Utafiti huu unachunguza jinsi kituo kilichopo cha kuzalisha umeme kwa nguvu za maji nchini Türkiye kinavyoweza kuunganishwa na uzalishaji wa umeme wa jua wa fotovoltaiki ili kubainisha ukubwa unaofaa wa mfumo mseto wa jua-hidroelektriki na jinsi mfumo huo unavyoweza kuigwa katika mazingira ya MATLAB/Simulink. Kituo kilichopo cha hidroelektriki chenye uwezo uliosimikwa wa 3,065 MW kilichopo Denizli kimetumika kama kisa cha uchunguzi; uwezo uliosimikwa wa kituo cha jua umeboreshwa kwa kutumia algoriti ya kurudia ya faida/gharama iliyotengenezwa. Matokeo makuu ya utafiti yanaonyesha kuwa, katika hali ambayo uhifadhi mdogo wa maji unaweza kutumika, muundo unaochanganya 4,375 MW PV na uwezo uliopo wa hidroelektriki wa 3,065 MW umetambuliwa kuwa unaofaa zaidi. Katika hali isiyotumia uhifadhi, uwezo bora wa PV umehesabiwa kuwa 3,55 MW.

Mfano hauchambui tu mizania ya nishati ya mwaka. Ndani ya MATLAB/Simulink, safu za PV, mfumo wa turbine-jenereta ya maji, udhibiti wa MPPT, ubadilishaji wa DC/AC, Voltage Source Converter, transfoma na muunganisho wa gridi vimeigwa kwa pamoja. Wakati uzalishaji wa jua ni mkubwa, lengo ni kupunguza uzalishaji wa hidroelektriki au kuhifadhi maji kwa muda mfupi; wakati uzalishaji wa jua ni mdogo, uzalishaji wa hidroelektriki huwashwa. Utafiti umeripoti kipengele cha uwezo wa mwaka cha takribani %34,5 kwa mfumo mseto usio na uhifadhi, takribani %39,1 kwa muundo wenye uhifadhi mdogo, huku thamani iliyotolewa kwa HES iliyopo ikiwa %14,7. Katika kulinganisha simuleringi ya PV na uzalishaji halisi wa kituo cha jua karibu na Denizli, uwiano wa takribani %86 umeripotiwa. Matokeo yanapaswa kutathminiwa tu katika muktadha wa kituo kilichochunguzwa, dhana, pembejeo za kimeteorolojia na kihidrologia pamoja na makadirio ya kiuchumi; utafiti hauhakikishi uwezo uleule bora au matokeo yale yale ya kiuchumi kwa vituo vyote vya hidroelektriki.

Kwa nini nishati ya jua na hidroelektriki zinazingatiwa pamoja?

Hoja kuu ya kuanzia ya utafiti ni kwamba mabadiliko ya uzalishaji wa jua na hidroelektriki kwa muda yanaweza kukamilishana. Katika hali za Türkiye, uzalishaji wa hidroelektriki huimarika katika vipindi vya mvua, hasa wakati uingiaji wa maji ni mkubwa, huku uzalishaji wa jua ukikaribia kiwango cha juu katika vipindi vikavu na vyenye jua vya majira ya kiangazi. Kwa hivyo, wakati uzalishaji wa kihidrologia unapungua, uzalishaji wa PV unaweza kuongezeka; wakati wa usiku bila jua au katika hali ya mionzi ya chini, uzalishaji wa hidroelektriki unaweza kuunga mkono wasifu wa nishati wa mfumo.

Ukamilishanaji huu si wa msimu pekee. Ikiwa katika saa za mchana ambapo uzalishaji wa jua ni mkubwa uzalishaji wa kituo cha hidroelektriki unaweza kupunguzwa au maji yakahifadhiwa ndani ya uwezo mdogo uliopo wa uhifadhi, nishati ya hidroelektriki inaweza kuhamishwa hadi saa za baadaye ambapo uzalishaji wa jua unapungua. Muundo mseto ambao utafiti unauita “Solar-Hydroelectric Energy” au SHE umejengwa juu ya mantiki hii ya usimamizi wa nishati.

Kisa cha uchunguzi kinategemea kituo gani?

Kituo cha kisa katika utafiti ni kituo cha hidroelektriki cha aina ya run-of-river kilichopo Denizli na kinachofanya kazi kwa uhusiano na mfereji wa umwagiliaji. Uwezo uliosimikwa wa kituo na kikomo cha nguvu cha transfoma vimetolewa kwa thamani ileile, 3,065 MW. Urefu wa mfereji ni mita 7.500, upana wake ni mita 10,2, na kichwa cha maji cha kituo ni mita 23,62.

Kituo cha hidroelektriki kinategemea mfumo wa umwagiliaji. Katika msimu wa umwagiliaji, uzalishaji wa umeme hupunguzwa kwa sababu maji hutumika kwa madhumuni ya kilimo. Chanzo kinaeleza kuwa mfereji unaweza kuhifadhi takribani 85.000 m³ za maji na kwamba kiasi hiki hutoa unyumbufu wa usimamizi wa nishati unaotosha kuendesha kituo cha hidroelektriki kwa uwezo kamili kwa takribani saa mbili.

Uwezo bora wa PV unaamuliwaje?

Algoriti ya uboreshaji iliyotengenezwa katika utafiti hupitia kwa kurudia uwiano wa faida/gharama kati ya uzalishaji wa jumla na gharama ya jumla. Uzalishaji wa hidroelektriki huchukuliwa kutoka data za kituo kilichopo, huku uzalishaji wa jua ukihesabiwa kama kazi ya uwezo unaobadilika wa PV.

Uzalishaji wa jumla wa nishati:

\[ G(x)=G_{\mathrm{hyd}}+G_{\mathrm{sol}}(x) \]

Gharama ya jumla ya mfumo:

\[ C(x)=C_{\mathrm{hyd}}+C_{\mathrm{sol}}(x) \]

Faida inayotokana na mauzo ya umeme:

\[ B(x)=G(x)\,P \]

na uwiano wa faida/gharama unaotumiwa na algoriti:

\[ Loop(x)=\frac{B(x)}{C(x)} \]

hufafanuliwa kwa namna hii. Uwezo bora wa PV ni katika nukta ambapo uwiano huu unakuwa wa juu zaidi:

\[ F_{\mathrm{optimum}}(x)=\max\left[Loop(x)\right] \]

Katika chanzo, uwezo wa PV umeongezwa kwa hatua za 25 kW na hali tofauti zimechunguzwa. Imeripotiwa kuwa uwezo wa PV wa 3,55 MW ni bora katika hali isiyo na uhifadhi, huku uwezo wa PV wa 4,375 MW ukiwa bora wakati uhifadhi mdogo wa maji umejumuishwa katika algoriti ya usimamizi.

Kwa nini uhifadhi huongeza uwezo bora wa jua?

Katika hali isiyo na uhifadhi, kituo cha hidroelektriki hulazimika kwa kiasi kikubwa kutumia maji yanayoingia wakati huo huo yanapopatikana. Uzalishaji wa jua na hidroelektriki unapokuwa mkubwa kwa wakati mmoja, kikomo cha uhamishaji wa 3,065 MW kwenda gridi hupunguza nafasi ya kutumia vyanzo hivi viwili kwa pamoja.

Uhifadhi mdogo wa takribani 85.000 m³ unapoongezwa kwenye mfumo, sehemu ya uzalishaji wa hidroelektriki inaweza kuhamishwa hadi saa ambazo jua ni dogo. Unyumbufu huu hufungua nafasi kwa usakinishaji mkubwa zaidi wa PV. Katika uboreshaji wa utafiti, uwezo wa PV umeongezeka kutoka 3,55 MW hadi 4,375 MW; chanzo kinaripoti ongezeko hili kuwa takribani %23.

Uzalishaji wa fotovoltaiki unaigwaje?

Katika utafiti, uzalishaji wa nishati ya PV unaelezwa kwa mfano unaojumuisha athari ya mionzi ya jua na halijoto ya seli:

\[ E_{PV}=P_{STC} \left[1+\beta_p(T_{cell}-T_{STC})\right] \frac{H_t}{H_{STC}} \]

Hapa \(P_{STC}\) inawakilisha nguvu ya paneli katika hali za kawaida za majaribio, \(\beta_p\) mgawo wa halijoto, \(T_{cell}\) halijoto halisi ya seli wakati wa uendeshaji, \(T_{STC}\) halijoto ya kawaida ya majaribio, na \(H_t/H_{STC}\) uwiano wa mionzi halisi dhidi ya mionzi ya kawaida.

Katika mfano wa MATLAB/Simulink, mionzi ya jua na halijoto ya mazingira hutumika kama pembejeo zinazobadilika kwa mwaka. Katika simuleringi, sifa za I–V na P–V zimeundwa kutoka vitalu vilivyochaguliwa vya PV, na nukta ya nguvu ya juu pia imetathminiwa kupitia mikunjo hii.

Udhibiti wa MPPT hufanya nini?

Ili mfumo wa PV ufanye kazi karibu na nukta ya nguvu ya juu chini ya hali zinazobadilika za mionzi na halijoto, Incremental Conductance with Integral Regulator mbinu ya MPPT imetumika. Kidhibiti cha MPPT hubadilisha nukta ya uendeshaji ya safu ya PV ili kuleta nguvu inayoweza kupatikana kutoka kwenye paneli karibu na kiwango cha juu.

Mfumo mdogo wa PV uliochaguliwa katika utafiti unajumuisha safu ya PV, kigeuzi cha DC/DC, udhibiti wa MPPT, inverter ya DC/AC, vipengele vya uchujaji na kiolesura cha gridi.

Mfano mseto wa nishati wa MATLAB/Simulink umeundwaje?

Katika usanifu wa dhana wa Simulink wa utafiti, vyanzo vya jua na hidroelektriki vinaunganishwa kupitia basi la pamoja la AC. Upande wa jua, mnyororo wa nishati unaoanzia kwenye pembejeo ya mionzi hupitia safu ya PV, kigeuzi cha DC/DC, inverter ya DC/AC, kichujio na transfoma hadi kwenye basi la AC.

Upande wa hidroelektriki, turbine-jenereta ya maji na mfumo wa excitation vimeigwa pamoja na mashine sawia, na pato limeunganishwa na basi hilohilo kupitia transfoma. Basi la pamoja kisha huunganishwa na gridi ya umeme kupitia transfoma ya gridi.

Mfano wa turbine-jenereta ya maji hufanyaje kazi?

Katika mfumo mdogo wa hidroelektriki, muundo wa Hydraulic Turbine and Governor wa MATLAB/Simulink umetumika. Mfano unajumuisha tabia isiyo ya mstari ya turbine ya maji, governor ya PID inayodhibiti nafasi ya lango au nguvu ya kimitambo, pamoja na vipengele vya servomotor vinavyohamisha lango la turbine.

Excitation ya uga wa jenereta sawia inadhibitiwa kwa kutumia kizuizi tofauti cha Excitation System. Kizuizi hiki kinajumuisha kidhibiti cha voltage ya terminal na mfano wa excitation ya DC unaozalisha voltage ya uga.

Kwa nini data ya mwaka mmoja imebanwa hadi sekunde tatu?

Kwa sababu ya ukubwa wa seti ya data ya kimeteorolojia na uzalishaji katika utafiti, data ya uendeshaji ya mwaka mmoja imebanwa hadi kipindi wakilishi cha simuleringi cha takribani sekunde tatu katika simuleringi ya muda-discrete ya MATLAB/Simulink. Mbinu hii haimaanishi kwamba muda halisi wa kalenda umeundwa upya kimwili ndani ya sekunde tatu; bali mlolongo wa pembejeo wa muda mrefu umewekwa kwenye kipimo kifupi zaidi cha muda wa simuleringi ndani ya Simulink.

Katika utafiti, mabadiliko ya mwaka ya mionzi, halijoto, nguvu na voltage yamefuatiliwa kwenye mhimili huu wa muda uliobanwa. Kwa njia hii, wasifu wa pembejeo za misimu pamoja na mienendo ya kigeuzi na gridi zimechunguzwa katika utekelezaji mmoja wa Simulink.

Ni udhibiti gani unaotumika upande wa gridi?

Katika kusawazisha mfumo wa PV na gridi, Voltage Source Converter (VSC) na usanifu wa udhibiti wa vitanzi viwili vimetumika. Kitanzi cha kwanza kinalenga kuweka voltage ya DC-link karibu na ±250 V, huku kitanzi cha pili kikidhibiti vipengele vya mkondo wa gridi \(I_d\) na \(I_q\). Katika chanzo, \(I_q=0\) imechaguliwa ili kulenga uendeshaji wa kipengele cha nguvu cha umoja.

Muda wa sampuli wa mfumo unaodhibitiwa kwa mbinu ya PWM umetolewa kuwa mikroseunde 100. Mwanzoni, benki ya capacitor na mikakati ya uchujaji pia imejumuishwa katika mfano ili kupunguza upotoshaji wa harmonic.

Kwa nini upotoshaji wa harmonic unakuwa muhimu?

Katika usanidi wa awali wa gridi katika simuleringi, upotoshaji mkubwa wa harmonic umeonekana katika maumbo ya mawimbi ya voltage na mkondo kutokana na mwingiliano kati ya PV, kigeuzi cha nguvu za kielektroniki na laini ya usafirishaji. Chanzo kinaeleza kuwa upotoshaji huwa dhahiri zaidi hasa baada ya takribani sekunde 1,5.

Mfano unaofuata umejaribiwa kwa kubadilisha urefu wa laini ya usafirishaji na feeder. Katika muundo uliosasishwa ambapo laini zimewekwa katika viwango vya 1 km na 2 km, maumbo ya mawimbi yameripotiwa kuwa laini zaidi. Katika mfano wa mwisho, vipengele vya kichujio pia vimebadilishwa na chanzo kinaripoti kuwa hata baada ya kuondoa kichujio cha RLC, umbo safi zaidi la wimbi la voltage limepatikana.

Matokeo haya hayamaanishi kuwa mfumo unaweza kufanya kazi bila kichujio katika gridi zote zinazowezekana. Matokeo ya utafiti yamepatikana kwa vigezo maalum vya gridi ya Simulink, mipangilio ya udhibiti na hali zilizochunguzwa.

Je, mfano wa PV umelinganishwa na uzalishaji halisi?

Ndiyo. Katika utafiti, mfano wa uzalishaji wa PV wa MATLAB/Simulink umelinganishwa na data halisi ya uzalishaji ya kituo cha jua kilichounganishwa na gridi karibu na Denizli, na takribani uwiano wa %86 umeripotiwa kupatikana.

Ulinganisho huu unaonyesha kuwa mfano hufuata kwa kiwango fulani wasifu halisi wa nishati chini ya hali zilezile. Hata hivyo, uwiano wa %86 haumaanishi moja kwa moja usahihi kamili wa %86; utafiti pia unasema wazi kwamba uchakavu wa muda mrefu wa paneli, uchafu, hali kali za hewa na kutokuwa na uhakika wa kimeteorolojia vinaweza kuathiri matokeo.

Mfumo wa kiuchumi umeundwaje?

Katika utafiti, gharama halisi ya uwekezaji ya takribani 4,6 milioni USD ya kituo kilichopo cha hidroelektriki imechukuliwa kama sunk cost Gharama ya uwekezaji wa PV imekadiriwa kuwa takribani 750.000 USD/MW, muda wa maisha ya kiuchumi miaka 25, na bei ya mauzo ya umeme 73 USD/MWh.

Katika muhtasari wa makala, kwa mfumo uliopendekezwa umeripotiwa uwekezaji wa awali wa takribani 3,3 milioni USD na gharama ya uendeshaji ya mwaka ya 150.000 USD; gharama iliyosawazishwa ya nishati ya mfumo mseto (LCOE) 0,02685 USD/kWh imetolewa kuwa hivyo.

Kwa kuwa kuzidisha uwezo wa PV wa 4,375 MW kwa makadirio ya 750.000 USD/MW kunatoa takribani 3,28 milioni USD, thamani ya 3,3 milioni USD katika muhtasari inaonekana kuwa karibu sana na uwekezaji wa ziada wa PV. Hata hivyo, chanzo kinaiita katika muhtasari “total initial investment cost”. Kwa kuwa gharama ya HES iliyopo imeshughulikiwa tofauti kama sunk cost katika sehemu ya mbinu, tofauti hii ya istilahi haijatafsiriwa upya kimyakimya.

Kwa nini hili linavutia kwa mtazamo wa Türkiye?

Badala ya kutumia mfano wa jumla wa dunia, utafiti huu umefanywa moja kwa moja kwa kutumia kituo kilichopo cha hidroelektriki nchini Türkiye. Kwa hiyo, hasa katika muktadha wa kubadilisha kuwa mifumo mseto vituo vya hidroelektriki vinavyofanya kazi kwa kipengele kidogo cha uwezo, vinavyotegemea ratiba za umwagiliaji au ambavyo PV inaweza kusimikwa kwenye nyuso za mfereji/hifadhi, utafiti unatoa mfano wa kihandisi wa ndani.

Hata hivyo, thamani bora za PV za 3,55 MW au 4,375 MW katika mfano wa Denizli haziwezi kutumika moja kwa moja kwa HES nyingine. Mfumo wa maji, uwezo wa transfoma, hali ya hewa, eneo linalopatikana, matumizi ya maji ya kilimo, bei za kiuchumi na muundo wa gridi vikibadilika, uboreshaji lazima ufanywe tena.

Utafiti unasema nini na hausemi nini?

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Kwa HES iliyopo ya 3,065 MW huko Denizli, ujumuishaji wa PV unaweza kupimwa ukubwa kwa kutumia algoriti ya kurudia ya MATLAB.
• Katika hali isiyo na uhifadhi, uwezo bora wa PV umetambuliwa katika chanzo kuwa 3,55 MW.
• Uhifadhi mdogo wa maji unaolingana na takribani saa mbili za uzalishaji wa hidroelektriki unapotumika, uwezo bora wa PV huongezeka hadi 4,375 MW.
• Kipengele cha uwezo wa mfumo mseto huongezeka katika mfano ikilinganishwa na HES iliyopo.
• Ukamilishanaji wa kila siku na wa misimu kati ya uzalishaji wa PV na hidroelektriki unaweza kufanya wasifu wa jumla wa nishati uwe wenye uwiano zaidi.
• Mfano wa MATLAB/Simulink umewezesha tathmini ya pamoja ya mienendo ya PV, hidroelektriki, kigeuzi na gridi.
• Imeripotiwa kuwa mfano wa PV umeonyesha takribani uwiano wa %86 na data halisi ya uzalishaji iliyochunguzwa.

Matokeo ambayo utafiti haujathibitisha

• Uwezo wa PV wa 4,375 MW si bora kwa HES zote za daraja la 3 MW nchini Türkiye.
• Utafiti hauhakikishi uzalishaji au matokeo yale yale ya kiuchumi katika miaka yote ya kihidrologia.
• Thamani ya LCOE si gharama ya jumla isiyotegemea kiwango cha ubadilishaji wa fedha cha baadaye, gharama ya PV, bei ya umeme au mabadiliko ya kanuni.
• Matokeo ya uthabiti wa gridi katika Simulink hayamaanishi kuwa matukio yote ya usumbufu katika gridi halisi yamethibitishwa kwa majaribio ya eneo.
• Kupatikana kwa umbo zuri la wimbi bila kichujio katika usanidi wa mwisho hakuonyeshi kwamba vituo vyote halisi vya mseto vinaweza kufanya kazi kwa usalama bila uchujaji wa nje.
• Kubana data ya mwaka mmoja hadi sekunde tatu hakumaanishi kwamba mienendo ya kimwili ya mwaka mmoja ya mfumo halisi imewakilishwa moja kwa moja ndani ya sekunde tatu.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Makadirio ya msingi ya uboreshaji

Usemi wa kimwili wa uzalishaji wa hidroelektriki

Katika utafiti, uzalishaji wa nguvu ya hidroelektriki unaelezwa kwa uhusiano wa kawaida wa nguvu ya majimaji:

\[ P_{\mathrm{storage}}=\rho_w g\dot{Q}H\eta_{\mathrm{tur}} \]

Hapa \(\rho_w=1000\,\mathrm{kg/m^3}\) inawakilisha msongamano wa maji, \(g=9,81\,\mathrm{m/s^2}\) kasi ya mvuto, \(\dot{Q}\) kiwango cha mtiririko wa ujazo, \(H\) kichwa cha maji na \(\eta_{\mathrm{tur}}\) ufanisi wa turbine.

Kiashiria cha kiuchumi: LCOE

Katika chanzo, gharama iliyosawazishwa ya nishati imetolewa kwa namna ifuatayo:

\[ LCOE= \frac{ \left( \frac{r(1+r)^n}{(1+r)^n-1} \right)C +C_{O\&M} -C_{CO_2} }{E_t} \]

Hapa \(r\) inawakilisha kiwango cha punguzo, \(n\) muda wa maisha ya kiuchumi, \(C\) gharama ya uwekezaji, \(C_{O\&M}\) gharama ya uendeshaji na matengenezo, \(C_{CO_2}\) sehemu ya gharama ya mazingira na \(E_t\) uzalishaji wa nishati.

Matokeo makuu ya uwezo

Matokeo ya kiuchumi yaliyoripotiwa katika muhtasari

Mfano wa PV na uthibitishaji

Katika mfano mdogo wa PV, wasifu unaobadilika wa mionzi na halijoto umetumika, na tabia ya umeme ya moduli ya fotovoltaiki imefuatiliwa kupitia mikunjo ya I–V na P–V. Maelezo ya kipengele cha Simulink katika utafiti yanaeleza kuwa moduli ya PV ya monokristali SunPower SPR-305-WHT imetumika.

Katika kulinganisha uzalishaji wa mfano na data ya kituo halisi cha jua kilicho karibu, takribani uwiano wa %86 umeripotiwa. Chanzo kinataja paneli za polikristali za Yingli Solar 250 W katika ulinganisho na kituo halisi.

Matokeo ya gridi na elektroniki za nguvu

Katika utafiti, usanidi tofauti wa muunganisho wa gridi unaotegemea VSC umejaribiwa na upotoshaji mkubwa wa harmonic umeonekana katika mfano wa kwanza. Imeripotiwa kuwa maumbo ya mawimbi yaliboreshwa baada ya urefu wa laini na feeder kubadilishwa hadi 1 km na 2 km.

Mfano pia umetathminiwa chini ya hali tofauti za gridi/nguvu zilizotolewa kama 47 MVA, 30 MW na 2500 MVA. Kulingana na chanzo, katika hali za nguvu ya juu, mitikisiko ya mpito na vipengele vya harmonic huwa dhahiri zaidi, huku mabadiliko katika vigezo vya udhibiti na gridi yakiruhusu maumbo ya mawimbi kuboreshwa.

Kutokuwa na uhakika na vikwazo

• Uhifadhi wa kituo cha kisa ni mdogo sana; takribani 85.000 m³ za maji zinalingana na takribani saa mbili tu za uzalishaji wa HES kwa uwezo kamili.
• Matokeo ya kihidrologia ni nyeti kwa tofauti za mwaka hadi mwaka katika mvua, mtiririko na matumizi ya umwagiliaji.
• Hatua ya uboreshaji wa discrete ya 25 kW inaweza kinadharia kukosa suluhisho bora zaidi lililo kati ya hatua mbili.
• Mfano wa PV unategemea karatasi za data za mtengenezaji na pembejeo za kimeteorolojia; hauwakilishi kikamilifu uchakavu wa muda mrefu, uchafu na matukio makali ya hali ya hewa.
• Vikwazo vya gridi vimeshughulikiwa hasa kupitia kikomo cha transfoma; curtailment ya baadaye na mabadiliko yote ya kanuni hayajaigwa.
• Matokeo ya kiuchumi ni nyeti kwa gharama ya PV, mfumuko wa bei, kiwango cha ubadilishaji wa fedha, bei ya mauzo ya umeme na mifumo ya msaada ya baadaye.
• Matokeo yanapaswa kutathminiwa kama mfano wa upangaji chini ya hali za wastani; si utabiri sahihi wa uzalishaji wa baadaye.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la awali la utafiti: Design and simulation of integrated solar-hydroelectric systems: Complementary renewable profiles and MATLAB/Simulink-based analysis

Mwandishi: M. Fatih Saltuk.

Mwandishi wa mawasiliano: M. Fatih Saltuk.

Taasisi: Development and Investment Bank of Türkiye, İstanbul, Türkiye.

ORCID: 0000-0002-7914-8838.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wakaguzi wenza; uigaji na uboreshaji wa mfumo wa nishati kwa msingi wa MATLAB/Simulink na utafiti wa kisa wa kituo kimoja.

Jarida: International Journal of Energy Studies.

Mwaka / juzuu / toleo / kurasa: 2026; 11(1): 207–254.

DOI: 10.58559/ijes.1812948.

Iliwasilishwa: 29 Oktoba 2025.

Marekebisho: 6 Januari 2026.

Ilikubaliwa: 11 Januari 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 17 Machi 2026.

Hali ya mapitio ya wenza: Sera ya uchapishaji ya International Journal of Energy Studies inaeleza kuwa makala zote zilizochapishwa hupitia mapitio ya wenza na kwamba angalau ripoti mbili chanya za wakaguzi zinahitajika ili makala ichapishwe. Utafiti huu ni makala ya jarida iliyochapishwa.

Kamati ya maadili: Mwandishi ameeleza kuwa hakuna kipengele kinachohitaji idhini ya kamati ya maadili na/au ruhusa maalum ya kisheria ili kufanya utafiti huu.

Mchango wa mwandishi: M. Fatih Saltuk alichangia uundaji wa dhana na usanifu wa utafiti, na alifanya taratibu za uchanganuzi pamoja na uchanganuzi linganishi.

Mgongano wa maslahi: Chanzo kimeeleza kuwa hakuna mgongano wa maslahi.

Mbinu kuu: Uboreshaji wa kurudia unaotegemea MATLAB unaoongeza hadi kiwango cha juu uwiano wa faida/gharama wa uwezo wa PV utakaoongezwa kwenye kituo kilichopo cha hidroelektriki cha aina ya run-of-river chenye 3,065 MW; kisha uigaji wa PV, hidroelektriki, MPPT, VSC na mienendo ya gridi kwa MATLAB/Simulink.

Vyanzo vya data: Data za muda mrefu za kihidrologia, rekodi za uzalishaji wa kituo, data za kituo cha hali ya hewa, data za mionzi ya jua kutoka NASA na karatasi za data za PV za mtengenezaji.

Kutofautiana ndani ya chanzo 1 — uzalishaji wa mwaka wa HES: Jedwali 1 linatoa uzalishaji wa mwaka wa 3.945.000 kWh na kiwango cha matumizi ya uwezo cha %14,7 kwa kituo kilichopo cha hidroelektriki. Maandishi yanayofuata mara moja yanaeleza uzalishaji wa muda mrefu kuwa takribani 5.600 MWh na kuuhusisha na kiwango kilekile cha %14,7. Kwa kuwa kwa uwezo uliosimikwa wa 3,065 MW thamani hizi mbili za uzalishaji haziwakilishi kipengele kilekile cha uwezo, kuna kutofautiana ndani ya chanzo. Thamani hizo hazijaunganishwa kimyakimya.

Kutofautiana ndani ya chanzo 2 — hatua ya uboreshaji: Matokeo ya PV ya 3,55 MW bila uhifadhi yamehusishwa na hatua ya 142 katika sehemu ya mbinu/matokeo, huku matokeo ya 4,375 MW yenye uhifadhi yakihusishwa na hatua ya 175. Katika aya inayofuata, 3,55 MW bila uhifadhi imeandikwa kimakosa kuwa hatua ya 175. Kwa mujibu wa ufafanuzi wa chanzo wa 25 kW/hatua, 3,55 MW / 0,025 MW = 142 na 4,375 MW / 0,025 MW = 175; kwa hiyo mgongano huu katika makala umehifadhiwa wazi.

Kutofautiana ndani ya chanzo 3 — paneli ya PV: Katika sehemu ya dhana, “Yingli Solar 250 Watt PV module data sheet” imeelezwa kama kigezo cha jua, ilhali katika sehemu ya kina ya mfano wa PV wa MATLAB/Simulink imeelezwa kuwa moduli ya SunPower SPR-305-WHT imetumika. Katika sehemu nyingine, paneli za Yingli 250 W zinatajwa katika muktadha wa uthibitishaji kwa kutumia data ya kituo halisi kilicho karibu. Kauli hizi tofauti za chanzo hazijaunganishwa kana kwamba ni mfano mmoja wa paneli.

Dokezo la kiufundi ndani ya chanzo — mzunguko wa RL: Katika maelezo ya MPPT/VSC, imeandikwa R = 0,005 Ω na L = 5000 H kwa mzunguko wa RL. Hata kama thamani ya inductance inaweza kuwa kosa la uandishi katika chanzo, haijarekebishwa kwa sababu imewasilishwa hivyo katika utafiti wa asili.

Dokezo la istilahi za kiuchumi: Katika sehemu ya muhtasari, takribani 3,3 milioni USD imeripotiwa kama “total initial investment cost”. Katika sehemu ya mbinu, gharama halisi ya 4,6 milioni USD ya HES iliyopo imechukuliwa kama sunk cost, huku gharama ya PV ikikadiriwa kuwa takribani 750.000 USD/MW. 4,375 MW × 750.000 USD/MW ni takribani 3,28 milioni USD. Kwa hiyo, istilahi ya “jumla ya uwekezaji wa awali” katika chanzo haijatafsiriwa upya kando.

Kikomo cha maudhui ya kisayansi: Mfano wa kimwili, thamani za nambari, hali, dhana za kiuchumi, matokeo ya uboreshaji na matokeo ya MATLAB/Simulink katika maandishi haya ya Verianla yanategemea tu utafiti uliopitiwa. Ukaguzi wa nje umetumika tu kwa uthibitishaji wa kibibliografia wa DOI, tarehe ya uchapishaji, utambulisho wa jarida na sera ya mapitio ya wenza.

Kikomo kikuu cha tafsiri: Matokeo ni utafiti wa kisa unaotegemea vikwazo vya kihidrologia, kimeteorolojia, kiuchumi na vya gridi vya kituo maalum cha hidroelektriki cha 3,065 MW huko Denizli. Uwezo bora wa PV, LCOE, kipengele cha uwezo au tabia ya gridi havipaswi kujumlishwa moja kwa moja kwa vituo vingine.