de dəyişmemiştir. Bu nəticə, aşağı güclü və uzun müddətli saxlanmaya yönelimin yalnız seçilən ζ = 0,3 dəyərine bağlı olmadığını göstərir.

Ancaq bu duyarlılık təhlili üretici xəritələrının yerini tutmaz. Yalnızca seçilən empirik fonksiyon içində sonucun ne ölçüde qərarlı olduğunu göstərir.

Külək və günəş birləşimi optimum sistemi necə dəyiştirmiştir?

Araşdırmacılar eyni ümumi 600 MW kurulu güc altında üç istehsal yapısını qarşılaştırmıştır:

  • 300 MW külək + 300 MW günəş,
  • 600 MW eşdəyər fotovoltaik,
  • 600 MW eşdəyər külək.

Saf günəş və saf külək profilleri, hibrit senaryodaki ilgili istehsal dizisinin kurulu güce görə ölçeklenmesiyle elde edilmiştir. Bunlar fərqli sahalardan alınmış müstəqil ölçmə diziləri deyil.

Üretim yapısıOptimum λSaxlanma müddətiLCOSFazla enerji geri qazanımıDinamik RTE
Külək-günəş hibrit0,312 saat0,1772 ABŞ dolları/kWh%21,53%64,37
Saf fotovoltaik0,79 saat0,1257 ABŞ dolları/kWh%42,14%64,90
Saf külək0,312 saat0,2684 ABŞ dolları/kWh%11,93%63,50

Saf fotovoltaik senaryosu en aşağı LCOS’u vermiştir. Şəkil 11’de bu senaryonun şarj PLR dağılımı %90-%100 bölgesinde yoğunlaşmaktadır. Günəş enerjisi çoxsı, yüksək ışınım bulunan gündüz saatlerinde daha yoğun güc paketleri oluşturduğu üçün PTES daha tez-tez nominal şarj gücüne yakın çalışabilmektedir.

Külək və hibrit senaryolarda güc çoxsı daha uzun aşağı yük kuyruklarına sahiptir. Özellikle saf külək senaryosunda istifadə oluna bilən çox enerji daha düzensiz və aşağı sıxlıqlu olduğundan etkili araşdırma müddəti və qabiliyyət kullanımı azalmış, LCOS yüksəlmiştir.

Senaryolar arasındakı dinamik RTE fərqı görece küçüktür. Böyük iqtisadi fərq esas olaraq dövrün öz əsas çevrilmə məlumatminden değil, yenilənebilir enerji çoxsının zaman ərzində ne qədər yoğun və nominal güce ne qədər yakın yarandıqdan mənbəlanmaktadır.

Şəkillerin elmi mesajı nədir?

  • Şəkil 1: Külək və günəş elektriğinin CO₂ Brayton dövrü ilə isti və soğuk saxlanmaya aktarılmasını, daha sonra yenidən elektrik üretilmesini göstərir.
  • Şəkil 2: Altı saatlıq referans tankın il boyunca tez-tez tez-tez tam dolu və tam boş sərhədləra ulaştığını ortaya koymaktadır.
  • Şəkil 3: Yüksək dalğalanmalı həftəda şarj və deşarj gücünün yenilənebilir istehsal, yük və SOC ilə davamlı dəyiştiğini göstərir.
  • Şəkil 4: Kompressor və genişləndiricinin illik araşdırma müddətlerinin böyük bölməünde dizayn nöqtəsindan uzakta olduğunu göstərir.
  • Şəkil 5: PLR azaldıkça COP və istilik mühərriki məlumatminin düştüğünü və illik performansın saçılmış bir dağılım oluşturduğunu göstərir.
  • Şəkil 6: Statik modelin yatırım və qayğı xərclerini daha yüksək illik deşarj enerjisine yayarak LCOS’u aşağı gösterdiğini izahktadır.
  • Şəkil 7: En aşağı LCOS’un aşağı güc və uzun saxlanma müddəti bölgesinde bulunduğunu göstərir.
  • Şəkil 8: Güç küçüldükçe ekipmanın daha yüksək PLR’de çalışabildiğini və dinamik RTE’nin yüksəldiğini göstərir.
  • Şəkil 9: Aşağı xərc ilə yüksək yenilənebilir enerji geri qazanımı arasındakı Pareto çatışmasını göstərir.
  • Şəkil 10: Hibrit, saf günəş və saf külək istehsal strukturlarının optimum güc, müddət, LCOS və geri qazanım nisbətlarını müqayisəktadır.
  • Şəkil 11: Fotovoltaik senaryoda şarj gücünün yüksək PLR bölgesinde daha çox yoğunlaştığını göstərir.

Araşdırmanın desteklediği nəticələr nelerdir?

  • Bu modelde dizayn nöqtəsi məlumatmi, illik həqiqiçi müəssisə məlumatmini önemli ölçüde yüksək göstərir.
  • SOC sərhədlərı və mənbə-yük zaman uyumsuzluğu, nominal saxlanma qabiliyyətinin il boyunca tam olaraq kullanılmasını engellemektedir.
  • Kompressor və genişləndiricinin aşağı PLR’de uzun müddət araşdırması dövr məlumatmini azaltmaktadır.
  • Referans altı saatlıq, 100 MW sistemin illik deşarjı statik proqnozin təxminən %43’ünde kalmıştır.
  • Nominal gücü azaltıp saxlanma müddətini uzatmak ekipman kullanımını və dinamik RTE’yi artırarak LCOS’u düşürebilmektedir.
  • Yenilənebilir enerjinin illik ümumi miktarı kadar, çoxnın saatlıq güc dağılımı da optimum saxlanma qabiliyyətini belirlemektedir.
  • İncelenen senaryolarda saf fotovoltaik istehsal, daha yoğun yüksək güclü şarj dövrləri səbəbiyle en aşağı LCOS’u vermiştir.

Araşdırma neyi sübut etmir?

  • 100 MW miqyaslı ərimiş duzlu CO₂-PTES tesisinin həqiqi sahada kurulup çalıştırıldığını göstərmir.
  • 0,1772 ABŞ dolları/kWh dəyərinin ticari teklif və ya garanti edilmiş həqiqi tesis xərci olduğunu göstərmir.
  • Kompressor və genişləndirici performansını üretici test xəritələrıyla düzgünlamamaktadır.
  • Başlatma-durdurma itkiları, müvəqqəti temperatur gərilməleri və ya kontrol sistemi gecikməlerini modellememektedir.
  • Külək, günəş və yük profillerini həqiqi bir mikroşəbəkəde ölçülmüş eşzamanlı sayaç məlumatleriyle düzgünlamamaktadır.
  • Elektrik piqanunsı fiyatlarının saatlıq dəyişimini və ya gelir optimizasyonunu incelememektedir.
  • Dış akkənd təsərrüfatı qanalındaki fiyat, zorunlu ihracat programı və ya şəbəkə hizmeti gelirlerini modellememektedir.
  • Tüm yenilənebilir enerji çoxsının geri kazanılmasının teknik və ya iqtisadi olaraq en iyi hədəf olduğunu göstərmir.
  • Saf günəş senaryosunun bütün coğrafyalarda saf küləkdan daha iqtisadi olacağını sübut etmir.

Araşdırmanın güclü tərəfləri nelerdir?

Araşdırmanın əsas güclü yönü, termodinamik dövr modeli ilə xronoloji mikroşəbəkə müəssisəsini eyni çərçivəde birleştirmesidir. Model, yalnız illik enerji ümumilarına bakmamakta; 8.760 saatin sırasını koruyarak tankın doluluq vəziyyətinu bir saatten diğerine aktarmaktadır.

Kompressor və genişləndirici qismən yük itkilərinin əvvəl ekipman məlumatmine, ardından bütün dövrün COP və istilik mühərriki məlumatmine aktarılması, sabit məlumatmli bir saxlanma kutusu yaklaşımından daha ayrıntılıdır.

Statik və yarı-dinamik LCOS’un eyni sistem üçün ayrı-ayrılıqda hesablanması, dizayn nöqtəsi yaklaşımının oluşturabiləceği iqtisadi sapmayı görünən hala getirmektedir. Güç və saxlanma müddətinin iki ölçülu taranması və Pareto həddinin çıkarılması da tək bir keyfî qabiliyyət önerisi əvəzinə xərc-kazanım çatışmasını göstərir.

Temel məhdudlıklar nelerdir?

  • Araşdırma hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiş bir preprinttir.
  • Külək və günəş istehsalleri meteorolojik yenidən təhlilden modellenmiş, yerli yük sintetik olaraq yaradılmışdır.
  • Qismən yük ceza fonksiyonu empiriktir və həqiqi üretici xəritəsına dayanmamaktadır.
  • Modelin zaman çözünürlüğü bir saattir; kısa müddətli dinamikler izlenmemektedir.
  • Başlatma, durdurma və mod dəyişimi itkiları açıqça hesablanmamıştır.
  • Yalnızca yüksək temperaturlu isti tank SOC göstəricisi olaraq izlenmiş; diğer tankların ayrıntılı doluluk və temperatur dağılımları hesabatlanmamıştır.
  • Saxlanma tankı üçün eşdəyər sabit saatlıq istilik itkisi istifadə edilmişdir.
  • Boru və tank basınç itkiları əsas termodinamik modelde ihmal edilmiştir.
  • Tank akışqanlarının tamamen homogen olduğu kabul edilmiştir.
  • Elektrik fiyatı bütün dövrlərde 0,025 ABŞ dolları/kWh kabul edilmiş; saatlıq piqanun fiyatları incelenmemiştir.
  • Yatırım xərclerinde tək bir 0,8 miqyaslama üssü hem güc hem enerji ekipmanlarına tətbiq edilmişdir.
  • Xərc belirsizliği, kur dəyişimi, maliyyələşmə yapistilik və ekipman öğrenme eğrisi üçün olasılıksal təhlil aparılmamışdır.
  • Saf günəş və saf külək senaryoları müstəqil meteorolojik məlumat kümeleri değil, mövcud profillerin eşdəyər miqyaslanmış bdaxiliimleridir.
  • REFPROP sürümü metinde 9.0 və 9.1 olaraq iki fərqli bdaxiliimde qeyd edilmişdir.
  • Təcrübəsel və ya ticari bir PTES tesisinin illik müəssisə məlumatsiyle xarici düzgünlama aparılmamışdır.

Geçmiş, bu gün və gələcək baxımından araşdırma ne ifade etmektedir?

PTES araşdırmalarının önemli bir bölməü gecmişte en yüksək termodinamik məlumatme ulaşacak basınç nisbətı, akışqan, temperatur və istilik dəyiştirici dizaynına odaklanmıştır. Bu yaklaşım dövrün fiziksel potansiyelini anlamak üçün gereklidir; lakin yenilənebilir enerjiyle birlikte işçi həqiqi bir sistemin il boyunca ne qədər kullanılacağını təkbaşına göstermez.

Bu araşdırma, saxlanma sisteminin dəyərini yalnız “en iyi dövr məlumatmi” üzərindən değil, saatlıq mənbə-yük eşleşmesi, SOC, ekipman yükü və illik xərc üzərindən ele almaktadır. En önemli mesaj, daha böyük gücün və ya daha yüksək yenilənebilir enerji yakalama nisbətının avtomatik olaraq daha iyi iqtisadi performans anlamına gelmemesidir.

Gelecekte həqiqi kompressor və genişləndirici performans xəritələrı, təcrübəsel tank istilik itkiları, daha kısa zaman adımları, başlatma-durdurma müddətçleri və həqiqi tesis yük məlumatleri modele eklenebilir. Saatlik elektrik fiyatları, qabiliyyət ödənişləri və şəbəkə xidmətləri de dâhil edildiğinde PTES’in yalnız enerji qətitisini azaltan değil, fərqli piqanun xidmətləri sunan bir aktiv olaraq dəyəri incelenebilir.

Araşdırmanın Metodi və Nəticələrı

Teknik metod özeti

Metod unsuruAraşdırmada istifadə olunan yaklaşım
Araşdırma türüTermodinamik modelleme, saatlıq yarı-dinamik yönləndirmə və tekno-iqtisadi qabiliyyət optimizasyonu
Simülasyon müddəti8.760 saat
Zaman adımı1 saat
Yenilənebilir kurulu güc300 MW külək + 300 MW fotovoltaik
Meteorolojik mənbəMERRA-2 yenidən təhlil məlumatleri
Yerel yük70 MW pik yüklü sintetik endüstriyel profil, %3 təsadüfi təhrif
Dış şəbəkə akkənd təsərrüfatı qabiliyyəti80 MW
Referans PTES100 MW deşarj gücü və 6 saat saxlanma
Araşdırma akışqanıCO₂
Sıcak saxlanmaDört komponentli ərimiş duz
Soğuk saxlanmaEtilən glikol məhlulsi
SOC monitorinq nöqtəsiYüksək temperaturlı isti saxlanma tankı
Başlangıç SOC0,10
SOC sərhədı0-1
Saatlik istilik itkisi əmsalsı5 × 10−4 saat−1
Minimum PLR0,20
Ana PLR təhrif əmsalsıζ = 0,3
Duyarlılık dəyərleriζ = 0,1 və ζ = 0,5
Güç ölçeği aralığı0,2-1,5; adım 0,1
Saxlanma müddəti aralığı2-12 saat; adım 1 saat
Xərc miqyaslama üssü0,8
Tek amaçlı optimizasyonLCOS’un en aza indirilmesi
Çok amaçlı optimizasyonLCOS’un azaltılması və çox enerji geri qazanımının artırılması

Referans sistemin illik müəssisə göstəriciləri

GöstergeNəticə
Orta SOC%54,86
SOC > %90 müddət nisbətı%29,37
SOC < %10 müddət nisbətı%20,70
Kompressorün tam yüke yakın araşdırma payıEtkin müddətnin təxminən %20’si
En yüksək genişləndirici PLRTəxminən %67
Genişləndiricinin PLR < təxminən %45 araşdırma payıEtkin müddətnin %50’sinden çox
Yıllık COP dağılımıTəxminən 1,22-1,46
Yıllık istilik mühərriki məlumatmi dağılımıTəxminən 0,34-0,43
Fazla enerji geri qazanım nisbətı%36,84

Statik və dinamik iqtisadi müqayisə

GöstergeStatik dəyərlendirmeYarı-dinamik dəyərlendirme
Yıllık deşarj elektriği219,00 GWh94,20 GWh
RTE%66,92%55,81
Yatırım xərci komponenti0,0763 ABŞ dolları/kWh0,1773 ABŞ dolları/kWh
Elektrik xərci komponenti0,0374 ABŞ dolları/kWh0,0448 ABŞ dolları/kWh
İşletme-qayğı komponenti0,0229 ABŞ dolları/kWh0,0532 ABŞ dolları/kWh
Toplam LCOS0,1365 ABŞ dolları/kWh0,2753 ABŞ dolları/kWh
LCOS dəyişimiReferans+%101,67

Optimizasyonun ana sonucu

YapılandırmaGüç ölçeğiSüreDinamik RTEGeri kazanımLCOS
Referans hibrit sistem1,06 saat%55,81%36,840,2753 ABŞ dolları/kWh
Optimum hibrit sistem0,312 saat%64,37%21,530,1772 ABŞ dolları/kWh

Optimum sistem daha az yenilənebilir enerji çoxsını emmesine rağmen daha yüksək qabiliyyət kullanımına, daha yüksək PLR’ye və daha aşağı birim enerji xərcine ulaşmıştır. Araşdırmanın əsas optimizasyon sonucu, “en çox enerjiyi yakalayan” sistemle “en aşağı xərcli” sistemin eyni olmayabiləceğidir.

Mənbə və Metod Notu

Araşdırmanın tam orijinal adı: Quasi-dynamic techno-economic optimization of Brayton-cycle pumped thermal electricity storage for wind-solar microgrids considering part-load performance degradation

Yazarlar və sıraları: Di Qi; Yuting Wu; Xu Feng; Yanjun Du; Cancan Zhang

Eş birinci yazar və ya ortaq töhfə: PDF’de ortaq birinci müəlliflık və ya ortaq töhfə beyanı yoxdur.

İletişim yazarı: Xu Feng. PDF’de adı ildız işaretiyle gösterilmiş, SSRN rəsmi kaydında “Contact Author” olaraq qeyd edilmişdir.

İletişim yazarı e-postası: Yüklenen PDF’de görünür bir e-posta ünvanı yer almamaktadır.

Qurumsal əlaqəlar:

  1. Beijing Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion, National User-Side Energy Storage Innovation Research and Development Center, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
  2. Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

DOI: 10.2139/ssrn.6946540

Yayın platformu: SSRN

Resmî əlaqə:https://ssrn.com/abstract=6946540

Dergi və ya konferans: Bu sürüm üçün hüquqemli bir dergi və ya konferans yayını düzgünlanamamıştır.

Özgün hüquqemli yayınevi: Hüquqemli dergi yayınevi biliksi yoxdur. Araşdırma SSRN üzərindən preprint olaraq dağıtılmaktadır.

Yayın ilı: 2026

Kesin SSRN yükleme tarixi: Erişiləbilən rəsmi qeyd biliklerinden qəti yükleme tarixi düzgünlanamamıştır.

Mənbə türü: Termodinamik model, saatlıq xronoloji müəssisə simülasyonu, tekno-iqtisadi dəyərlendirme və qabiliyyət optimizasyonu ehtiva edən preprint araşdırma məqaləsi

Hüquqemlik durumu: Araşdırma hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiştir.

Yazar katkıları: Yüklenen PDF’de ayrıntılı CRediT və ya yazar katkistilik beyanı yoxdur.

Finansman: Frontier Technologies R&D Program of Jiangsu, proje numarası BF2025054.

Çıkar çatışması: Yüklenen sürümde ayrı bir maraqlar toqquşması beyanı tespit edilmemiştir.

Veri erişimi: Araşdırmada saatlıq külək və fotovoltaik profillerinin MERRA-2 əsaslı metodlerle oluşturulduğu qeyd edilmişdir. Kullanılan tam zaman seriləri və simülasyon kodu yüklenen PDF içində paylaşılmamıştır.

Bu Türkçe məqalə, yüklenen PDF’nin tamamındaki metin, matematiksel denklemler, tablolar, şarj-deşarj sxemları, SOC grafikleri, PLR dağılımları, LCOS müqayisəsı, qabiliyyət səthleri, Pareto təhlili və istehsal senaryoları incelenerek hazırlanmıştır. PDF xariciında yeni bir termodinamik performans, xərc, həqiqi tesis uğursı və ya yenilənebilir enerji geri qazanım iddiası eklenmemiştir.

Araşdırmanın əsas məhdudlıkları; hüquqem dəyərlendirmesinin bulunmaması, saatlıq yarı-dinamik modelin kısa müddətli müvəqqəti rejimleri kapsamaması, külək-günəş istehsalinin yenidən təhlil məlumatlerinden və yükün sintetik profilden üretilmesi, qismən yük itkilərinin üretici xəritəsı əvəzinə empirik fonksiyonla modellenmesi, həqiqi PTES tesis məlumatleriyle xarici düzgünlamanın yapılmaması və iqtisadi qeyri-müəyyənliklerin olasılıksal olaraq incelenmemesidir.

PDF’de istilik dəyiştirici özellik hesabları üçün REFPROP 9.0, genel model izahsında REFPROP 9.1 sürümü qeyd edilmişdir. Ayrıca deşarj məlumatmi uyum tənliyi PLR = 1 üçün təxminən %45,66 məlumatrken dizayn tablosu %45,84 dəyərini vermektedir. Bu küçük sürüm və uyum fərqları nəticələrın yorumunda göz önünde bulundurulmalıdır.

0,1772 ABŞ dolları/kWh optimum LCOS dəyəri, belirtilən meteorolojik profil, sintetik yük, 80 MW akkənd təsərrüfatı sərhədı, 0,025 ABŞ dolları/kWh elektrik xərci, %10 iskonto nisbətı, %3 illik qayğı xərci, 30 illik ömür və diğer model kabulleri altında hesablanmışdır. Həqiqi bir ticari tesis üçün garanti edilmiş xərc olaraq yorumlanmamalıdır.

Bu araşdırma hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiş bir preprinttir; nəticələrı bu məhdudlık diqqəte alınarak okunmalıdır.


Paylaşın:

Şərhlər yoxlandıqdan sonra yayımlanır.Şərhiniz təsdiq prosesinə daxil ediləcək və uyğun hesab olunduqda görünəcək.

Şərh yazın

E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy