
Бул изилдөө Түркиядагы иштеп турган гидроэлектр станциясын күндүн фотоэлектрдик өндүрүшү менен бириктирип, күн-гидроэлектр гибриддик энергетикалык системасын кандай өлчөмдөөгө болорун жана аны MATLAB/Simulink чөйрөсүндө кантип моделдөөгө болорун изилдейт. Денизлиде жайгашкан, орнотулган кубаттуулугу 3,065 MW болгон азыркы гидроэлектр объекти мисалдык изилдөө катары колдонулган; күн станциясынын орнотулган кубаттуулугу болсо иштелип чыккан итерациялык пайда/чыгым алгоритми менен оптималдаштырылган. Изилдөөнүн негизги жыйынтыгы боюнча, чектелген суу сактагычты колдонууга мүмкүн болгон сценарийде 4,375 MW PV менен азыркы 3,065 MW гидроэлектр кубаттуулугунун биргелешкен түзүмү эң ылайыктуу вариант катары аныкталган. Сактагыч колдонулбаган сценарийде оптималдуу PV кубаттуулугу 3,55 MW деп эсептелген.
Модель жылдык энергия балансын гана баалабайт. MATLAB/Simulink ичинде PV массивдери, гидротурбина-генератор системасы, MPPT башкаруусу, DC/AC өзгөртүүсү, Voltage Source Converter, трансформаторлор жана тармакка кошулуу биргелешип моделденген. Күн өндүрүшү жогору болгондо гидроэлектр өндүрүшүн азайтуу же сууну кыска мөөнөткө кармоо, ал эми күн өндүрүшү төмөн болгон учурда гидроэлектр өндүрүшүн ишке киргизүү максат кылынган. Изилдөөдө сактагычсыз гибриддик система үчүн болжол менен %34,5, чектелген сактагычтуу түзүм үчүн болжол менен %39,1 жылдык кубаттуулук коэффициенти билдирилген, ал эми азыркы HES үчүн көрсөтүлгөн маани %14,7 болгон. PV симуляциясы менен Денизлинин жанындагы реалдуу күн станциясынын өндүрүшүн салыштырганда болжол менен %86 корреляция маалымдалган. Жыйынтыктар каралган объект, божомолдор, метеорологиялык жана гидрологиялык кириш маалыматтары жана экономикалык кабыл алуулар чегинде гана бааланууга тийиш; изилдөө бардык гидроэлектр объекттери үчүн бирдей оптималдуу кубаттуулукту же экономикалык натыйжаны кепилдебейт.
Күн жана гидроэлектр эмне үчүн бирге каралат?
Изилдөөнүн негизги баштапкы пункту — күн жана гидроэлектр өндүрүшүнүн убакыт боюнча өзгөрүүлөрү бири-бирин толукташы мүмкүн экендиги. Түркиянын шарттарында гидроэлектр өндүрүшү жаанчыл мезгилдерде, айрыкча суунун агымы жогору болгон учурларда күчөйт, ал эми күн өндүрүшү кургак жана күнөстүү жай мезгилинде максимумга жакындайт. Ошентип, гидрологиялык өндүрүш азайган мезгилдерде PV өндүрүшү көбөйүшү мүмкүн; күн жок түнкү сааттарда же нурлануу төмөн шарттарда гидроэлектр өндүрүшү системанын энергия профилин колдой алат.
Бул толуктоочулук сезондук гана эмес. Күндүн ичинде күн өндүрүшү жогору болгон сааттарда гидроэлектр станциясында өндүрүштү азайтууга же чектелген сактагычтын мүмкүнчүлүгүнө жараша сууну кармап турууга мүмкүн болсо, гидроэлектр энергиясын кийин күн өндүрүшү төмөндөгөн сааттарга жылдырууга болот. Изилдөө “Solar-Hydroelectric Energy” же SHE деп атаган гибриддик түзүм ушул энергияны башкаруу логикасына негизделген.
Мисалдык изилдөө кайсы объектке негизделген?
Изилдөөнүн мисалдык объекти Денизлиде жайгашкан жана сугат каналы менен байланышта иштеген дарыя тибиндеги гидроэлектр станциясы. Станциянын орнотулган кубаттуулугу менен трансформатордун кубат чеги бирдей — 3,065 MW деп берилген. Каналдын узундугу 7.500 метр, туурасы 10,2 метр, ал эми станциянын напору 23,62 метр деп көрсөтүлгөн.
| Параметр | Булакта берилген маани |
|---|---|
| Жайгашкан жери | Denizli |
| HES орнотулган кубаттуулугу | 3,065 MW |
| Трансформатордун кубат чеги | 3,065 MW |
| Суунун чыгымы | 11,11 m³/s |
| Каналдын узундугу | 7.500 m |
| Каналдын туурасы | 10,2 m |
| Напор бийиктиги | 23,62 m |
| 1-таблицада берилген жылдык энергия | 3.945.000 kWh/yıl |
| Булакта берилген азыркы кубаттуулук коэффициенти | %14,7 |
| Бааланган максималдуу гибриддик PV кубаттуулугу | 10 MW |
Гидроэлектр станциясы сугат системасына көз каранды. Сугат мезгилинде суу айыл чарба максаттары үчүн колдонулгандыктан электр энергиясын өндүрүү чектелет. Булакта канал болжол менен 85.000 m³ сууну сактай алары жана бул гидроэлектр станциясынын толук кубатта болжол менен эки саат иштөөсүнө жетиштүү энергияны башкаруу ийкемдүүлүгүн бере турганы айтылат.
Оптималдуу PV кубаттуулугу кантип аныкталат?
Изилдөөдө иштелип чыккан оптималдаштыруу алгоритми жалпы өндүрүш менен жалпы чыгымдын ортосундагы пайда/чыгым катышын итерациялык түрдө карап чыгат. Гидроэлектр өндүрүшү азыркы станциянын маалыматтарынан алынат, ал эми күн өндүрүшү өзгөрмө PV кубаттуулугунун функциясы катары эсептелет.
Жалпы энергия өндүрүшү:
\[ G(x)=G_{\mathrm{hyd}}+G_{\mathrm{sol}}(x) \]
Системанын жалпы чыгымы:
\[ C(x)=C_{\mathrm{hyd}}+C_{\mathrm{sol}}(x) \]
Электр энергиясын сатуудан алынган пайда:
\[ B(x)=G(x)\,P \]
жана алгоритм колдонгон пайда/чыгым катышы:
\[ Loop(x)=\frac{B(x)}{C(x)} \]
түрүндө аныкталат. Оптималдуу PV кубаттуулугу — бул катыш максималдуу болгон чекит:
\[ F_{\mathrm{optimum}}(x)=\max\left[Loop(x)\right] \]
Булакта PV кубаттуулугу 25 kW кадамдар менен көбөйтүлүп, сценарийлер текшерилген. Сактагычсыз учурда 3,55 MW PV кубаттуулугу, ал эми чектелген суу сактагыч башкаруу алгоритмине киргизилген учурда 4,375 MW PV кубаттуулугу оптималдуу деп билдирилген.
Verianla Live: Күн-гидроэлектр кубаттуулугун оптималдаштыруу
Бул процесс изилдөөнүн орнотулган кубаттуулукту оптималдаштыруу алгоритминде аныкталган беш негизги методологиялык компонентти жыйынтыктайт.
| Этап | Иш-аракет | Негизги максат |
|---|---|---|
| 1. Чектөөлөрдү аныктоо | Трансформатордун кубаттуулугу, колдонууга мүмкүн болгон PV аянты жана гибриддик системанын техникалык чектери аныкталат. | Физикалык жактан ишке ашырууга мүмкүн болбогон кубат варианттарын четтетүү |
| 2. Гидроэлектр компоненти | Узак мөөнөттүү агым маалыматтары, өндүрүш профили жана бар болсо кыска мөөнөттүү суу сактагыч моделге киргизилет. | Гидроэлектр өндүрүшүнүн чегин жана убакыт боюнча ийкемдүүлүгүн аныктоо |
| 3. Күн энергиясы компоненти | Нурлануу, температура, панелдин касиеттери жана PV өндүрүш модели колдонулат. | Ар бир талапкер PV кубаттуулугунун энергия өндүрүшүн эсептөө |
| 4. Экономикалык баалоо | HES жана PV чыгымдары электр энергиясын сатуудан түшкөн киреше менен бирге бааланат. | Энергия өндүрүшү менен инвестициялык чыгымдын ортосундагы тең салмакты өлчөө |
| 5. MATLAB итерациясы | PV орнотулган кубаттуулугу кадам сайын өзгөртүлүп, ар бир кадамда пайда/чыгым катышы эсептелет. | Пайда/чыгым катышын максималдуу кылган PV кубаттуулугун тандоо |
Verianla Live: Процесс таблицасы изилдөөнүн 4-сүрөттөгү оптималдаштыруу ыкмасына негизделет. Таблица илимий source-of-truth катары сакталат.
Сактагыч эмне үчүн оптималдуу күн кубаттуулугун көбөйтөт?
Сактагычсыз учурда гидроэлектр станциясы келген сууну негизинен ошол замат пайдаланууга мажбур. Күн жана гидроэлектр бир убакта жогорку өндүрүшкө чыкканда 3,065 MW тармакка өткөрүү чеги эки булакты чогуу колдонуу мүмкүнчүлүгүн тарылтат.
Системага болжол менен 85.000 m³ чектелген суу сактагыч кошулганда гидроэлектр өндүрүшүнүн бир бөлүгүн күн аз болгон сааттарга жылдырууга болот. Бул ийкемдүүлүк чоңураак PV орнотуусу үчүн мүмкүнчүлүк түзөт. Изилдөөнүн оптималдаштыруусунда PV кубаттуулугу 3,55 MW-тан 4,375 MW-ка жогорулаган; булак бул өсүштү болжол менен %23 деп маалымдайт.
Verianla Live: Сактагычсыз жана чектелген сактагычтуу сценарийлер
| Көрсөткүч | Сактагычсыз сценарий | Чектелген сактагычтуу сценарий |
|---|---|---|
| Оптималдуу PV кубаттуулугу | 3,55 MW | 4,375 MW |
| PV кубаттуулугун оптималдаштыруу кадамы | 142 | 175 |
| Гибриддик системанын кубаттуулук коэффициенти | Болжол менен %34,5 | Болжол менен %39,1 |
| Суу сактагыч | Жок / тартипсиз түз агым | Болжол менен 85.000 m³ |
| Толук кубаттагы гидроэлектр ишине туура келген сактоо | Колдонулбайт | Болжол менен 2 саат |
Verianla Live: Сандык маанилер изилдөөнүн метод жана жыйынтыктар бөлүмдөрүндө ачык берилген маанилерден алынган. Булактын бир абзацында 3,55 MW сактагычсыз чечим жаңылыш түрдө 175-кадам менен байланыштырылган; бул жерде 25 kW/кадам аныктамасына жана башка бөлүмдөрдөгү ачык билдирүүлөргө туура келген 142-кадам көрсөтүлгөн. Бул булак ичиндеги карама-каршылык Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү бөлүмүндө өзүнчө белгиленген.
Фотоэлектрдик өндүрүш кантип моделденет?
Изилдөөдө PV энергия өндүрүшү күн нурлануусунун жана ячейканын температурасынын таасирин камтыган модель менен берилет:
\[ E_{PV}=P_{STC} \left[1+\beta_p(T_{cell}-T_{STC})\right] \frac{H_t}{H_{STC}} \]
Бул жерде \(P_{STC}\) панелдин стандарттык сыноо шарттарындагы кубаттуулугун, \(\beta_p\) температура коэффициентин, \(T_{cell}\) реалдуу иштөөчү ячейканын температурасын, \(T_{STC}\) стандарттык сыноо температурасын жана \(H_t/H_{STC}\) реалдуу нурлануунун стандарттык нурланууга катышын билдирет.
MATLAB/Simulink моделинде күн нурлануусу жана айлана-чөйрөнүн температурасы жылдык өзгөрмө кириштер катары колдонулат. Симуляцияда тандалган PV блокторунан I–V жана P–V мүнөздөмөлөрү түзүлүп, максималдуу кубат чекити да ушул ийри сызыктар аркылуу бааланган.
MPPT башкаруусу эмне кылат?
PV системасы өзгөрмө нурлануу жана температура шарттарында максималдуу кубат чекитине жакын иштеши үчүн Incremental Conductance with Integral Regulator MPPT ыкмасы колдонулган. MPPT жөнгө салгычы PV массивинин иш чекитин өзгөртүү менен панелден алынуучу кубатты максимумга жакындатууну максат кылат.
Изилдөөдө тандалган PV подсистемасы PV массивинен, DC/DC өзгөрткүчтөн, MPPT башкаруусунан, DC/AC инвертордон, чыпкалоо элементтеринен жана тармак интерфейсинен турат.
MATLAB/Simulink гибриддик энергия модели кантип курулган?
Изилдөөнүн концептуалдык Simulink архитектурасында күн жана гидроэлектр булактары жалпы AC шина аркылуу бириктирилет. Күн тарабында нурлануу киришинен башталган энергия чынжыры PV массиви, DC/DC өзгөрткүч, DC/AC инвертор, чыпка жана трансформатор аркылуу AC шинага жетет.
Гидроэлектр тарабында гидротурбина-генератор жана козгоо системасы синхрондук машина менен бирге моделденген, чыгыш трансформатор аркылуу ошол эле шинага туташтырылган. Жалпы шина андан кийин тармактык трансформатор аркылуу электр тармагына кошулат.
| Simulink компоненти | Моделдеги функциясы |
|---|---|
| Күн нурлануусу жана температура кириштери | PV өндүрүшүнүн метеорологиялык кириштерин камсыз кылат |
| PV Panel Model | Фотоэлектрдик массивдин электрдик жүрүм-турумун билдирет |
| MPPT Controller | Максималдуу кубат чекитинде же ага жакын иштөөнү көздөйт |
| DC/AC Inverter | PV тарабындагы туруктуу токту AC системасына айландырат |
| Hydropower Data Module / HTG | Гидроэлектр өндүрүшүн жана турбина-генератордун жүрүм-турумун моделдейт |
| Excitation System | Синхрондук генератордун козгоосун жана терминалдык чыңалуусун башкарууну камсыз кылат |
| Grid Interface | Гибриддик чыгышты тышкы AC тармагына туташтырат |
Гидротурбина-генератор модели кантип иштейт?
Гидроэлектр подсистемасында MATLAB/Simulinkтин Hydraulic Turbine and Governor түзүмү колдонулган. Модель сызыктуу эмес гидравликалык турбинанын жүрүм-турумун, дарбазанын абалын же механикалык кубатты жөнгө салган PID негизиндеги governor-ду жана турбина дарбазасын кыймылдаткан сервомотор компоненттерин камтыйт.
Синхрондук генератордун талаа козгоосу өзүнчө Excitation System блогу менен башкарылат. Бул блок терминалдык чыңалуу үчүн чыңалуу жөнгө салгычын жана талаа чыңалуусун түзүүчү DC козгоо моделин камтыйт.
Бир жылдык маалымат эмне үчүн үч секундга кысылган?
Изилдөөдөгү метеорологиялык жана өндүрүш маалымат топтомунун чоңдугуна байланыштуу MATLAB/Simulink дискреттик убакыт симуляциясында бир жылдык эксплуатациялык маалыматтар болжол менен үч секунддук өкүлчүлүктүү симуляция аралыкка кысылган. Бул ыкма реалдуу календардык убакытты үч секундда физикалык түрдө кайра жаратуу дегенди билдирбейт; узак мөөнөттүү кириш катарын Simulink ичинде кыскараак симуляция убакыт масштабына дал келтирүүнү билдирет.
Изилдөөдө ушул кысылган убакыт огунда жылдык нурлануу, температура, кубат жана чыңалуу өзгөрүүлөрү көзөмөлдөнгөн. Ошентип, сезондук кириш профилдери менен өзгөрткүч жана тармак динамикасы бир Simulink ишинде изилденген.
Тармак тарабында кандай башкаруу колдонулат?
PV системасын тармак менен синхрондоштурууда Voltage Source Converter (VSC) жана кош контурлуу башкаруу архитектурасы колдонулган. Биринчи башкаруу контуру DC-link чыңалуусун болжол менен ±250 V айланасында кармоону көздөйт, экинчи контур болсо \(I_d\) жана \(I_q\) тармак тогу компоненттерин жөнгө салат. Булакта \(I_q=0\) тандалып, бирдиктик кубат коэффициентине багытталган иш режими максат кылынган.
PWM ыкмасы менен башкарылган системанын үлгү алуу аралыгы 100 микросекунда деп берилген. Башында гармоникалык бурмалоону азайтуу үчүн конденсатордук батарея жана чыпкалоо стратегиялары да моделге киргизилген.
Гармоникалык бурмалоо эмне үчүн маанилүү болуп калат?
Симуляциянын алгачкы тармак конфигурацияларында PV, күч электроникасынын өзгөрткүчү жана берүү линиясынын өз ара таасиринен чыңалуу жана ток толкун формаларында байкаларлык гармоникалык бурмалоолор болгон. Булакта бурмалоо өзгөчө болжол менен 1,5 секунддан кийин дагы даана көрүнгөнү айтылат.
Берүү линиясынын жана feeder узундуктары өзгөртүлүп, кийинки модель сыналган. Линиялар 1 km жана 2 km деңгээлине келтирилген жаңыланган түзүмдө толкун формалары жакшыраак болгондугу билдирилген. Акыркы моделде чыпка компоненттери да өзгөртүлүп, булак RLC чыпкасы алынып салынган учурда да чыңалуунун тазараак толкун формасы алынганын билдирет.
Бул жыйынтык система бардык мүмкүн болгон тармактарда чыпкасыз иштей алат дегенди билдирбейт. Изилдөөдөгү натыйжа белгилүү Simulink тармак параметрлери, башкаруу жөндөөлөрү жана каралган сценарийлер үчүн алынган.
PV модели реалдуу өндүрүш менен салыштырылганбы?
Ооба. Изилдөөдө MATLAB/Simulink PV өндүрүш модели Денизлинин жанында иштеген тармакка туташкан күн станциясынын реалдуу өндүрүш маалыматтары менен салыштырылып, болжол менен %86 корреляция алынганы билдирилген.
Бул салыштыруу модель бирдей шарттарда реалдуу энергия профилин белгилүү деңгээлде ээрчий турганын көрсөтөт. Бирок %86 корреляция түздөн-түз %86 абсолюттук тактык дегенди билдирбейт; изилдөө узак мөөнөттүү панелдин деградациясы, булгануу, экстремалдык аба ырайы жана метеорологиялык белгисиздик жыйынтыктарга таасир этерин да ачык белгилейт.
Экономикалык алкак кантип түзүлгөн?
Изилдөөдө азыркы гидроэлектр станциясынын болжол менен 4,6 миллион USD жүзөгө ашкан инвестициялык чыгымы sunk cost катары кабыл алынган. PV инвестициялык чыгымы болжол менен 750.000 USD/MW, экономикалык мөөнөт 25 жыл жана электр энергиясын сатуу баасы 73 USD/MWh деп алынган.
Макаланын кыскача мазмунунда сунушталган система үчүн болжол менен 3,3 миллион USD баштапкы инвестиция жана 150.000 USD жылдык эксплуатациялык чыгым билдирилет; гибриддик системанын деңгээлдештирилген энергия наркы (LCOE) 0,02685 USD/kWh деп берилген.
4,375 MW PV кубаттуулугу менен 750.000 USD/MW кабыл алуусунун көбөйтүндүсү болжол менен 3,28 миллион USD болгондуктан, кыскача мазмундагы 3,3 миллион USD мааниси PV кошумча инвестициясына абдан жакын көрүнөт. Ошентсе да, булак кыскача мазмунда муну “total initial investment cost” деп атайт. Азыркы HES чыгымы метод бөлүмүндө sunk cost катары өзүнчө каралгандыктан бул терминологиялык айырма үнсүз түрдө кайра чечмеленген эмес.
Түркия жагынан эмне үчүн көңүл бурууга арзыйт?
Бул изилдөө жалпы дүйнөлүк модель ордуна түздөн-түз Түркиядагы азыркы гидроэлектр объектинин негизинде жүргүзүлгөн. Ошондуктан, айрыкча кубаттуулук коэффициенти төмөн иштеген, сугат режимине көз каранды же канал/суу сактагыч беттерине PV орнотулушу мүмкүн болгон гидроэлектр объекттерди гибриддештирүү жагынан жергиликтүү инженердик мисал берет.
Бирок Денизли мисалындагы 3,55 MW же 4,375 MW оптималдуу PV маанилерин башка HESке түз колдонууга болбойт. Суу режими, трансформатор кубаттуулугу, метеорология, жеткиликтүү аянт, айыл чарбадагы суу колдонуу, экономикалык баалар жана тармак түзүмү өзгөргөндө оптималдаштырууну кайра жүргүзүү керек.
Изилдөө эмнени айтат жана эмнени айтпайт?
Изилдөө колдогон жыйынтыктар
- Денизлидеги азыркы 3,065 MW HES үчүн PV интеграциясын MATLAB негизиндеги итерациялык алгоритм менен өлчөмдөөгө болот.
- Сактагычсыз учурда булакта оптималдуу PV кубаттуулугу 3,55 MW деп аныкталган.
- Болжол менен эки сааттык гидроэлектр өндүрүшүнө туура келген чектелген суу сактагыч колдонулганда оптималдуу PV кубаттуулугу 4,375 MW-ка өсөт.
- Гибриддик системанын кубаттуулук коэффициенти моделде азыркы HESке салыштырмалуу жогорулайт.
- PV жана гидроэлектр өндүрүшүнүн күнүмдүк жана сезондук толуктоочулугу жалпы энергия профилин тең салмактуураак кыла алат.
- MATLAB/Simulink модели PV, гидроэлектр, өзгөрткүч жана тармак динамикасын чогуу баалоого мүмкүндүк берген.
- PV модели каралган реалдуу өндүрүш маалыматтары менен болжол менен %86 корреляция көрсөткөнү билдирилген.
Изилдөө далилдебеген жыйынтыктар
- 4,375 MW PV кубаттуулугу Түркиядагы бардык 3 MW класстагы HESтер үчүн оптималдуу эмес.
- Изилдөө бардык гидрологиялык жылдарда бирдей өндүрүштү же экономикалык натыйжаны кепилдебейт.
- LCOE мааниси келечектеги валюта курсу, PV чыгымы, электр баасы же жөнгө салуу өзгөрүүлөрүнөн көз карандысыз универсалдуу чыгым эмес.
- Simulinkтеги тармак туруктуулугу боюнча жыйынтык реалдуу тармактагы бардык бузулуучу окуялар талаа сыноосу менен тастыкталган дегенди билдирбейт.
- Акыркы конфигурацияда чыпкасыз жакшы толкун формасы алынганы бардык реалдуу гибриддик станциялар тышкы чыпкалоосуз коопсуз иштей аларын көрсөтпөйт.
- Бир жылдык маалыматты үч секундга кысуу реалдуу системанын бир жылдык физикалык динамикасы үч секундда бирден-бир дал келтирилип берилген дегенди билдирбейт.
Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары
Негизги оптималдаштыруу божомолдору
| Параметр | Изилдөөдө колдонулган кабыл алуу |
|---|---|
| Экономикалык мөөнөт | 25 жыл |
| PV кубаттуулук кадамы | 25 kW |
| Максималдуу гибриддик PV кубаттуулугу | 10 MW |
| Тармакка сааттык кубат чеги | 3,065 MW |
| PV инвестициясынын бирдиктик чыгымы | Болжол менен 750.000 USD/MW |
| Азыркы HESтин жүзөгө ашкан чыгымы | 4,6 миллион USD; sunk cost катары каралган |
| Электр энергиясын сатуу баасы | 73 USD/MWh |
| Сактагыч көлөмү | Болжол менен 85.000 m³ |
| Сактагычтын толук кубаттагы HESке эквиваленти | Болжол менен 2 саат |
Гидроэлектр өндүрүшүнүн физикалык туюнтмасы
Изилдөөдө гидроэлектр кубат өндүрүшү классикалык гидравликалык кубат теңдемеси менен берилет:
\[ P_{\mathrm{storage}}=\rho_w g\dot{Q}H\eta_{\mathrm{tur}} \]
Бул жерде \(\rho_w=1000\,\mathrm{kg/m^3}\) суунун тыгыздыгын, \(g=9,81\,\mathrm{m/s^2}\) тартылуу ылдамдануусун, \(\dot{Q}\) көлөмдүк агымды, \(H\) напор бийиктигин жана \(\eta_{\mathrm{tur}}\) турбинанын пайдалуулук коэффициентин билдирет.
Экономикалык көрсөткүч: LCOE
Булакта деңгээлдештирилген энергия наркы төмөнкүдөй берилет:
\[ LCOE= \frac{ \left( \frac{r(1+r)^n}{(1+r)^n-1} \right)C +C_{O\&M} -C_{CO_2} }{E_t} \]
Бул жерде \(r\) дисконт ченин, \(n\) экономикалык мөөнөттү, \(C\) инвестициялык чыгымды, \(C_{O\&M}\) эксплуатация жана тейлөө чыгымын, \(C_{CO_2}\) экологиялык чыгым компонентин жана \(E_t\) энергия өндүрүшүн билдирет.
Негизги кубаттуулук жыйынтыктары
| Көрсөткүч | Жыйынтык |
|---|---|
| Азыркы гидроэлектр кубаттуулугу | 3,065 MW |
| Сактагычсыз оптималдуу PV | 3,55 MW |
| Чектелген сактагычтуу оптималдуу PV | 4,375 MW |
| Сактагычтан улам PV кубаттуулугунун өсүшү | Болжол менен %23 |
| Азыркы HES кубаттуулук коэффициенти | Болжол менен %14,7 |
| Сактагычсыз гибриддик кубаттуулук коэффициенти | Болжол менен %34,5 |
| Сактагычтуу гибриддик кубаттуулук коэффициенти | Болжол менен %39,1 |
Кыскача мазмунда билдирилген экономикалык жыйынтыктар
| Көрсөткүч | Булакта билдирилген маани |
|---|---|
| Максатталган жылдык электр жүгү | Болжол менен 10.500 MWh |
| Баштапкы инвестициялык чыгым | Болжол менен 3,3 миллион USD |
| Жылдык эксплуатациялык чыгым | Болжол менен 150.000 USD |
| LCOE | 0,02685 USD/kWh |
PV модели жана текшерүү
PV подсистемасында өзгөрмө нурлануу жана температура профилдери колдонулуп, I–V жана P–V ийри сызыктары аркылуу фотоэлектрдик модулдун электрдик жүрүм-туруму көзөмөлдөнгөн. Изилдөөнүн Simulink компонентинин сүрөттөмөсүндө SunPower SPR-305-WHT монокристалл PV модулу колдонулганы көрсөтүлөт.
| SunPower SPR-305-WHT параметри | Булакта берилген маани |
|---|---|
| Ачык чынжыр чыңалуусу, Voc | 64,2 V |
| Кыска туташуу тогу, Isc | 5,96 A |
| Максималдуу кубат чыңалуусу, Vmp | 54,7 V |
| Максималдуу кубат тогу, Imp | 5,58 A |
| Voc температура коэффициенти | -0,177 V/°C |
| Isc температура коэффициенти | 0,003516 A/°C |
| Vmp температура коэффициенти | -0,186 V/°C |
| Imp температура коэффициенти | -0,00212 A/°C |
Модель өндүрүшүн жакын жердеги реалдуу күн станциясынын маалыматтары менен салыштырганда болжол менен %86 корреляция билдирилген. Булакта реалдуу объект менен салыштырууда Yingli Solar 250 W поликристалл панелдери айтылат.
Тармак жана күч электроникасы боюнча жыйынтыктар
Изилдөөдө VSC негизиндеги тармакка кошулуунун ар кандай конфигурациялары сыналган жана биринчи моделде олуттуу гармоникалык бурмалоолор байкалган. Линия жана feeder узундуктары 1 km жана 2 kmге өзгөртүлгөндө толкун формалары жакшырганы билдирилет.
Модель ошондой эле 47 MVA, 30 MW жана 2500 MVA деп берилген ар кандай тармак/кубат шарттарында бааланган. Булакка ылайык, жогорку кубат шарттарында өтмө термелүүлөр жана гармоникалык компоненттер айкыныраак болуп, башкаруу жана тармак параметрлериндеги өзгөрүүлөр менен толкун формаларын жакшыртууга мүмкүн болгон.
Белгисиздиктер жана чектөөлөр
- Мисалдык станциянын сактагычы өтө чектелген; болжол менен 85.000 m³ суу болгону болжол менен эки саат толук кубаттагы HES өндүрүшүнө туура келет.
- Гидрологиялык жыйынтыктар жаан-чачындын, агымдын жана сугат практикаларынын жылдар аралык өзгөрмөлүүлүгүнө сезгич.
- 25 kW дискреттик оптималдаштыруу кадамы теориялык жактан эки кадамдын ортосунда калган жакшыраак чечимди өткөрүп жибериши мүмкүн.
- PV модели өндүрүүчүнүн маалымат баракчаларына жана метеорологиялык кириштерге негизделет; узак мөөнөттүү деградацияны, булганууну жана экстремалдык аба ырайы окуяларын толук чагылдырбайт.
- Тармак чектөөлөрү негизинен трансформатор чеги аркылуу каралган; келечектеги curtailment жана жөнгө салуучу өзгөрүүлөрдүн баары моделденген эмес.
- Экономикалык жыйынтыктар PV чыгымына, инфляцияга, валюта курсуна, электр энергиясын сатуу баасына жана келечектеги колдоо механизмдерине сезгич.
- Жыйынтыктар орточо шарттардагы пландоо модели катары бааланууга тийиш; бул келечектеги өндүрүштүн так божомолу эмес.
Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү
Толук оригиналдуу изилдөө аталышы: Design and simulation of integrated solar-hydroelectric systems: Complementary renewable profiles and MATLAB/Simulink-based analysis
Автор: M. Fatih Saltuk.
Жооптуу автор: M. Fatih Saltuk.
Мекеме: Development and Investment Bank of Türkiye, İstanbul, Türkiye.
ORCID: 0000-0002-7914-8838.
Булак түрү: Рецензияланган изилдөө макаласы; MATLAB/Simulink негизиндеги энергетикалык системаны моделдөө, оптималдаштыруу жана бир объект боюнча мисалдык изилдөө.
Журнал: International Journal of Energy Studies.
Жыл / том / сан / беттер: 2026; 11(1): 207–254.
DOI: 10.58559/ijes.1812948.
Жөнөтүлгөн: 29 октябрь 2025.
Ревизия: 6 январь 2026.
Кабыл алынган: 11 январь 2026.
Жарыяланган күнү: 17 март 2026.
Рецензия статусу: International Journal of Energy Studies журналынын жарыялоо саясаты жарыяланган бардык макалалар рецензиядан өтөрүн жана жарыялоо үчүн кеминде эки оң рецензенттик корутунду талап кылынарын белгилейт. Бул изилдөө жарыяланган журналдык макала болуп саналат.
Этика комитети: Автор изилдөөнү жүргүзүү үчүн этика комитетинин жана/же атайын укуктук уруксаттын талап кылынышын шарттаган элемент жок экенин билдирген.
Автордук салым: M. Fatih Saltuk изилдөөнүн концептуалдаштырылышына жана дизайнына салым кошуп, аналитикалык операцияларды жана салыштырма анализди жүргүзгөн.
Кызыкчылыктардын кагылышы: Булакта кызыкчылыктардын кагылышы жок экени билдирилген.
Негизги ыкма: Азыркы 3,065 MW дарыя тибиндеги гидроэлектр объектине кошула турган PV кубаттуулугунун пайда/чыгым катышын максималдаштырган MATLAB негизиндеги итерациялык оптималдаштыруу; андан кийин MATLAB/Simulink менен PV, гидроэлектр, MPPT, VSC жана тармак динамикасын моделдөө.
Маалымат булактары: Узак мөөнөттүү гидрологиялык маалыматтар, станциянын өндүрүш жазуулары, метеорологиялык станция маалыматтары, NASA булактуу күн нурлануусу маалыматтары жана өндүрүүчүнүн PV маалымат баракчалары.
Булак ичиндеги карама-каршылык 1 — HESтин жылдык өндүрүшү: 1-таблица азыркы гидроэлектр объект үчүн жылына 3.945.000 kWh өндүрүш жана %14,7 кубаттуулукту пайдалануу коэффициентин берет. Дароо кийинки текст болсо узак мөөнөттүү өндүрүштү болжол менен 5.600 MWh деп сүрөттөп, аны ошол эле %14,7 катышы менен байланыштырат. 3,065 MW орнотулган кубаттуулук үчүн бул эки өндүрүш мааниси бирдей кубаттуулук коэффициентин билдирбегендиктен, булак ичинде карама-каршылык бар. Маанилер үнсүз түрдө бириктирилген эмес.
Булак ичиндеги карама-каршылык 2 — оптималдаштыруу кадамы: Сактагычсыз 3,55 MW PV жыйынтыгы метод/жыйынтык бөлүмүндө 142-кадам менен, сактагычтуу 4,375 MW жыйынтык болсо 175-кадам менен байланыштырылган. Кийинки бир абзацта сактагычсыз 3,55 MW жаңылыш түрдө 175-кадам деп жазылган. Булактын 25 kW/кадам аныктамасына ылайык 3,55 MW / 0,025 MW = 142 жана 4,375 MW / 0,025 MW = 175 болгондуктан, макаладагы бул карама-каршылык ачык түрдө сакталган.
Булак ичиндеги карама-каршылык 3 — PV панели: Божомолдор бөлүмүндө “Yingli Solar 250 Watt PV module data sheet” күн параметри катары көрсөтүлгөнү менен, кеңири MATLAB/Simulink PV модели бөлүмүндө SunPower SPR-305-WHT модулу колдонулганы айтылат. Башка бөлүмдө Yingli 250 W панелдери жакын жердеги реалдуу станция маалыматтары менен текшерүүнүн алкагында айтылат. Булактын бул ар түрдүү билдирүүлөрү бир панелдик модель катары бириктирилген эмес.
Булак ичиндеги техникалык эскертүү — RL чынжыры: MPPT/VSC сүрөттөмөсүндө RL чынжыры үчүн R = 0,005 Ω жана L = 5000 H деп жазылган. Индуктивдүүлүк мааниси булактагы ыктымал жазуу катасы болсо да, оригиналдуу изилдөөдө ушундай берилгендиктен оңдолгон эмес.
Экономикалык терминология боюнча эскертүү: Кыскача мазмунда болжол менен 3,3 миллион USD “total initial investment cost” деп билдирилет. Метод бөлүмүндө азыркы HESтин 4,6 миллион USD жүзөгө ашкан чыгымы sunk cost, ал эми PV чыгымы болжол менен 750.000 USD/MW деп кабыл алынган. 4,375 MW × 750.000 USD/MW болжол менен 3,28 миллион USDге туура келет. Ошондуктан булактагы “жалпы баштапкы инвестиция” терминологиясы өзүнчө кайра чечмеленген эмес.
Илимий мазмундун чеги: Бул Verianla текстиндеги физикалык модель, сандык маанилер, сценарийлер, экономикалык божомолдор, оптималдаштыруу жыйынтыктары жана MATLAB/Simulink табылгалары каралган изилдөөгө гана негизделет. Сырткы текшерүү DOI, жарыялоо датасы, журналдын идентификациясы жана рецензия саясатын библиографиялык текшерүү үчүн гана колдонулган.
Негизги чечмелөө чеги: Жыйынтыктар Денизлидеги конкреттүү 3,065 MW гидроэлектр объектинин гидрологиялык, метеорологиялык, экономикалык жана тармактык чектөөлөрүнө негизделген мисалдык изилдөө болуп саналат. Оптималдуу PV кубаттуулугу, LCOE, кубаттуулук коэффициенти же тармактын жүрүм-туруму башка объекттерге түздөн-түз жалпыланбашы керек.

Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген