Ин таҳқиқот баррасӣ мекунад, ки дар як пойгоҳи бузурги энергияи барқароршаванда бо саҳми баланди истеҳсоли бодӣ ва фотоэлектрикӣ кадом иқтидорҳои истеҳсолӣ, захиракунии барқ, захиракунии гармӣ ва табдили барқ ба гармӣ бояд якҷоя бунёд карда шаванд. Дар маркази система нерӯгоҳи пешакӣ муайяншудаи офтобии консентратсионии новашакли параболӣ ҷойгир аст; иқтидорҳои турбинаҳои бодӣ, фотоэлектрикӣ, системаи захиракунии энергияи гармӣ (TES), системаи захиракунии энергияи батареявӣ (BESS) ва гармкунаки барқӣ ё насоси гармии ҳарорати баланд якҷоя оптимизатсия мешаванд.

Саволи асосии илмии таҳқиқот ин аст, ки қабул кардани он ки дастгоҳҳои табдилдиҳӣ, аз қабили блоки нерӯ ва насоси гармӣ, дар ҳар сатҳи бор бо ҳамон як самаранокӣ кор мекунанд, то чӣ андоза метавонад банақшагирии иқтидорро тағйир диҳад. Аз ин рӯ, муҳаққиқон фарзияи самаранокии доимиро бо моделҳои хаттии қисм-қисм муқоиса карданд, ки рафтори блоки нерӯро дар бори қисман ва коэффисиенти иҷрои насоси гармиро вобаста ба бор ифода мекунанд.

Дар сатҳи болоӣ арзиши ҳамворкардашудаи истеҳсоли нерӯи барқ (LCOE) ва эҳтимоли талафоти таъминоти барқ (LPSP) бо истифода аз NSGA-II якҷоя кам карда мешаванд; дар сатҳи поёнӣ бошад, барои ҳар як портфели номзади иқтидор ҷадвали кор дар рӯзҳои намояндагӣ тавассути барномарезии хаттии омехтаи бутун (MILP) ҳисоб карда мешавад. Ҳамин тавр, на танҳо саволи «чанд MW бояд насб шавад?», балки инчунин он ки иқтидори интихобшуда дар шароити воқеии бор, захиракунӣ, табдилдиҳӣ, маҳдудияти рамп ва бори қисман чӣ гуна кор карда метавонад, ба оптимизатсия дохил мешавад.

Дар сатҳи маҷмӯаҳои ҳалли Pareto ба ҳисоб гирифтани рафтори кори берун аз тарҳ нисбат ба модели самаранокии доимӣ медианаи LCOE'ро %3,3–%5,1 зиёд ва медианаи LPSP'ро %8,3–%19,9 кам кардааст. Бо вуҷуди ин, муҳаққиқон ин натиҷаро ҳамчун беҳбудии мустақим дар ҳамон нуқтаи эътимоднокӣ тафсир намекунанд; зеро ду модел портфелҳои гуногуни иқтидорро ташкил медиҳанд ва ин фоизҳо ҷойивазкунии тақсимоти маҷмӯаҳои Pareto'ро нишон медиҳанд. Дар муқоисаи ҷуфтшуда дар сатҳҳои якхелаи LPSP, фарқи миёнаи мутлақи LCOE ҳамагӣ тақрибан дар ҳудуди %1,35–%1,74 мебошад.

Муҳимтарин натиҷаи банақшагирӣ ин аст, ки рафтори берун аз тарҳ, гарчанде қиматҳои функсияи ҳадафро нисбатан маҳдуд тағйир медиҳад, метавонад тақсимоти технологияҳои насбшавандаро ба таври ҷиддӣ тағйир диҳад. Хусусан дар конфигуратсияҳое, ки BESS доранд, модели хаттии қисм-қисм портфелро умуман аз турбинаҳои бодӣ ба самти иқтидори фотоэлектрикӣ ва батарея гузаронидааст. Дар муқоиса, иқтидори TES камтар тағйир ёфтааст.

Таҳқиқот ҳамчунин нишон медиҳад, ки BESS ва TES ду технологияи баробари захиракунӣ нестанд, ки якдигарро иваз кунанд. Дар модел BESS метавонад дар ҳаллу фасли 5-дақиқаии кор ба тағйироти кӯтоҳмуддати барқ ҷавоб диҳад, дар ҳоле ки барои TES давраи 1-соатаи қулфкунии ҳолат татбиқ шудааст. Дар натиҷаҳо BESS мувозинати кӯтоҳмуддати барқро таъмин мекунад, TES бошад вазифаи сусттари кӯчонидани энергияи гармиро иҷро мекунад.

Ҳадди тафсир аз нуқтаи назари Туркия: Натиҷаҳо бо маълумоти Туркия ба даст наомадаанд; таҳқиқот ба фарзияҳои метеорологӣ ва системавии минтақаи шимолии Zhangjiakou асос ёфтааст. Бо вуҷуди ин, барои системаҳои банақшагирии якҷояи бод, PV, захиракунии барқ, захиракунии гармӣ ва CSP чаҳорчӯбаи методологӣ пешниҳод мекунад. Барои татбиқ ба Туркия бояд бо профилҳои маҳаллии DNI ва GHI, шароити бод, борҳои барқӣ, хароҷот, талаботи шабака, нархҳои технология ва шароити кор дубора моделсозӣ шавад. Аз ин таҳқиқот барои Туркия иқтидори оптималии MW ё MWh'ро мустақиман баровардан мумкин нест.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Дар системаи барқе, ки истеҳсоли бодӣ ва фотоэлектрикӣ баланд аст, танҳо қонеъ кардани ҳаҷми умумии солонаи энергия кофӣ нест. Шуоъдиҳии офтоб, бод, талаботи барқ ва эҳтиёҷи интиқол дар вақтҳои гуногуни рӯз ва сол тағйир меёбанд. Аз ин рӯ, система метавонад дар маҷмӯи солона энергияи кофӣ истеҳсол кунад, вале дар соатҳои муайян ба норасоии барқ дучор шавад ё дар вақтҳои дигар аз ҳад зиёд энергия истеҳсол кунад, ки истифода бурда наметавонад.

Таҳқиқот ин мушкилро ба ҷойи андозагирии мустақили технологияҳои истеҳсол ва захиракунӣ ҳамчун як системаи ягонаи пайваст баррасӣ мекунад. Дар система турбинаҳои бодӣ ва PV мустақиман барқ истеҳсол мекунанд, CSP-и новашакли параболӣ бошад шуоъдиҳии офтобро аввал ба гармии ҳарорати баланд табдил медиҳад. Ин гармӣ метавонад мустақиман ба блоки нерӯ фиристода шавад ё дар TES барои истифодаи баъдӣ захира гардад.

Барқи зиёдатии бод ва PV низ ҳатман танҳо ба батарея фиристода намешавад. Бо истифода аз гармкунаки барқӣ (EH) ё насоси гармӣ (HP) онро дубора ба гармӣ табдил дода, ба TES интиқол додан ва баъдтар тавассути блоки нерӯ барои истеҳсоли дубораи барқ истифода бурдан мумкин аст. Ҳамин тавр, роҳҳои энергияи барқӣ ва гармӣ ба ҳам пайваст мешаванд.

Таҳқиқот кадом холигии адабиётро ҳадаф мегирад?

Дар қисми муҳими таҳқиқоти қаблии банақшагирии иқтидор самаранокии дастгоҳҳои табдилдиҳӣ доимӣ ҳисобида мешавад. Аммо блоки нерӯ дар бори пурра ва бори қисман самаранокии якхелаи табдили гармӣ ба барқ надорад. Ба ҳамин монанд, қимати COP-и насоси гармӣ низ метавонад вобаста ба таносуби бор тағйир ёбад.

Саволе, ки муҳаққиқон мегузоранд, чунин аст: агар модели банақшагирии иқтидор блоки нерӯ ё насоси гармиро идеалтар аз воқеият нишон диҳад, оё ҳатто вақте қиматҳои хароҷоти умумӣ ва эътимоднокӣ ба ҳам наздик менамоянд, метавонад комбинатсияи нодурусти технологияро интихоб кунад?

Натиҷаҳои таҳқиқот ба ин савол ҷавоби мусбатро нишон медиҳанд. Гарчанде фарқҳо дар фазои функсияи ҳадаф дар аксари ҳолатҳо маҳдуданд, тақсимоти иқтидори интихобшуда байни бод, PV, BESS, TES ва PtH метавонад ба таври назаррас тағйир ёбад.

Сохтори физикии система чӣ гуна ташкил шудааст?

Схемаи система дар таҳқиқот массиви PV, хоҷагии бодӣ, BESS, майдони офтобии новашакли параболӣ, зарфҳои гарму сарди TES, воҳиди power-to-heat ва блоки нерӯро дар атрофи як шинаи умумии AC ва даври гармӣ муттаҳид мекунад.

Дар зерсистемаи CSP майдони офтобӣ (SF) ва блоки нерӯ (PB) ҳамчун ядрои пешакӣ муайяншуда қабул шудаанд. Дар масъалаи асосии банақшагирӣ иқтидори онҳо оптимизатсия намешавад. Баръакс, TES васеъшаванда аст; зеро ҳам гармии аз майдони офтобӣ омадаро ва ҳам гармии аз воҳиди табдили барқ ба гармӣ истеҳсолшударо захира мекунад.

Иқтидори номиналии барқии блоки нерӯ 50 MW қабул шудааст. Майдони офтобӣ нисбат ба блоки нерӯ бо истинод ба 2,6 solar multiple андозагирӣ шудааст. Ҳамчун коллектори новашакли параболӣ LS-2, ҳамчун моеъи интиқоли гармӣ Therminol VP-1 истифода шудааст ва ҳарорати баромади майдони офтобӣ 390 °C ҳадаф гирифта шудааст.

Майдони офтобӣ чӣ гуна моделсозӣ шудааст?

Ҷараёни муфиди гармии ҷаббидашудаи коллекторҳои новашакли параболӣ тавассути таъсири якҷояи шуоъдиҳии мустақими нормалӣ (DNI), кунҷи афтодан, коэффисиенти ислоҳи кунҷи афтодан, сояафкании қаторҳо, талафоти канорӣ, самаранокии майдони офтобӣ ва самаранокии унсури ҷамъоварии гармӣ ҳисоб карда мешавад:

\[ Q_{absorb}=DNI \cdot \cos\theta \cdot K_{IAM}\cdot R_{shadow}\cdot R_{endloss}\cdot \eta_{field}\cdot \eta_{HCE} \]

Дар ин ҷо DNI шуоъдиҳии мустақими нормалии офтобиро бо W/m², θ кунҷи афтоданро, K_IAM тағйирдиҳандаи кунҷи афтоданро, R_shadow таъсири сояафканӣ байни қаторҳои коллекторро, R_endloss талафоти канориро, η_field самаранокии майдони офтобиро ва η_HCE самаранокии унсури ҷамъоварии гармиро ифода мекунад.

Дар модел вақте ҷараёни гармии ҷаббидашуда аз 60 W/m² кам аст, майдони офтобӣ кор намекунад ҳисобида мешавад. Ҳангоми аз ин ҳад гузаштан, дебити равғани интиқоли гармӣ тавре танзим мешавад, ки ҳарорати баромад дар 390 °C нигоҳ дошта шавад.

«Кори берун аз тарҳ» дар блоки нерӯ чӣ маъно дорад?

Яке аз муҳимтарин фарқиятҳои моделсозӣ дар таҳқиқот дар блоки нерӯ зоҳир мешавад. Блоки нерӯ ҳамчун даври буғии Rankine бо иқтидори номиналии 50 MW моделсозӣ шудааст. Азбаски дар кори воқеӣ блоки нерӯ ҳамеша дар %100 бор кор намекунад, самаранокии табдилдиҳӣ ба таносуби бор вобаста аст.

Дар таҳқиқот самаранокии берун аз тарҳи блоки нерӯ бо полиноми зерин ифода шудааст:

\[ \eta_{t-el}(x)=\eta^{0}_{t-el}(-0.7644x^4+2.3391x^3-2.7709x^2+1.5971x+0.5991) \]

Дар ин ҷо x таносуби баромади воқеии қувва ба қувваи номиналӣ мебошад ва дар модел дар ҳудуди 0,2 ≤ x ≤ 1 истифода мешавад. η⁰_t-el самаранокии табдили барқ дар нуқтаи номиналии тарҳ мебошад.

Муносибати асосӣ байни вуруди гармӣ ва баромади барқ:

\[ P_{PB,t}=\eta_{t-el}(x)\cdot Q_{PB,t} \]

мебошад. Q_PB,t қувваи гармии воридшаванда ба блоки нерӯро бо MW, P_PB,t бошад қувваи барқии истеҳсолшударо ифода мекунад.

Ин муносибат мустақиман хаттӣ нест. Барои он ки масъалаи сатҳи поёнӣ ҳамчун MILP ҳал шавад, муҳаққиқон каҷхатро ба қисмҳо ҷудо карда, ҳар як фосилаи борро тақрибан бо муодилаи хаттӣ ифода кардаанд. Тағйирёбандаҳои бинарӣ муайян мекунанд, ки блоки нерӯ дар кадом минтақаи бор кор мекунад.

Барои блоки нерӯ вақти ҳадди ақали кор ва таваққуф низ ба модел дохил карда шудааст. Вақти ҳадди ақали фаъол мондан 2 соат, вақти ҳадди ақали хомӯш мондан 1 соат муқаррар шудааст. Ҳадди рамп бошад дар ҳар фосилаи 5 дақиқа ҳамчун 0,20 p.u. аз қувваи номиналии барқӣ истифода шудааст.

Чаро иҷрои насоси гармӣ доимӣ ҳисобида нашуд?

Насоси гармӣ бо истеъмоли барқ аз манбаи ҳарорати паст гармӣ мегирад ва онро ба даври интиқоли гармии ҳарорати баландтар мегузаронад. Аз ин рӯ энергияи гармии истеҳсолшуда метавонад аз вуруди барқ зиёдтар бошад ва иҷрои он бо COP ифода мешавад:

\[ Q_{HP,t}=COP_{HP,t}\cdot P_{HP,t} \]

P_HP,t вуруди барқро бо MW, Q_HP,t баромади гармиро бо MW ва COP_HP,t коэффисиенти иҷрои бебуъдро ифода мекунад.

Насоси гармӣ бо Aspen Plus моделсозӣ шуда, ҳамчун моеъи гардишӣ аргон истифода шудааст. Дар симулятсия қимати COP вобаста ба таносуби бор доимӣ намемонад.

Он ки COP дар наздикии %100 бор ба қимати баландтарин мерасад ва дар борҳои баландтар боз коҳиш меёбад, нишон медиҳад, ки чаро моделсозии насоси гармӣ танҳо ҳамчун «зарбкунандаи дорои COP-и доимӣ» метавонад натиҷаҳои иқтидор ва корро тағйир диҳад.

Фарқи байни гармкунаки барқӣ ва насоси гармӣ чист?

Барои гармкунаки барқӣ самаранокии табдили барқ ба гармӣ дар минтақаи кори муқаррарӣ доимӣ қабул шудааст:

\[ Q_{EH,t}=\eta_{EH}P_{EH,t} \]

Насоси гармӣ метавонад барои ҳамон як вуруди барқ энергияи гармии бештар диҳад; аммо қимати COP ба таносуби бор вобаста аст ва чандирии кори он аз EH фарқ мекунад.

Дар натиҷаҳо HP дар портфелҳои мувозинавии муқоисашуда нисбат ба EH бо иқтидори насбшудаи камтар табдили кофии гармиро таъмин кардааст. Баръакс, EH метавонад зудтар ба кор дарояд ва зиёдатии кӯтоҳмуддати бод/PV'ро чандиртар пайгирӣ кунад. Аз ин рӯ таҳқиқот ба хулосаи «HP дар ҳама ҳолат беҳтар аст» намерасад; балки нишон медиҳад, ки байни самаранокии табдилдиҳӣ ва чандирии динамикии кори ин ду технология созиш вуҷуд дорад.

Чаро BESS ва TES дар миқёсҳои гуногуни вақт моделсозӣ шудаанд?

Дар таҳқиқот махсусан таъкид мешавад, ки захиракунии гибридӣ танҳо маънои ду хароҷоти гуногуни захиракуниро надорад. BESS ҳамчун захиракунии зудҷавоби тарафи барқ ва TES ҳамчун воситаи кӯчонидани энергияи гармӣ дар муддати дарозтар моделсозӣ шудааст.

Ҳалли асосии вақт 5 дақиқа аст. Азбаски барои BESS вақти иловагии қулфкунии ҳолат татбиқ нашудааст, ҳолати пуркунӣ/холисозӣ метавонад дар ҳар фосилаи 5-дақиқаӣ тағйир ёбад. Барои TES бошад бо асосноккунии бехатарии кор ва талаботи O&M фосилаи 1-соатаи қулфкунии ҳолат татбиқ шудааст.

Дар натиҷа модел BESS'ро ҳамчун манбаи мувозинати барқӣ барои ҷавоб ба тағйироти кӯтоҳмуддати бод, PV ва бор; TES'ро бошад ҳамчун захиракунии гармие истифода мебарад, ки байни майдони офтобӣ, PtH ва блоки нерӯ интиқоли сусттари энергияро анҷом медиҳад.

Ду сатҳи оптимизатсия чӣ гуна кор мекунанд?

Схемаи ҳалли таҳқиқот аз ду сатҳи дорои бозхурд иборат аст. Дар сатҳи болоӣ NSGA-II портфелҳои гуногуни иқтидорро тавлид мекунад. Вектори қарор дар маҷмӯъ чунин аст:

\[ X=[N_{WT},N_{PV},E_{TES},E_{BESS},P_{EH},P_{HP}]^T \]

N_WT шумораи турбинаҳои бодиро, N_PV шумораи модулҳои PV'ро, E_TES ва E_BESS энергияи захиракуниро бо MWh, P_EH ва P_HP бошад иқтидори насбшудаи power-to-heat'ро бо MW ифода мекунанд.

Масъалаи дуҳадафаи сатҳи болоӣ:

\[ \min F(X)=[LCOE(X),LPSP(X)] \]

мебошад. LCOE арзиши ҳамворкардашударо барои ҳар воҳиди барқи самаранок таъминшуда; LPSP бошад таносуби энергияи барқии қонеънашуда ба талаботи умумиро ифода мекунад. Азбаски як ҳадаф хароҷотро кам кардан ва ҳадафи дигар эътимоднокии таъминотро зиёд кардан мехоҳад, ба ҷойи як оптимуми мутлақ фронти Pareto ба вуҷуд меояд.

Сатҳи поёнӣ барои ҳар як комбинатсияи иқтидоре, ки аз сатҳи болоӣ меояд, ҷараёнҳои барқ ва гармӣ, ҳолатҳои пуркунӣ/холисозии BESS ва TES, кори PtH, ҳолати ба кор даромадани блоки нерӯ, маҳдудкунии энергияи барқароршаванда ва бори қонеънашударо бо MILP ҳисоб мекунад.

Натиҷаҳои сатҳи поёнӣ дубора ба сатҳи болоӣ фиристода мешаванд ва қиматҳои LCOE ва LPSP-и портфел ҳисоб карда мешаванд. Аз ин рӯ, даври ҳалли дар расм нишон додашуда банақшагирии иқтидорро бо ҷадвали воқеии кор мепайвандад.

Кадом нармафзорҳо истифода шуданд?

Ҳама ҳисобҳо дар муҳити MATLAB R2024b анҷом дода шудаанд. NSGA-II-и сатҳи болоӣ ва масъалаи сатҳи поёнӣ тавассути YALMIP бо истифода аз Gurobi 12.0.3 ҳал шудаанд.

Дар системаи ҳисоббарорӣ ду протсессори AMD EPYC 7542, дар маҷмӯъ 64 ядрои физикӣ ва 256 GB RAM истифода шудааст. Андозаи популятсияи NSGA-II 80 ва шумораи максималии наслҳо 100 муқаррар шуда, барои суръат бахшидани ҳал ҳисоббарории параллелӣ дар 25 ядро татбиқ шудааст.

Маълумоти метеорологӣ чӣ гуна интихоб шуд?

Таҳқиқоти ададӣ ба маълумоти метеорологии минтақаи шимолии Zhangjiakou, Чин асос ёфтааст. Маҷмӯи маълумот аз ҷониби Solargis бо истифода аз маълумоти моҳвораии MTSAT ва Himawari ва маълумоти атмосферии ECMWF ва NOAA таҳия шуда, давраи 1 июли 2006–31 июли 2016'ро фаро гирифтааст.

Барои интихоби соли типикии метеорологӣ омори Finkelstein–Schafer истифода шудааст. Барои GHI ва DNI ҳар кадом 0,35; барои суръати бод ва ҳарорат ҳар кадом 0,15 вазн дода шудааст. Азбаски пасттарин холи умумии инҳироф 0,1800 буд, 2013 ҳамчун соли типикӣ интихоб шуд.

Барои кам кардани ҳисоби 5-дақиқаии MILP-и тамоми сол, рӯзҳо бо K-means гурӯҳбандӣ шуданд. Чор рӯзи намояндагӣ ба даст оварда шуд.

Коэффисиенти миёнаи silhouette барои ҳалли чор гурӯҳ 0,4995 гузориш шудааст; ба гуфтаи муҳаққиқон, ин мавҷудияти ҷудошавии миёна байни гурӯҳҳоро нишон медиҳад. Дар гурӯҳбандии такрорӣ бо оғозҳои тасодуфии гуногун қимати миёнаи adjusted Rand index 0,9957 буда, устувории баланди натиҷаи гурӯҳбандиро нишон медиҳад.

Панҷ конфигуратсияи гуногуни система чиро муқоиса мекунанд?

Байни самаранокии доимӣ ва модели берун аз тарҳ чӣ фарқ ба вуҷуд омад?

Шакли умумии фронтҳои Pareto дар ҳар ду модел монанд аст: барои кам кардани LPSP, яъне зиёд кардани эътимоднокӣ, иқтидори бештари истеҳсол ё захиракунӣ лозим мешавад ва аз ин рӯ LCOE одатан зиёд мешавад.

Ҳангоми муқоисаи фронтҳои Pareto дар сатҳҳои якхелаи LPSP инҳирофҳои миёнаи мутлақи LCOE ҳамагӣ дар ҳудуди %1,3537–%1,7400 мебошанд. Дар Case 2, Case 3 ва Case 5 инҳирофҳои максималии маҳаллӣ аз %3,34 кам мондаанд, дар ҳоле ки дар нӯгҳои паст-LPSP-и Case 1 ва Case 4, ки BESS надоранд, мутаносибан тақрибан %11,12 ва %12,81 инҳирофи маҳаллӣ дида шудааст.

Аммо тақсимоти иқтидор хеле бештар тағйир ёфтааст. Модели хаттии қисм-қисм дар ҳамаи панҷ ҳолат медианаи иқтидори PV'ро зиёд кардааст. Дар Case 2 шумораи медиании модулҳои PV аз 23.224 ба 56.959,5, яъне тақрибан %145,3 зиёд шудааст. Дар Case 5 аз 25.050 ба 51.237 расидааст.

Дар иқтидори BESS низ тағйироти назаррас ҳастанд. Дар Case 2 медианаи BESS аз 92,33 MWh ба 98,92 MWh, дар Case 3 аз 118,07 MWh ба 161,65 MWh ва дар Case 5 аз 88,34 MWh ба 112,52 MWh боло рафтааст.

Ин натиҷа яке аз паёмҳои асосии таҳқиқотро дастгирӣ мекунад: ҳатто агар қимати умумии хароҷоти система зиёд тағйир наёбад, модели воқеитари табдилдиҳӣ метавонад ба саволи «аз кадом технология чӣ қадар бояд насб шавад?» ҷавоби дигар диҳад.

Ҳалҳои созишии TOPSIS чиро нишон медиҳанд?

Барои интихоби як ҳалли муқоисашаванда аз фронти Pareto, TOPSIS бо маҳдудияти эътимоднокӣ татбиқ шудааст. Ҳадди болоии LPSP 0,4 ва вазнҳои LCOE ва LPSP ба таври баробар 0,5–0,5 муқаррар шудаанд.

Тафсири дурусти ҷадвал муҳим аст. Модели хаттии қисм-қисм дар ҳар як ҳалли алоҳидаи TOPSIS ҳатман LPSP ё LCOE-и пасттар тавлид намекунад. Натиҷаи «медианаи LPSP коҳиш меёбад» ба тамоми тақсимоти Pareto тааллуқ дорад; онро набояд бо як ҳалли интихобшуда омехта кард.

Сохтори хароҷот чӣ гуна тағйир меёбад?

Дар ҳалҳои созишии интихобшуда LCOE-и умумӣ тақрибан дар ҳудуди 0,951–1,002 CNY/kWh аст. Дар Case 1 ва Case 4, ки BESS надоранд, турбинаҳои бодӣ тақрибан %54–%59-и LCOE-и умумиро ташкил медиҳанд.

Ҳангоми илова шудани BESS саҳми хароҷотии бод коҳиш ёфта, саҳми PV ва батарея меафзояд. Дар Case 2 ҳангоми гузариш ба модели хаттии қисм-қисм саҳми PV аз %3,3 ба %7,7 зиёд мешавад, саҳми WT бошад аз %45,4 ба %38,6 кам мешавад. Дар Case 5 саҳми PV аз %6,1 ба %10,3 боло меравад, саҳми WT бошад аз %41,0 ба %34,4 поён меравад.

Дар Case 3 зери модели хаттии қисм-қисм саҳми BESS дар LCOE тақрибан ба %24,8 мерасад. Сабаб ин аст, ки дар ин конфигуратсия PtH вуҷуд надорад ва роҳи асосии кӯчонидани зиёдатии барқи бод ва PV дар вақт батарея мебошад.

Ҳассосияти иқтидор чиро нишон дод?

Дар Шакли 16 ҳар як ҷузъ дар ҳоле ки дигарон доимӣ нигоҳ дошта шудаанд, алоҳида миқёс карда шудааст. Яке аз натиҷаҳои равшантарин дар иқтидори бод дида мешавад. Вақте иқтидори WT ба 0,5 p.u.-и benchmark кам карда мешавад, LPSP дар панҷ ҳолат тақрибан ба 0,10–0,21 баланд шудааст; қиматҳои benchmark LPSP тақрибан дар ҳудуди 0,009–0,064 мебошанд.

Ду баробар кардани иқтидори бод тавонистааст LPSP'ро дар ҳамаи ҳолатҳо ба камтар аз 0,024 поён барад, аммо LCOE'ро тақрибан %31–%49 зиёд кардааст. Пас, иқтидори бештари бод эътимоднокиро беҳтар мекунад, вале боздеҳи иқтисодии он тадриҷан коҳиш меёбад.

Барои TES рафтори равшани «норасоӣ–сершавӣ» дида мешавад. Ҳудуди тақрибан 0,6–1,0 p.u. минтақаи пасттарини LCOE'ро ташкил медиҳад, дар ҳоле ки TES-и бештар ба эътимоднокӣ саҳми хеле кам медиҳад. Баланд кардани TES ба 2,0 p.u. нисбат ба benchmark LCOE'ро тақрибан %7–%10 зиёд мекунад.

Кам кардани иқтидори BESS танҳо ба 0,1 p.u. дар Case 2, Case 3 ва Case 5 LPSP'ро тақрибан ба 0,12–0,16 зиёд мекунад. Ҳангоми наздик шудани BESS ба сатҳи benchmark эътимоднокӣ зуд беҳтар мешавад; аммо ду баробар кардани иқтидор LPSP'ро танҳо каме коҳиш медиҳад ва LCOE'ро тақрибан %18–%22 зиёд мекунад.

Блоки нерӯ низ рафтори монанди тангно–сершавиро нишон медиҳад. PB-и хурд табдили гармии дар TES мавҷудбударо ба барқ маҳдуд мекунад. Аммо баланд кардани иқтидори PB ба 2,0 p.u. дар ҳамаи панҷ ҳолат ҳам LCOE ва ҳам LPSP'ро аз benchmark боло бурдааст. Муҳаққиқон инро ба он вобаста мекунанд, ки блоки калонтари нерӯ барои муддати кофӣ бо бори баланд таъмин карда намешавад ва самаранокии бори қисман бадтар мешавад.

Чаро таъсири хароҷоти PV ба қарори иқтидор қавӣ аст?

Дар таҳлили ҳассосияти хароҷот, хароҷоти сармоягузории ҷузъҳо дар ҳудуди 0,25–1,50 маротиба тағйир дода шуда, оптимизатсияи ду сатҳӣ дар ҳар нуқта дубора иҷро шудааст.

Дар Case 2 вақте хароҷоти PV танҳо ба 0,25 маротибаи қимати асосӣ кам мешавад, иқтидори медиании PV тақрибан ба 5,90×10⁵ модул мерасад; вақте хароҷот ба 1,50 маротиба зиёд мешавад, тақрибан ба 1,07×10⁴ модул поён меравад. Дар Case 5 қиматҳои мувофиқ тақрибан 5,28×10⁵ ва 1,03×10⁴ модул мебошанд.

Аз ин рӯ муҳаққиқон барои PV як «deployment boundary»-и равшани вобаста ба хароҷотро муайян мекунанд: бо арзон шудани PV ҳалҳо ба ҳадди болоии иқтидор наздик мешаванд, бо гарон шудани он бошад ба ҳадди поёнии банақшагирӣ кашида мешаванд.

Дар хароҷоти EH ва HP чунин посухи хаттӣ ба ҳамон андоза вуҷуд надорад. Дар Case 2 медианаи EH ҳангоми коэффисиенти хароҷоти 0,25 24,6 MW ва ҳангоми 1,50 12,0 MW аст. Дар Case 5 медианаи HP ҳангоми коэффисиенти хароҷоти 0,25 ба 16,6 MW мерасад, вале дар хароҷоти асосӣ ва болотар аз он наздики ҳадди поёнии банақшагирии тақрибан 10 MW мемонад.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки арзиши иқтисодии PtH танҳо бо хароҷоти худи дастгоҳ муайян намешавад. Миқдори барқи зиёдатии барқароршаванда, эҳтиёҷи пуркунии TES, чандирии BESS ва талаботи гармии блоки нерӯ якҷоя маҳдудкунанда мебошанд.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

Ҷиҳати муҳими қавии таҳқиқот якҷоя кардани банақшагирии иқтидор ва масъалаи кори миқёси кӯтоҳи вақт дар як сохтор мебошад. Ҳангоми ҷустуҷӯи ҳадафҳои иқтисодӣ ва эътимоднокӣ дар сатҳи болоӣ, дар сатҳи поёнӣ санҷида мешавад, ки оё системаи интихобшуда дар шароити кори 5-дақиқаӣ воқеан қобили истифода аст.

Ҷиҳати дуюми қавӣ ифода кардани рафтори вобаста ба бори блоки нерӯ ва насоси гармӣ бо моделҳои хаттии қисм-қисми мувофиқ ба MILP мебошад. Ҳамин тавр, масъалаи ҷадвалбандии пурра хаттӣ ва ҳисобшаванда нигоҳ дошта мешавад ва ҳамзамон майли иқтидоре, ки самаранокии доимӣ метавонад ба вуҷуд оварад, таҳқиқ мешавад.

Саҳми сеюми муҳим он аст, ки BESS ва TES на танҳо ҳамчун захираҳои дорои хароҷоти гуногун, балки ҳамчун манбаъҳои дорои миқёсҳои гуногуни вақти кор баррасӣ шудаанд.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот кадомҳоянд?

Таҳқиқот ба ҷадвалбандии детерминистии рӯзҳои намояндагӣ асос ёфтааст. Дар тамоми соли хронологӣ ҳолати пайдарпайи захиракунӣ пайгирӣ намешавад. Чор рӯзи намояндагӣ рафтори солонаи метеорологиро дар шакли камкардашуда ифода мекунанд; ин равиш сарбории ҳисобиро кам мекунад, аммо динамикаи дарозмуддати захиракунии байни рӯзҳоро пурра нигоҳ намедорад.

Номуайяниҳои оянда дар истеҳсоли бод ва офтоб, бор ва дигар вурудҳо дар чаҳорчӯбаи стохастикӣ ё robust моделсозӣ нашудаанд. Моделҳои муфассалтари пиршавӣ/деградатсия барои BESS ва TES низ ҳамчун самти кори оянда гузошта шудаанд.

Иқтидори майдони офтобӣ ва блоки нерӯи 50 MW дар масъалаи асосии банақшагирӣ доимӣ нигоҳ дошта шудааст. Аз ин рӯ таҳқиқот андозагирии глобалии оптималии тамоми нерӯгоҳи CSP'ро аз сифр анҷом намедиҳад. Тағйироти иқтидори SF ва PB баъдтар ҳамчун таҳлили ҳассосият баррасӣ шудаанд.

Стратегияҳои нархгузории тағйирёбандаи ба бозор нигаронидашуда ва сохтори муфассалтари кори тамоми сол низ аз мавзӯъҳои тавсияшуда барои таҳқиқоти оянда мебошанд.

Таҳқиқот чӣ мегӯяд ва чӣ намегӯяд?

Он чизе ки таҳқиқот мегӯяд: Ба ҳисоб гирифтани рафтори вобаста ба бори блоки нерӯ ва насоси гармӣ метавонад нишондиҳандаҳои умумии хароҷот ва эътимоднокиро танҳо ба андозаи маҳдуд тағйир диҳад, вале портфели оптималии истеҳсол ва захиракуниро ба таври назаррас аз нав тақсим кунад. BESS чандирии барқиро дар миқёси кӯтоҳи вақт, TES бошад чандирии гармиро дар миқёси дарозтари вақт таъмин мекунад. Иқтидорҳои PV, WT, BESS, TES ва PB бояд якҷоя арзёбӣ шаванд.

Он чизе ки таҳқиқот намегӯяд: Нишон намедиҳад, ки як конфигуратсияи ягонаи система барои ҳама минтақаҳо, сохторҳои нарх ё системаҳои барқӣ ба таври универсалӣ беҳтарин аст. Таҳқиқот иҷрои саҳроии нерӯгоҳи воқеиро таҷрибавӣ чен намекунад. Барои Туркия ё кишвари дигар миқдори MW/MWh-и бевосита насбшавандаро муайян намекунад. Ҳамчунин намегӯяд, ки модели самаранокии доимӣ дар ҳама ҳолат қобили истифода нест; балки аҳамияти ба ҳисоб гирифтани рафтори берун аз тарҳро, хусусан ҳангоми муайян кардани портфели иқтидор, нишон медиҳад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Сохтори модел ва маълумот

Параметрҳои асосии техникӣ

Фарзияҳои иқтисодӣ

Меъёри дисконт %4, умри умумии система 20 сол, умри BESS 10 сол ва умри даврии батарея 10.000 давр қабул шудааст.

Муҳимтарин натиҷаҳои миқдорӣ

Ҳангоми арзёбии якҷояи графикҳо ва тақсимоти иқтидор, натиҷаи асосии таҳқиқот равшан аст: рафтори самаранокии берун аз тарҳ натиҷаи банақшагириро асосан на тавассути хароҷоти умумии система, балки тавассути тақсимоти иқтидор байни технологияҳо тағйир медиҳад.

Дар системаҳои дорои BESS аз иқтидори бод ба самти PV ва батарея ҷойивазкунӣ ба амал меояд, TES бошад устувортар мемонад. Сабаби асосӣ ин аст, ки мувозинати зуд дар тарафи барқ тавассути BESS ва кӯчонидани сусттари вақт дар тарафи гармӣ тавассути TES таъмин мешавад.

Эҳтиёҷоти таҳқиқоти оянда

Муҳаққиқон тавсия медиҳанд, ки дар оянда ба ҷойи рӯзҳои намояндагӣ ҷадвалбандии хронологии тамоми сол, пайвастагии SOC-и захиракунӣ байни рӯзҳо, номуайянии бод/PV/бор, моделҳои муфассалтари деградатсияи захиракунии барқӣ ва гармӣ ва стратегияҳои кори бозорӣ бар асоси нархҳои тағйирёбандаи барқ ба модел илова карда шаванд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Capacity planning for a renewable energy base coupled with a parabolic trough CSP plant considering off-design operating characteristics

Муаллифон: Yu Chen, Beiyuan Zhang, Xuanchen Deng, Jiafei Qiao, Zhanwei Liang, Xingpu Zhang, Chao Xu, Xing Ju

Тартиби муаллифон: Тартиби саҳифаи унвони таҳқиқот айнан нигоҳ дошта шудааст.

Саҳми баробар/муаллифи аввалини баробар: Дар таҳқиқот изҳороти муаллифии аввалини баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Xing Ju

Пайвандҳои институтсионалӣ: Beijing Laboratory of New Energy Storage Technology, North China Electric Power University, Beijing 102206, PR China; CHN Energy New Energy Technology Research Institute Co., Ltd., Yingcai North Second Street, Future Science City, Changping District, Beijing 102209, PR China.

DOI: Дар ин версия маълумоти DOI мавҷуд нест ва сабти мустақили расмии DOI тасдиқ нашудааст. DOI сохта нашудааст.

Маҷалла: Номи маҷаллаи тақризшаванда аз рӯи ин версия тасдиқ карда нашуд.

Платформаи нашр: SSRN, Abstract 7199512.

Ношири аслӣ: Аз рӯи ин версия тасдиқ карда нашуд.

Соли нашр: Дар саҳифаи унвон соли алоҳидаи библиографии нашр нишон дода нашудааст. Гарчанде манбаъҳо ва санаҳои дастрасӣ то 2026 мерасанд, соли дақиқи нашр аз сабаби тасдиқ нашудан аз сабти мустақили расмӣ тахмин карда нашудааст.

Навъи манбаъ: Препринти таҳқиқотӣ бар асоси симулятсия, моделсозии системаи энергетикӣ ва оптимизатсия.

Вазъи тақриз: Ин таҳқиқот препринт аст ва аз тақризи ҳамтоён нагузаштааст.

Пайванди расмии препринт: https://ssrn.com/abstract=7199512

Дастгирӣ/сипосгузорӣ: Fundamental and Interdisciplinary Disciplines Breakthrough Plan of the Ministry of Education of China, JYB2025XDXM303.

Саҳми муаллифӣ тибқи CRediT: Дар ин версия изҳороти алоҳидаи CRediT authorship contribution statement муайян нашудааст.

Дастрасии маълумот: Дар ин версия Data Availability Statement-и алоҳида муайян нашудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар ин версия изҳороти алоҳидаи бархӯрди манфиатҳо муайян нашудааст.

Шарҳҳои илмии ин мундариҷа танҳо ба моделҳо, формулаҳо, ҷадвалҳо, графикҳо ва натиҷаҳои худи таҳқиқот асос ёфтаанд. Аз берун натиҷаи нави илмӣ илова нашудааст.

Маҳдудияти асосии методологии таҳқиқот оптимизатсияи кор дар асоси чор рӯзи намояндагии детерминистӣ мебошад. Пайвастагии пурраи хронологии солонаи SOC, рафтори дарозмуддати захиракунӣ байни рӯзҳо ва номуайянии метеорологӣ/бор мустақиман моделсозӣ нашудаанд. Илова бар ин, дар масъалаи асосии банақшагирӣ иқтидори майдони офтобӣ ва блоки нерӯ пешакӣ муайян шудааст. Аз ин рӯ натиҷаҳо набояд ҳамчун оптимизатсияи якҷояи тарҳрезии ҳамаи ҷузъҳои нерӯгоҳи CSP аз сифр тафсир карда шаванд.