Ин таҳқиқот як низоми хурдмиқёси терминалиро меомӯзад, ки истеҳсоли гидрогенро бо энергияи фотоэлектрикӣ ба хидмати барқароршавӣ баъд аз машқ табдил медиҳад. Низоми марказии таҳқиқот Photovoltaic-Hydrogen Coupled Atomization System, яъне PHCAS ном дорад. Низом аз панели офтобӣ барқ истеҳсол мекунад, бо ин барқ тавассути электролизи об гидроген ҳосил мекунад, оби бой аз гидроген омода менамояд ва ин обро ба шакли дорупошии нозук/атомизатсия барои дастгирии барқароршавӣ баъд аз машқ истифода мебарад.

Масъалаи асосии таҳқиқот танҳо он нест, ки чунин дастгоҳ аз ҷиҳати техникӣ кор мекунад ё не. Таҳқиқот ба саволи пешрафтатар тамаркуз мекунад: Чунин терминали хурди фотоэлектрикӣ-гидрогенӣ вобаста ба сенарияи истифода чӣ гуна бояд андозагирӣ шавад? Зеро талаботи барқароршавии корбароне, ки дар боғ роҳ мегарданд, бо талаботи корбароне, ки дар маркази фитнес мунтазам машқ мекунанд, яксон нест. Ҳамчунин дар чорабиниҳои варзишӣ талаботи кӯтоҳмуддат, вале шадиди авҷӣ ба вуҷуд омада метавонад. Аз ин рӯ, қувваи электролизёр, қувваи насос, масоҳати фотоэлектрикӣ ва ниёз ба захираи энергияро бо як фарзияи миёнаи корбар муайян кардан мумкин нест.

Wei Zhang ва ҳамкоронаш ин мушкилро тавассути се сенарияи маъмули истифода баррасӣ мекунанд: боғҳои фароғатӣ, марказҳои фитнес ва чорабиниҳои варзишӣ. Сенарияи боғ муҳити кушода, пароканда ва камшиддати хидматро ифода мекунад. Маркази фитнес муҳитест бо талаботи мунтазам, такроршаванда ва пайвастаи барқароршавӣ. Чорабинии варзишӣ бошад муҳити кӯтоҳмуддат, ташкилшуда ва дорои талаботи авҷии шадид аст.

Дар таҳқиқот додаҳои пурсиш, регрессияи хаттии бисёртағйирёбанда, кластеризатсияи дузинагии Байесӣ ва ҳисобҳои параметрии система якҷо истифода шудаанд. Тағйирёбандаҳое чун синну сол, ҷинс, басомади машқ, давомнокии машқ ва омодагии корбарон ба истифодаи система таҳлил шудаанд. Сипас ин хусусиятҳои талабот ба параметрҳои муҳандисӣ, аз ҷумла ниёз ба гидроген, қувваи электролизёр, қувваи насос, қувваи умумии система ва масоҳати зарурии фотоэлектрикӣ табдил дода шудаанд.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки се сенария аз ҷиҳати андозагирии система ба таври равшан фарқ мекунанд. Қувваи умумии система барои сенарияи боғ 93 W, барои маркази фитнес 243,33 W ва барои чорабинии варзишӣ 323,33 W ҳисоб шудааст. Ин афзоиш нишон медиҳад, ки ниёз ба система танҳо аз хоҳиши корбар вобаста нест; балки аз пайвастагӣ, шиддат, хусусияти авҷӣ ва ҳудуди хидматии талабот муайян мешавад. Қувваи электролизёр ҳамчун параметри асосии муайянкунандаи сарбории система барҷаста аст. Масоҳати панели фотоэлектрикӣ бошад бо қувваи умумӣ як ба як афзоиш намеёбад, зеро шуоъдиҳии офтоб, ҳудуди сенария ва иқтидори истеҳсол ба ҳар воҳиди масоҳат ба натиҷа мустақиман таъсир мекунанд.

Саҳми асосии таҳқиқот ин аст, ки терминалҳои хурди энергетикии гидрогенӣ бояд на танҳо ҳамчун дастгоҳи техникӣ, балки ҳамчун системаҳои хидматии аз ҷониби талабот идорашаванда тарҳрезӣ шаванд. Ба ибораи дигар, андозаи дурусти система танҳо аз каталоги электролизёр ё қувваи панели офтобӣ бароварда намешавад. Кӣ корбар аст, дар куҷо истифода мекунад, чанд маротиба машқ мекунад, ниёз ба барқароршавӣ кай пайдо мешавад ва хидмат бояд пайваста бошад ё танҳо дастгирии авҷиро диҳад — ҳамаи ин бояд якҷо арзёбӣ шаванд.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Ин таҳқиқот баррасӣ мекунад, ки системаҳои хурдмиқёси гидрогенӣ, ки бо энергияи барқароршаванда кор мекунанд, дар ҷойҳои ҷамъиятӣ ва нимҷамъиятӣ чӣ гуна метавонанд истифода шаванд. Системаҳои анъанавии гидрогенӣ бештар дар заминаи захираи бузурги энергия, нақлиёт, саноат ва системаҳои энергетикии биноҳо баррасӣ мешаванд. Дар ин таҳқиқот бошад технологияи гидроген ба соҳаи истифодаи хеле хурдтар оварда мешавад: хидматҳои терминалии хурд барои дастгирии барқароршавӣ баъд аз машқ.

Ҷиҳати муҳими ин равиш он аст, ки системаи энергия на танҳо аз нуқтаи назари истеҳсол ва захира, балки аз нуқтаи назари хидмати корбари ниҳоӣ низ арзёбӣ мешавад. Барои муваффақ шудани терминали хурд танҳо истеҳсоли гидроген кофӣ нест. Система бояд дар масоҳати маҳдуд насбшаванда бошад, тавонад истеҳсоли энергияро, ки ба нури офтоб вобаста аст, идора кунад, ҳангоми тағйири талаботи корбар хидматро нигоҳ дорад ва бидуни зиёдкунии нолозими иқтидор дуруст андозагирӣ шавад.

Мушкилоти асосие, ки таҳқиқот мехоҳад ҳал кунад, чунин аст: Photovoltaic-hydrogen coupled atomization system наметавонад дар сенарияҳои гуногуни барқароршавӣ аз машқ ба як шакл тарҳрезӣ шавад. Ҳар сенария шиддати талабот, басомади истифода, давомнокии хидмат, сарбории авҷӣ ва ҳудуди таъминоти энергияро ба таври гуногун дорад.

Аз ин рӯ, таҳқиқот бар он аст, ки тарҳи ягонаи система бар асоси «корбари миёна» кофӣ нест. Корбаре, ки системаро дар боғ таҷриба мекунад, корбаре, ки онро дар маркази фитнес мунтазам истифода мебарад ва корбаре, ки дар чорабинии варзишӣ дар муддати кӯтоҳ хидмати шадид талаб мекунад, ба як мушкили муҳандисӣ мувофиқ нестанд. Таҳқиқот мекӯшад ин фарқҳоро ба параметрҳои ченшавандаи талабот ва сипас ба иқтидори система табдил диҳад.

Системаи PHCAS чӣ гуна кор мекунад?

PHCAS, ки дар таҳқиқот муайян шудааст, терминали хурди тақсимшудаи энергетикӣ мебошад, ки аз се бахши асосӣ иборат аст:

• Ҷониби таъминоти энергия: Аз панелҳои фотоэлектрикӣ, воҳидҳои идоракунӣ, модулҳои табдили қувва, батарея ва инвертер ва дигар ҷузъҳо иборат аст.
• Ҷониби истеҳсоли гидроген: Электролизёр, зарфи об, насоси гардиш, филтри резинӣ, занҷири идоракунӣ ва воҳидҳои омодасозии оби бой аз гидрогенро дар бар мегирад.
• Ҷониби хидмат: Аз соплоҳои атомизатсионӣ ва системаи насос иборат аст, ки оби бой аз гидрогенро ба дорупошии нозук табдил медиҳанд.

Занҷири кори системаро метавон чунин ҷамъбаст кард: нури офтоб дар панелҳои фотоэлектрикӣ ба барқ табдил меёбад. Барқи ҳосилшуда электролизёрро барои электролизи об ва воҳидҳои ёрирасони насосӣ-идоракунӣ таъмин мекунад. Дар натиҷаи электролиз гидроген истеҳсол ва оби бой аз гидроген омода мешавад. Сипас ин об тавассути соплоҳои атомизатсионӣ ба корбарон ҳамчун дорупошии нозук барои дастгирии барқароршавӣ баъд аз машқ пешниҳод мегардад.

Схемаҳои система ин занҷирро равшан нишон медиҳанд. Дар схемаи функсионалӣ панели офтобӣ, контроллер, батарея, инвертер, зарфи об, электролизёр, филтр, насоси гардиш, зарфи оби бой аз гидроген, насоси об ва соплоҳои атомизатсионии фишори баланд якҷо нишон дода шудаанд. Дар тасвири дастгоҳи ҳамгирошуда нишон дода мешавад, ки ин ҷузъҳо чӣ гуна метавонанд дар дохили корпуси терминали сайёр ё нимсайёр муттаҳид шаванд. Ҳамин тавр, таҳқиқот на танҳо модели абстрактии энергия, балки терминали хурди хидматиро тасаввур мекунад, ки аз ҷиҳати физикӣ сохта шуданаш мумкин аст.

Чаро ин система бояд «талаботмеҳвар» тарҳрезӣ шавад?

Дар системаҳои хурде чун PHCAS ҳошияи хато нисбат ба системаҳои калон камтар аст. Дар microgrid-и калон метавон захира, манбаи эҳтиётӣ ё иқтидори зиёдатиро ба тарҳ илова кард. Аммо дар терминали хурд, сайёр ё дорои масоҳати маҳдуд ҳар ватт, ҳар метри мураббаъ панели офтобӣ ва ҳар давраи кори насос аҳамият дорад.

Аз ин рӯ, иқтидори система бояд на танҳо аз рӯйи каталоги ҷузъҳои техникӣ, балки мувофиқи ритми воқеии истифодаи хидмат муайян карда шавад. Агар система дар боғ насб шавад, талабот метавонад пароканда ва камшиддат бошад. Дар ин ҳолат интихоби электролизёр ва насоси аз ҳад калон метавонад масрафи нолозими энергия, хароҷот ва ниёз ба масоҳат ба вуҷуд орад. Агар система дар маркази фитнес истифода шавад, корбарон мунтазамтар меоянд, талаботи барқароршавӣ баъд аз машқ пайвастатар мешавад ва система бояд бо басомади баландтар кор кунад. Дар чорабинии варзишӣ бошад мумкин аст дар муддати кӯтоҳ шумораи зиёди корбарон ба система рӯ оваранд; дар ин ҳолат сарбории авҷӣ ва хидмати зуд муҳимтар мешаванд.

Ин равишро аз ҳаёти ҳаррӯза низ фаҳмидан мумкин аст. Чашмаи оби як боғи маҳалла ва нуқтаи тақсимоти об дар хати анҷоми марафон бо иқтидори яксон тарҳрезӣ намешаванд. Ҳар ду об медиҳанд, аммо ритми талабот, зичии корбар, давомнокии хидмат ва ниёзи авҷӣ комилан фарқ мекунанд. Дар ин таҳқиқот ҳамин мантиқ барои атомизатсияи оби бой аз гидроген татбиқ шудааст.

Се сенарияи истифода чӣ гуна фарқ мекунанд?

Таҳқиқот се сенарияи асосиро интихоб кардааст: боғҳои фароғатӣ, марказҳои фитнес ва чорабиниҳои варзишӣ. Нуқтаи умумии онҳо ин аст, ки ҳамаи онҳо муҳитҳои хидматии ҷамъиятӣ/корбармеҳвар мебошанд, ки бо машқ ё фаъолияти ҷисмонӣ алоқаманданд. Аммо ҳар яке барои тарҳи система маҳдудиятҳои гуногун ба вуҷуд меоранд.

Ин фарқ тамоми мантиқи моделсозии таҳқиқотро муайян мекунад. Сенарияи боғ ба сатҳи «таҷрибаи асосӣ» мувофиқ аст. Маркази фитнес сатҳи «барқароршавии басомади баланд»-ро ифода мекунад. Чорабинии варзишӣ бошад сенарияи «дастгирии авҷӣ» аст. Ҳарчанд ин се сенария аз як оилаи дастгоҳ истифода мебаранд, қувваи электролизёр, қувваи насос, масоҳати фотоэлектрикӣ ва рафтори захира дар онҳо фарқ мекунад.

Талаботи корбар чӣ гуна чен шудааст?

Барои фаҳмидани талаботи корбарон усули пурсиши сохторёфта истифода шудааст. Пурсиш хусусиятҳои демографӣ, одатҳои машқ, омодагӣ ба истифодаи система, афзалиятҳои функсионалӣ ва арзёбии мувофиқати сенарияро дар бар мегирад. Омодагӣ ба истифода бо миқёси 0-10 чен шудааст.

Профилҳои корбарон дар се сенария ба таври назаррас фарқ мекунанд:

Ин ҷадвал нуқтаи муҳимро нишон медиҳад: гурӯҳи чорабинии варзишӣ басомади машқи баландтарин дорад, аммо омодагӣ ба истифода дар корбарони маркази фитнес аз ҳама баландтар аст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки талаботи система танҳо бо шиддати фаъолияти ҷисмонӣ шарҳ дода намешавад. Ҷойе, ки корбар хидматро мебинад, мунтазамии истифода, вақти мондан дар муҳит ва дараҷаи қабули хидмат низ дар ташаккули талабот нақш доранд.

Таҳлили регрессия чиро нишон медиҳад?

Барои шарҳ додани омодагӣ ба истифода регрессияи хаттии бисёртағйирёбанда истифода шудааст. Мантиқи асосии регрессияро бо MathJax чунин навиштан мумкин аст:

\[ Y_i = \beta_0 + \sum_{j=1}^{n} \beta_j X_{ij} + \varepsilon_i \]

Дар ин формула \(Y_i\) холҳои омодагии корбари \(i\)-ум ба истифодаи система мебошад. \(\beta_0\) аъзои доимӣ аст. \(\beta_j\) коэффисиенти регрессияи тағйирёбандаи мустақили дахлдор мебошад. \(X_{ij}\) тағйирёбандаҳои тавзеҳиро, аз ҷумла синну сол, ҷинс, басомади машқ, навъи машқ ё давомнокии машқ ифода мекунад. \(\varepsilon_i\) ҷузъи хатои тасодуфӣ мебошад, ки модел шарҳ дода наметавонад.

Натиҷаҳои регрессия фарқҳои муҳимро миёни се сенария нишон медиҳанд. Модели маркази фитнес қавитарин тавзеҳдиҳиро дорад. Дар ин модел \(R^2 = 0,746\), ва \(R^2 = 0,735\)-и ислоҳшуда дода шудааст. Ин нишон медиҳад, ки тағйирёбандаҳое чун синну сол ва басомади машқ метавонанд омодагии корбарони маркази фитнесро ба истифодаи система ба таври назаррас шарҳ диҳанд.

Дар сенарияи боғи фароғатӣ тавзеҳдиҳӣ сатҳи миёна дорад. Дар ин модел \(R^2 = 0,201\), ва \(R^2 = 0,167\)-и ислоҳшуда ба даст омадааст. Дар корбарони боғ талабот ба доираи васеи синну сол ва интизориҳои таҷриба вобастатар аст. Дар модели чорабинии варзишӣ бошад \(R^2 = 0,048\), ва \(R^2 = 0,008\)-и ислоҳшуда аст. Ин тавзеҳдиҳии хеле паст нишон медиҳад, ки дар чорабиниҳои варзишӣ талаботро танҳо бо синну сол ва басомади машқ кофӣ шарҳ додан мумкин нест. Муҳити чорабинӣ, тартиби издиҳом, ритми мусобиқа, вақти интизорӣ, таъсири иҷтимоӣ ва рафтори қарорҳои фаврӣ метавонанд муҳимтар бошанд.

Ҳангоми баррасии муфассали коэффисиентҳо, дар маркази фитнес басомади машқ ба омодагӣ ба истифода таъсири қавӣ ва аз ҷиҳати оморӣ маънодори мусбат дорад. Коэффисиенти басомади машқ \(B = 1,422\), коэффисиенти стандартшуда \(\beta = 0,864\) ва арзиши маънодорӣ \(p < 0,001\) дода шудааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки корбарони маркази фитнес, ки мунтазам машқ мекунанд, ба дастгирии барқароршавӣ ниёзи қавитар доранд.

Дар сенарияи боғи фароғатӣ таъсири манфӣ ва маънодори синну сол ҷолиб аст. Коэффисиенти синну сол \(B = -0,877\), \(\beta = -0,445\) ва \(p = 0,002\) дода шудааст. Ин нишон медиҳад, ки дар сенарияи боғ бо афзоиши синну сол омодагӣ ба истифодаи система коҳиш меёбад. Аммо ин натиҷа маънои онро надорад, ки корбарони калонсол ба барқароршавӣ ниёз надоранд. Он бештар метавонад ба қабули хидмати нави гидроген-атомизатсия, қабули технология, интизориҳои таҷриба ва одатҳои истифода алоқаманд бошад.

Дар сенарияи чорабинии варзишӣ синну сол ва басомади машқ аз ҷиҳати оморӣ маънодор нестанд. Аз ин рӯ, барои тарҳи система дар чорабиниҳои варзишӣ танҳо ба демографияи корбар нигоҳ кардан кофӣ нест. Дар чунин муҳитҳо ҷадвали чорабинӣ ва талаботи кӯтоҳмуддати авҷӣ метавонанд муайянкунанда бошанд.

Кластерҳои корбарон чиро нишон медиҳанд?

Таҳқиқот корбаронро танҳо бо арзишҳои миёна арзёбӣ накардааст. Бо усули кластеризатсияи дузинагии Байесӣ дар ҳар сенария гурӯҳҳои гуногуни талабот муайян шудаанд. Ин қадами муҳим аст, зеро ҳатто корбарони як маркази фитнес ё як боғ метавонанд хидмати барқароршавиро бо шиддати яксон нахоҳанд.

Дар боғи фароғатӣ се сатҳи гуногуни талабот вуҷуд дорад. Ин нишон медиҳад, ки муҳити боғ гетерогенӣтар аст. Баъзе корбарон системаро бо омодагии баландтар қабул мекунанд, баъзеҳо таваҷҷуҳи миёна ё пасттар нишон медиҳанд. Аз ин рӯ, барои сенарияи боғ ба ҷойи хидмати ягона бо шиддати собит, тарҳи камэнергия ва хидмати зинавӣ мувофиқтар аст.

Дар маркази фитнес ду кластер ба вуҷуд омадааст. Як гурӯҳ корбаронеро ифода мекунад, ки мунтазамтар ва муддати дарозтар машқ мекунанд ва омодагии баландтар ба истифода доранд. Азбаски дар ин сенария талабот шадидтар ва пешгӯишаванда аст, иқтидори хидмати пайвастаи система аҳамияти бештар мегирад.

Дар чорабинии варзишӣ омодагӣ ба истифода дар ду кластер қариб яксон аст, аммо давомнокии машқ ва сохтори иштирок фарқ мекунад. Ин нишон медиҳад, ки дар чорабинии варзишӣ талабот бештар аз нияти корбар не, балки аз ҷадвали чорабинӣ ва сарбории авҷӣ шакл мегирад. Аз ин рӯ, мушкили асосии система дар чорабиниҳои варзишӣ талаботи миёна нест, балки хидмати пуршиддати кӯтоҳмуддат мебошад.

Таъсири барқароршавии атомизатсияи гидрогенӣ чӣ гуна дастгирӣ мешавад?

Таҳқиқот таҷрибаҳои қаблии атомизатсияи оби бой аз гидрогенро ҳамчун далели дастгиркунанда истифода мебарад. Ин таҷрибаҳо барои ҳисоб кардани параметрҳои система мустақиман истифода нашудаанд; аммо онҳо нишон медиҳанд, ки гетерогении талабот асоси амалӣ дорад.

Дар таҷрибаҳои барқароршавӣ хастагии субъективӣ ва дарки дарди мушакҳо арзёбӣ шудаанд. Нишондиҳандаҳое чун RPE, яъне сатҳи даркшудаи талош, ва VAS, яъне дарки дард/нороҳатӣ, истифода шудаанд. Ҳам дар занон ва ҳам дар мардон тамоюли беҳбудии дарки барқароршавӣ дида шудааст; аммо ҳудуди беҳбудӣ яксон нест. Гуфта мешавад, ки коҳиши RPE ва VAS дар гурӯҳи занон бештар намоён будааст.

Дар муқоиса аз рӯйи одати машқ, иштирокчиёне, ки мунтазам машқ мекунанд, ба дастгирии барқароршавӣ ҳассостар будаанд. Дар онҳое, ки одати машқ надоранд, низ беҳбудӣ дида мешавад; аммо таъсир маҳдудтар аст. Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки корбарони фаъолтари мунтазам метавонанд хидмати барқароршавиро қавитар эҳсос кунанд.

Аз рӯйи минтақаи бадан, ки машқ дода шудааст, низ фарқҳо ёфт шудаанд. Баландтар будани RPE ва VAS баъд аз машқҳои узвҳои поёнӣ нишон медиҳад, ки машқи қисми поёнии бадан хастагӣ ва дарди бештар эҷод мекунад. Ин низ ишора мекунад, ки давомнокӣ ва шиддати хидмат набояд ҳамчун як арзиши собити ягона муайян карда шавад.

Паёми муҳими ин бахш чунин аст: талаботи барқароршавӣ на танҳо аз сенария, балки аз гурӯҳи корбар, одати машқ ва навъи машқ таъсир мегирад. Аз ин рӯ, дар тарҳи терминали хурди энергетикӣ ҷанбаи инсонро нодида гирифтан мумкин нест.

Талабот чӣ гуна ба параметрҳои система табдил дода мешавад?

Саҳми муҳимтарини таҳқиқот сохтани чаҳорчӯбаест, ки талаботи корбарро ба параметрҳои муҳандисӣ табдил медиҳад. Таҳқиқот аввал ҳудуди сенария, омодагии корбар ба истифода, басомади машқ ва давомнокии хидматро муайян мекунад. Сипас ин нишондиҳандаҳои талабот ба сатҳи хидмат, ниёз ба гидроген, басомади дорупошӣ ва қувваи система табдил дода мешаванд.

Сатҳи хидмат бо формулаи мафҳумии зерин ифода мешавад:

\[ L_s = f(I, F, T, B) \]

Дар ин ҷо \(L_s\) сатҳи хидмат ё дараҷаи эквивалентии талаботро дар сенарияи \(s\) нишон медиҳад. \(I\) омодагӣ ба истифода, \(F\) басомади машқ, \(T\) давомнокии фаъолият ва \(B\) ҳудуди сенарияро ифода мекунанд. Нуқтаи муҳими ин формула он аст, ки омодагии корбар мустақиман ба қувваи барқ табдил дода намешавад. Яъне хоҳиши 8-холӣ мустақиман 8 воҳиди қувва маъно надорад. Омодагӣ, рафтор ва шароити сенария якҷо сатҳи хидматро муайян мекунанд.

Талаботи эквивалентӣ чунин муайян мешавад:

\[ Q_s = \lambda_s \cdot L_s \]

Дар ин ҷо \(Q_s\) талаботи эквивалентӣ ё сарбории хидматии сенарияи \(s\)-ро нишон медиҳад. \(\lambda_s\) коэффисиенти табдили талаботи махсуси сенария мебошад. Ин коэффисиент бо ҳудуди сенария, ҳадафҳои хидмат ва хусусиятҳои рафтори корбар муайян мешавад.

Тақсимоти талабот дар давоми рӯз чунин моделсозӣ мешавад:

\[ q_s(t) = Q_s \cdot p_s(t) \]

\[ \sum_t p_s(t) = 1 \]

Дар ин ифода \(q_s(t)\) шиддати талаботи эквивалентӣ дар вақти \(t\), ва \(p_s(t)\) коэффисиенти тақсимоти талабот дар як рӯзи маъмулиро нишон медиҳад. Дар сенарияи боғ талабот парокандатар, дар маркази фитнес мунтазамтар ва пайваста, дар чорабинии варзишӣ бошад кӯтоҳмуддат ва авҷӣ аст.

Тавозуни энергия чӣ гуна сохта мешавад?

Тавозуни асосии энергетикии PHCAS чунин ифода мешавад:

\[ P_{\mathrm{pv}} + P_{\mathrm{sup}} = P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}} + P_{\mathrm{aux}} \]

Дар ин ҷо \(P_{\mathrm{pv}}\) қувваи аз системаи фотоэлектрикӣ мебошад. \(P_{\mathrm{sup}}\) дастгирии берунаи энергия ё дастгирии захираро нишон медиҳад. \(P_{\mathrm{ele}}\) қувваи электролизёр аст. \(P_{\mathrm{pump}}\) қувваи насос аст. \(P_{\mathrm{aux}}\) масрафи таҷҳизоти идоракунӣ ва ёрирасонро ифода мекунад.

Ин муодила мантиқи асосии системаро медиҳад: қувваи аз офтоб ва дар сурати мавҷуд будан аз захира бояд масрафи электролизёр, насос ва дастгоҳҳои ёрирасонро пӯшонад. Агар истеҳсоли фотоэлектрикӣ нокифоя бошад, захира ё дастгирии беруна лозим мешавад. Агар истеҳсол зиёд бошад, батарея ё системаи захираи гидроген метавонад барои мувозинати кӯтоҳмуддат истифода шавад.

Қувваи электролизёр чӣ гуна ҳисоб мешавад?

Электролизёр ҷузъи аз ҳама муҳим аст, зеро иқтидори истеҳсоли гидрогенро муайян мекунад. Дар таҳқиқот қувваи электролизёр аз рӯйи ниёз ба истеҳсоли гидроген ва масрафи энергия барои ҳар воҳиди гидроген ҳисоб мешавад:

\[ P_{\mathrm{ele}} = \dot{m}_{H_2} \times SEC \]

Дар ин ҷо \(P_{\mathrm{ele}}\) ниёзи фаврии қувваи электролизёрро нишон медиҳад. \(\dot{m}_{H_2}\) ниёз ба истеҳсоли гидроген дар як соат аст. \(SEC\) масрафи хоси энергияи электролизёр мебошад. Дар таҳқиқот барои электролизёрҳои тиҷоратии alkaline ё PEM арзиши маъмулӣ \(SEC = 50{,}000 \, \mathrm{Wh/kg}\), яъне \(50 \, \mathrm{kWh/kg}\), гирифта шудааст.

Ин формула паёми хеле мустақими муҳандисӣ медиҳад: бо зиёд шудани ниёз ба гидроген қувваи электролизёр зуд боло меравад. Аз ин рӯ, дар андозагирии система яке аз параметрҳои ҳассостарин талаботи гидроген аст. Дар сенарияҳои серхидматтар, аз ҷумла маркази фитнес ва чорабинии варзишӣ, интизор меравад қувваи электролизёр зиёд шавад.

Қувваи насос чӣ гуна ҳисоб мешавад?

Дар хидмати атомизатсия насос оби бой аз гидрогенро ба системаи дорупошӣ интиқол медиҳад. Қувваи насос танҳо ба қувваи номиналии он не, балки ба давомнокии кор низ вобаста аст. Аз ин рӯ, қувваи миёнаи насос бо duty cycle ҳисоб мешавад:

\[ P_{\mathrm{pump}} = P_{\mathrm{rated}} \cdot D \]

Дар ин ҷо \(P_{\mathrm{pump}}\) қувваи миёнаи насос аст. \(P_{\mathrm{rated}}\) қувваи номиналии насос аст. \(D\) duty cycle буда, аз 0 то 1 тағйир меёбад. Агар \(D = 0,75\) бошад, фарз мешавад, ки насос дар як даври муайян %75-и вақт кор мекунад.

Ин формула муносибати байни шиддати хидмат ва масрафи энергияро шарҳ медиҳад. Агар басомади дорупошӣ дар чорабинии варзишӣ ё барқароршавӣ баъд аз машқи шадид зиёд шавад, duty cycle-и насос низ баланд мешавад. Ин қувваи миёнаи насосро зиёд мекунад.

Қувваи умумии система ва масоҳати фотоэлектрикӣ чӣ гуна ҳисоб мешаванд?

Пас аз муайян шудани қувваҳои электролизёр ва насос, бо дарназардошти талафоти система қувваи умумӣ ҳисоб мешавад. Дар таҳқиқот барои самаранокии система арзиши эҳтиёткоронаи \(\eta_{\mathrm{sys}} = 0,85\) истифода шудааст:

\[ P_{\mathrm{total}} = \frac{P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}}}{\eta_{\mathrm{sys}}} \]

Дар ин ҷо \(P_{\mathrm{total}}\) талаботи умумии қувваест, ки система бояд таъмин кунад. \(\eta_{\mathrm{sys}}\) самаранокии система буда, талафоти инвертер ва хатҳоро ифода мекунад. Азбаски самаранокӣ аз 1 камтар аст, талаботи воқеии қувва аз ҷамъбасти одии қувваи электролизёр ва насос баландтар мешавад.

Қувваи воқеии фотоэлектрикӣ ба ҳар воҳиди масоҳат бо ислоҳи қувваи панел дар шароити санҷиши стандартӣ мутобиқи шуоъдиҳии мавҷудаи офтоб ҳисоб мешавад:

\[ P_{\mathrm{actual}} = P_{\mathrm{stc}} \cdot \frac{G}{G_{\mathrm{stc}}} \]

Дар ин ҷо \(P_{\mathrm{actual}}\) истеҳсоли воқеии қувваи фотоэлектрикӣ ба ҳар воҳиди масоҳат мебошад. \(P_{\mathrm{stc}}\) қувваи воҳиди масоҳат дар шароити стандартии санҷиш аст. \(G\) шуоъдиҳии воқеии офтоб мебошад. \(G_{\mathrm{stc}} = 1000 \, \mathrm{W/m^2}\) шуоъдиҳии стандартии офтоб аст.

Масоҳати зарурии панел чунин ҳисоб мешавад:

\[ A_{\mathrm{pv}} = \frac{P_{\mathrm{total}}}{P_{\mathrm{actual}}} \]

Дар ин ҷо \(A_{\mathrm{pv}}\) масоҳати зарурии панели фотоэлектрикӣ мебошад. Ин формула нишон медиҳад, ки афзоиши қувваи умумӣ ҳамеша ба афзоиши хаттии масоҳати панел намеорад. Зеро масоҳати панел на танҳо аз сарборӣ, балки аз шуоъдиҳии офтоб низ вобаста аст. Агар шуоъдиҳӣ баланд бошад, талаботи қувваи бештар метавонад бо афзоиши маҳдудтари масоҳат таъмин шавад. Агар шуоъдиҳӣ паст бошад, ҳатто талаботи қувваи кам метавонад масоҳати бештар талаб кунад.

Андозаи система дар се сенария чӣ гуна тағйир меёбад?

Ҳисобҳои сенариявии система нишон медиҳанд, ки аз як муҳити истифода ба дигараш иқтидор зина ба зина меафзояд.

Дар ин ҷадвал натиҷаи аввалиндараҷа ин аст, ки қувваи умумӣ аз сенарияи боғ ба чорабинии варзишӣ ба таври равшан зиёд мешавад. Дар боғ система камқувваттар ва ба таҷрибаи асосӣ нигаронида шудааст. Дар маркази фитнес қувваи электролизёр ба 160 W мерасад, зеро ниёз ба хидмати пайваста ва такроршаванда вуҷуд дорад. Чорабинии варзишӣ баландтарин қувваи умумиро талаб мекунад, зеро дар муддати кӯтоҳ талаботи шадид ва дастгирии авҷӣ пешбинӣ мешавад.

Аммо масоҳати фотоэлектрикӣ бо қувваи умумӣ дар як тартиб зиёд намешавад. Дар сенарияи боғ, гарчанде қувваи умумӣ паст аст, масоҳати фотоэлектрикӣ 1,85 m² дода шудааст. Дар маркази фитнес, гарчанде қувваи умумӣ баландтар аст, масоҳат 0,99 m² аст. Ин нишон медиҳад, ки шуоъдиҳии офтоб ва фарзияҳои истеҳсол ба ҳар воҳиди масоҳат дар шароити сенария ба масоҳати панел таъсир мекунанд. Аз ин рӯ, дар тарҳи система на танҳо қувваи умумӣ, балки захираи маҳаллии офтоб низ нақши муҳим дорад.

Рафтори амалиётии се сенария чӣ гуна фарқ мекунад?

Система на танҳо аз рӯйи иқтидори статикӣ, балки аз рӯйи профили ҳаррӯзаи кор низ арзёбӣ шудааст. Таҳлили тақсимоти динамикии қувва ва мувофиқати талабот нишон медиҳад, ки система дар шароити тобистон, фасли гузариш ва зимистон чӣ гуна рафтор мекунад.

Сенарияи боғи фароғатӣ пасттарин сатҳи сарбориро дорад. Сарбории умумии рӯзона тақрибан дар ҳудуди 397,79-439,50 Wh аст. Гарчанде электролизёр ва сарбориҳои ёрирасон бартарӣ доранд, сарбории гардиш ва насоси об хурд аст. Дар ин сенария, бинобар андозаи хурд, система метавонад умуман худтаъминкунии баланд ва мувофиқати хуби сарбориро нишон диҳад. Захира бештар барои буферкунии кӯтоҳмуддат ва ҷаббидани энергияи зиёдатӣ истифода мешавад.

Дар сенарияи маркази фитнес сарбории умумӣ ба тақрибан 1248-1763 Wh мерасад. Сарбории электролизёр дар ҳудуди 665-1180 Wh дода шудааст. Худтаъминкунӣ дар тобистон %83,41, дар фасли гузариш %75,70 ва дар зимистон %45,80 мешавад. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки маркази фитнес бинобар талаботи мунтазам ва пайваста ба тағйири мавсимии офтоб ҳассостар аст.

Сенарияи чорабинии варзишӣ баландтарин сарбориро ба вуҷуд меорад. Сарбории умумӣ тақрибан 2139-2440 Wh аст. Худтаъминкунӣ дар тобистон %96,20, дар фасли гузариш %90,53 ва дар зимистон %54,82 дода шудааст. Ин сенария дар тобистон ва шароити мувофиқи шуоъдиҳӣ метавонад қавӣ кор кунад, аммо дар шароити нури паст ниёз ба захира ва дастгирии иловагӣ равшантар мешавад.

Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки дар тарҳи PHCAS захира на танҳо барои нигоҳ доштани энергияи зиёдатӣ, балки барои таъмини эътимоднокии хидмат низ зарур аст. Махсусан дар сенарияҳои серталаб, аз ҷумла маркази фитнес ва чорабинии варзишӣ, дастгирии батарея ё захираи гидроген барои идомаи хидмат муҳимтар мегардад.

Чаро маркази фитнес алоҳида баррасӣ шудааст?

Сенарияи маркази фитнес бинобар сохтори мунтазами корбар, омодагии баланди истифода ва қувваи баланди тавзеҳдиҳии модели регрессия барои таҳлили шароити маъмулии кор интихоб шудааст. Ин сенария мушкили мувофиқати байни шиддати талабот ва шуоъдиҳии офтобро хуб нишон медиҳад.

Барои маркази фитнес се шароити маъмулии зерин муқоиса шудаанд:

• S1: Барқароршавии муқаррарӣ баъд аз машқи ҳаррӯза,
• S2: Барқароршавии амиқ баъд аз машқи шадид,
• S3: Хидмати асосӣ дар шароити боронӣ ё шуоъдиҳии заиф.

S1 барқароршавии шиддати миёнаро баъд аз машқи мунтазам ифода мекунад. Дар ин ҳолат система миёни таъсири барқароршавӣ ва масрафи энергия тавозун месозад. Дар S2 талаботи гидроген зиёд мешавад ва қувваи электролизёр ба 270 W мерасад. Қувваи умумӣ нисбат ба S1 тақрибан %62,73 зиёд мешавад. Бо вуҷуди ин, масоҳати фотоэлектрикӣ танҳо тақрибан %11,61 зиёд мешавад, зеро дар S2 шуоъдиҳии офтоб баландтар аст ва афзоиши истеҳсол ба ҳар воҳиди масоҳат қисми афзоиши сарбориро ҷуброн мекунад.

S3 ҳолати идомаи хидмати асосиро дар шароити боронӣ ё шуоъдиҳии паст ифода мекунад. Талаботи гидроген ва басомади кори насос кам карда шудаанд. Қувваи умумӣ ба 127,06 W поён меравад. Аммо масоҳати фотоэлектрикӣ дар сатҳи 4,21 m² мемонад, зеро шуоъдиҳии офтоб паст ва истеҳсол ба ҳар воҳиди масоҳат низ кам мешавад. Ин нишон медиҳад, ки фарзияи «талаботи кам = панели хеле хурд» ҳамеша дуруст нест.

Муҳимтарин дарс аз таҳлили маркази фитнес чист?

Мисоли маркази фитнес нишон медиҳад, ки параметрҳои система хаттӣ рафтор намекунанд. Қувваи электролизёр ба шиддати талабот хеле ҳассос аст. Ҳангоми гузариш аз S1 ба S2 талаботи гидроген %68,75 зиёд мешавад ва қувваи электролизёр аз 160 W ба 270 W мерасад. Аммо масоҳати фотоэлектрикӣ бо ҳамин таносуб зиёд намешавад. Сабаб он аст, ки дар S2 шуоъдиҳии офтоб баландтар мебошад.

Ҳангоми гузариш аз S1 ба S3 талабот ва қувваи умумӣ кам мешавад; аммо шуоъдиҳии офтоб низ коҳиш меёбад, бинобар ин масоҳати фотоэлектрикӣ танҳо ба андозаи маҳдуд кам мешавад. Ин нишон медиҳад, ки дар тарҳи PHCAS се параметр бояд якҷо баррасӣ шаванд:

• Шиддати талабот: Сарбории электролизёр ва насосро муайян мекунад.
• Шуоъдиҳии офтоб: Масоҳати зарурии панелро барои ҳамон сарборӣ муайян мекунад.
• Дастгирии захира: Номувофиқии вақти байни талабот ва истеҳсолро мувозинат мекунад.

Аз ин рӯ, барои система як конфигуратсияи собити «беҳтарин» вуҷуд надорад. Барқароршавии мунтазам, барқароршавии шадид ва шароити нури заиф мантиқи кори гуногун талаб мекунанд. Дар оянда чунин системаҳо метавонанд мутобиқи пешгӯии обу ҳаво, пешгӯии зичии корбар ва ҳолати захира ба таври динамикӣ идора шаванд.

Забони визуалӣ ва графикии таҳқиқот чиро мефаҳмонад?

Схемаҳои система нишон медиҳанд, ки PHCAS як занҷири ҳамгирои энергия-хидмат аз панели фотоэлектрикӣ то соплоҳои атомизатсионӣ мебошад. Диаграммаи функсионалӣ мефаҳмонад, ки система танҳо дастгоҳи истеҳсоли гидроген нест; он истеҳсоли энергия, электролиз, гардиши об, филтратсия, захира ва хидмати дорупоширо якҷо мекунад.

Тасвири дастгоҳи ҳамгирошуда нишон медиҳад, ки система чӣ гуна метавонад ҳамчун терминали воқеӣ сохта шавад. Панели фотоэлектрикӣ, системаи истеҳсоли гидроген, батарея, инвертер, насос ва сопло, ки дар чаҳорчӯба ҷойгир шудаанд, нишон медиҳанд, ки ҳадафи татбиқии таҳқиқот терминали хурд ва сайёри хидматӣ мебошад.

Дар тасвири се сенария нишон дода мешавад, ки дастгоҳ дар боғ, маркази фитнес ва чорабинии варзишӣ чӣ гуна ҷойгир шуда метавонад. Ин тасвирҳо паёми асосиро дастгирӣ мекунанд: як технология дар заминаҳои гуногуни истифода иқтидор ва мантиқи амалиёти гуногун талаб мекунад.

Дар графикҳои посухи барқароршавӣ дида мешавад, ки нишондиҳандаҳои субъективӣ чун RPE ва VAS аз рӯйи ҷинс, одати машқ ва минтақаи бадан фарқ мекунанд. Ин графикҳо нишон медиҳанд, ки гетерогении корбар танҳо назариявӣ нест; дар дарки воқеии барқароршавӣ низ фарқҳо вуҷуд доранд.

Графикҳои тақсимоти динамикии қувва нишон медиҳанд, ки се сенария дар шароити мавсимӣ чӣ гуна фарқ мекунанд. Дар сенарияи боғ сарборӣ хурдтар ва ҳамвортар аст; дар маркази фитнес истифодаи пайвастаи энергия барҷастатар аст. Дар чорабиниҳои варзишӣ бошад сарбориҳои авҷӣ пеш меоянд. Ин графикҳо нишон медиҳанд, ки андозагирии система танҳо аз қувваи умумӣ иборат нест; каҷхатти сарбории рӯзона ва шароити мавсимии офтоб низ муҳиманд.

Графикҳои радарӣ ва сутунӣ барои маркази фитнес нишон медиҳанд, ки дар S1, S2 ва S3 қувваи электролизёр, қувваи насос, қувваи умумӣ ва масоҳати PV ба самтҳои гуногун тағйир меёбанд. Бо зиёд шудани талабот қувваи электролизёр зуд баланд мешавад, аммо масоҳати PV вобаста ба шуоъдиҳии офтоб маҳдудтар тағйир мекунад. Ин тасвирҳо равшан нишон медиҳанд, ки система мушкили ғайрихаттӣ ва бисёрқабатаи тарҳрезӣ мебошад.

Ин таҳқиқот барои ҳаёти ҳаррӯза чӣ маъно дорад?

Ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки технологияҳои энергияи барқароршаванда на танҳо барои неругоҳҳои калон ё шабакаҳои шаҳрӣ, балки барои нуқтаҳои хурди хидматӣ низ метавонанд тарҳрезӣ шаванд. Терминалҳои хурди энергетикӣ дар боғҳо, майдонҳои варзишӣ ё марказҳои фитнес метавонанд дар оянда қисми зерсохтори камкарбонии хидматҳои ҷамъиятӣ шаванд.

Дар ҳаёти ҳаррӯза чунин система метавонад ҳамчун истгоҳи хурде тасаввур шавад, ки баъд аз машқ дастгирии кӯтоҳмуддати барқароршавӣ медиҳад, энергияи худро аз офтоб мегирад ва оби бой аз гидрогенро атомизатсия карда пешниҳод мекунад. Корбар метавонад онро баъд аз давидан, машқ ё чорабинии варзишӣ истифода барад. Аммо барои муваффақияти система он бояд дар ҷойи дуруст бо иқтидори дуруст насб шавад.

Системаи аз ҳад калон дар боғ метавонад ҳам хароҷоти нолозим ва ҳам истифодаи зиёди масоҳат эҷод кунад. Системаи камқувва дар маркази фитнес метавонад нокифоя бошад. Дар чорабинии варзишӣ бошад иқтидори пасти авҷӣ метавонад зичии корбаронро таъмин карда натавонад. Ин таҳқиқот мекӯшад ҳамин фарқҳои тарҳрезиро ба чаҳорчӯбаи илмӣ ва параметрӣ ҷой диҳад.

Аҳамияти таҳқиқот аз нигоҳи гузашта, имрӯз ва оянда

Аз нигоҳи гузашта, системаҳои гидрогенӣ бештар бо зерсохтори бузурги энергия, саноат, нақлиёт ва барномаҳои ҳуҷайраи сӯзишворӣ алоқаманд буданд. Системаҳои фотоэлектрикӣ-гидрогении хурд, ки ба рафтори корбар ҳассос ва ҳамчун терминали хидматӣ фаъоланд, камтар баррасӣ шудаанд. Ин таҳқиқот аз он ҷиҳат ҷолиб аст, ки технологияи гидрогенро ба соҳаи хурдтаре чун хидмати ҷамъиятӣ ва барқароршавӣ баъд аз машқ меорад.

Аз нигоҳи имрӯз, таваҷҷуҳ ба системаҳои хурди энергетикии камкарбон ва корбармеҳвар дар шаҳрҳо зиёд мешавад. Боғҳо, майдонҳои варзишӣ, кампусҳо, гирду атрофи биноҳои интеллектуалӣ ва ҷомеаҳои камкарбон дигар танҳо истеъмолкунанда не, балки метавонанд нуқтаҳои хурди истеҳсоли энергия ва хидмат бошанд. PHCAS намунаи хосеро пешниҳод мекунад, ки энергияи офтобӣ, истеҳсоли гидроген ва хидмати саломатӣ/барқароршавиро якҷо мекунад.

Аз нигоҳи оянда, ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки терминалҳои хурди гидрогенӣ метавонанд на танҳо бо иқтидори собит, балки мутобиқи талаботи вақти воқеӣ, шуоъдиҳии офтоб, ҳолати захира ва рафтори корбар идора шаванд. Дар оянда додаҳои силсилаи вақт аз корбар, алгоритмҳои идоракунии пешгӯишаванда, оптимизатсияи захираи батарея-гидроген ва сатҳҳои динамикии хидмат метавонанд ба система илова шаванд. Ҳамин тавр, терминал метавонад аз дастгоҳи ғайрифаъоли пешакӣ андозагирӣшуда ба системаи интеллектуалии хурди энергия-хидмат табдил ёбад, ки худро ба талаботи тағйирёбанда мутобиқ мекунад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

Яке аз ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот робитаи мустақими тарҳи системаи техникӣ бо талаботи корбар аст. Бисёр таҳқиқоти системаҳои энергетикӣ сарбориро ҳамчун арзиши собит ё миёна мегиранд. Ин таҳқиқот бошад мекӯшад омодагӣ ба истифода, басомади машқ, давомнокии фаъолият, ҳудуди сенария ва ҳадафи хидматро ба параметрҳои система пайваст кунад.

Ҷиҳати қавии дуюм муқоисаи се сенарияи гуногуни истифода аст. Фарқҳои байни боғ, маркази фитнес ва чорабинии варзишӣ на танҳо ба таври тавсифӣ, балки бо додаҳои корбар, регрессия, кластеризатсия ва параметрҳои система дастгирӣ шудаанд.

Ҷиҳати қавии сеюм эътирофи гетерогении талабот мебошад. Таҳқиқот нишон медиҳад, ки ҳамаи корбарон ниёзи яксон ба барқароршавӣ ва сатҳи яксони қабули технология надоранд. Ҷинс, одати машқ, минтақаи машқ ва муҳити сенария метавонанд ба талаботи хидмат таъсир расонанд.

Ҷиҳати қавии чорум сохтани ҳисобҳои муҳандисӣ бо формулаҳои содда, вале шарҳдиҳанда мебошад. Параметрҳое чун қувваи электролизёр, қувваи насос, қувваи умумӣ ва масоҳати PV бо муносибатҳои фаҳмо ҳисоб шудаанд. Ин корро ҳам аз ҷиҳати илмӣ ва ҳам барои тарҳи ибтидоӣ муфид мекунад.

Ҷиҳати қавии панҷум кушода гузоштани самти рушди минбаъдаи система аст. Таҳқиқот мегӯяд, ки модели ҳозира идоракунии пурраи динамикӣ ё оптимизатсияи якҳадафиро анҷом намедиҳад. Ба ҷойи он, мантиқи андозагирии иқтидор дар асоси сенарияро пешниҳод мекунад. Ин иддаоҳои таҳқиқотро эҳтиёткорона ва маҳдудтар мекунад.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот кадомҳоянд?

Маҳдудияти аввал ин аст, ки таҳқиқот preprint буда, аз арзёбии ҳамсолон нагузаштааст. Аз ин рӯ, натиҷаҳо бояд бодиққат хонда шаванд ва ҳамчун натиҷаи ниҳоии нашри арзёбишуда ҳисоб нашаванд.

Маҳдудияти дуюм ин аст, ки конфигуратсияи система ба чаҳорчӯбаи қоидабунёд ва параметрӣ такя мекунад. Таҳқиқот барои хароҷот, эътимоднокӣ, партовҳои давраи ҳаёт, иқтидори оптималии захира ё стратегияи идоракунӣ оптимизатсияи фарогир пешниҳод намекунад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо бояд на ҳамчун оптимуми қатъӣ, балки ҳамчун истиноди андозагирии сенариявӣ хонда шаванд.

Маҳдудияти сеюм дар он аст, ки додаҳои пурсиш ва корбар ба намуна ва шароити мушаххас такя мекунанд. Дар шаҳрҳои дигар, фарҳангҳои дигар, гурӯҳҳои синнӣ ё ҷомеаҳои дорои одатҳои варзишии гуногун омодагӣ ба истифода ва сохтори талабот метавонанд тағйир ёбанд.

Маҳдудияти чорум ин аст, ки гарчанде таҳқиқот аз таҷрибаҳои дастгиркунанда оид ба таъсири атомизатсияи оби бой аз гидроген ба барқароршавӣ истифода мебарад, ҳадафи асосии ин мақола исботи биотиббии таъсир нест, балки андозагирии система аст. Яъне таҳқиқот самаранокии клиникии атомизатсияи гидрогенро ба таври ниҳоӣ исбот намекунад; бештар фарқҳои талабот ва конфигуратсияи системаро меомӯзад.

Маҳдудияти панҷум набудани симулятсияи динамикии соатбайъ ва идоракунии вақти воқеӣ аст. Тақсимоти вақти талабот бо каҷхатти содашудаи рӯзи маъмули намояндагӣ шудааст. Дар истифодаи воқеӣ издиҳоми ногаҳонӣ, тағйири обу ҳаво, сатҳи пуршавии батарея, сояафкании панел ё ҳолати нигоҳдорӣ метавонанд рафтори системаро тағйир диҳанд.

Маҳдудияти шашум маҳдуд будани таҳлили иқтисодӣ ва устувории саҳроӣ аст. Арзиши терминали хурд, ниёз ба нигоҳдорӣ, масрафи об, умри электролизёр, амнияти гидроген, гигиенаи сопло ва амнияти корбар бояд барои гузаштан ба татбиқ алоҳида омӯхта шаванд.

Ин таҳқиқот чӣ мегӯяд ва чӣ намегӯяд?

Ин таҳқиқот мегӯяд, ки системаҳои атомизатсионии фотоэлектрикӣ-гидрогенӣ метавонанд ҳамчун терминали хурди тақсимшудаи энергетикӣ барои дастгирии барқароршавӣ баъд аз машқ тарҳрезӣ шаванд. Аммо таъкид мекунад, ки тарҳ набояд якнавъ бошад. Азбаски сохтори талабот дар муҳитҳои гуногун, аз ҷумла боғ, маркази фитнес ва чорабинии варзишӣ, фарқ мекунад, қувваи система, иқтидори электролизёр, қувваи насос ва масоҳати PV низ бояд тағйир ёбанд.

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки қувваи электролизёр параметри бартаридоштаест, ки сарбории умумии системаро муайян мекунад. Қувваи насос бо басомади хидмат ва шиддати атомизатсия алоқаманд аст. Масоҳати фотоэлектрикӣ бошад на танҳо аз ниёз ба қувва, балки аз шуоъдиҳии офтоб вобаста аст. Аз ин рӯ, параметрҳои системаро набояд хаттӣ ва яктағйирёбанда фикр кард.

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки дар муҳитҳои истифодаи мунтазам чун маркази фитнес, талаботи корбарро бо синну сол ва басомади машқ беҳтар шарҳ додан мумкин аст; дар чорабиниҳои варзишӣ бошад талаботи авҷӣ ва омилҳои контекстӣ муҳимтаранд.

Дар айни замон, таҳқиқот намегӯяд, ки барои PHCAS як тарҳи универсалӣ ва ягонаи оптималӣ медиҳад. Ҳамчунин исбот намекунад, ки система дар ҳар муҳит аз ҷиҳати иқтисодӣ муфид, аз ҷиҳати клиникӣ самаранок ё барои бозор омода аст. Натиҷаҳо чаҳорчӯбаи андозагирии ибтидоӣ ва мутобиқсозии талабот-параметрро барои терминалҳои хурди фотоэлектрикӣ-гидрогенӣ пешниҳод мекунанд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Ин таҳқиқот кори таҳлили параметрии талаботмеҳвар аст, ки меомӯзад системаи атомизатсионии фотоэлектрикӣ-гидрогенӣ дар сенарияҳои гуногуни хидмати терминалӣ чӣ гуна андозагирӣ мешавад. Система ҳамчун терминали хурди тақсимшудаи энергетикӣ муайян шудааст, ки энергияи офтобиро ба барқ, барқро ба истеҳсоли гидроген ва оби бой аз гидрогенро ба хидмати атомизатсия табдил медиҳад.

Се сенарияи истифодаи таҳқиқот чунинанд:

• Боғи фароғатӣ: муҳити хидматии камшиддат, пароканда ва ба таҷрибаи асосӣ нигаронидашуда,
• Маркази фитнес: муҳити хидматии дорои талаботи мунтазам, такроршаванда ва пайвастаи барқароршавӣ,
• Чорабинии варзишӣ: муҳити хидматии кӯтоҳмуддат, шадид ва дорои талаботи авҷӣ.

Барои муайян кардани талаботи корбар додаҳои пурсиш, регрессияи хаттии бисёртағйирёбанда ва кластеризатсияи дузинагии Байесӣ истифода шудаанд. Омодагӣ ба истифода бо миқёси 0-10 чен шудааст. Корбарони маркази фитнес баландтарин омодагии миёнаро доранд:

• Боғи фароғатӣ: 7,12 ± 2,02,
• Маркази фитнес: 8,20 ± 0,88,
• Чорабинии варзишӣ: 7,60 ± 1,63.

Дар таҳлили регрессия модели маркази фитнес қавитарин тавзеҳдиҳиро нишон додааст:

• Маркази фитнес: \(R^2 = 0,746\), \(R^2 = 0,735\)-и ислоҳшуда,
• Боғи фароғатӣ: \(R^2 = 0,201\), \(R^2 = 0,167\)-и ислоҳшуда,
• Чорабинии варзишӣ: \(R^2 = 0,048\), \(R^2 = 0,008\)-и ислоҳшуда.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки дар марказҳои фитнес талаботро бо рафтори корбар мунтазамтар шарҳ додан мумкин аст, дар ҳоле ки дар чорабиниҳои варзишӣ тағйирёбандаҳое чун синну сол ва басомади машқ кофӣ нестанд.

Формулаҳои асосии MathJax дар таҳқиқот чунинанд:

\[ Y_i = \beta_0 + \sum_{j=1}^{n} \beta_j X_{ij} + \varepsilon_i \]

Ин ифодаи регрессия омодагии корбар ба истифодаи системаро бо тағйирёбандаҳои тавзеҳӣ мепайвандад.

\[ L_s = f(I, F, T, B) \]

Ин формула нишон медиҳад, ки сатҳи хидмати сенария бо омодагӣ ба истифода, басомади машқ, давомнокии фаъолият ва ҳудуди сенария муайян мешавад.

\[ Q_s = \lambda_s \cdot L_s \]

Ин ифода табдили сатҳи хидмат ба талаботи эквивалентиро шарҳ медиҳад.

\[ q_s(t) = Q_s \cdot p_s(t) \]

\[ \sum_t p_s(t) = 1 \]

Ин муодилаҳо нишон медиҳанд, ки талабот дар як рӯзи маъмули чӣ гуна тақсим мешавад.

\[ P_{\mathrm{pv}} + P_{\mathrm{sup}} = P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}} + P_{\mathrm{aux}} \]

Ин муодила тавозуни асосии энергияи система аст.

\[ P_{\mathrm{ele}} = \dot{m}_{H_2} \times SEC \]

Ин формула қувваи электролизёрро аз рӯйи ниёз ба истеҳсоли гидроген ва масрафи хоси энергия ҳисоб мекунад. Дар таҳқиқот \(SEC = 50{,}000 \, \mathrm{Wh/kg}\) истифода шудааст.

\[ P_{\mathrm{pump}} = P_{\mathrm{rated}} \cdot D \]

Ин формула қувваи миёнаи насосро бо қувваи номиналӣ ва duty cycle мепайвандад.

\[ P_{\mathrm{total}} = \frac{P_{\mathrm{ele}} + P_{\mathrm{pump}}}{\eta_{\mathrm{sys}}} \]

Ин ифода қувваи умумии заруриро бо дарназардошти самаранокии система медиҳад. Дар таҳқиқот \(\eta_{\mathrm{sys}} = 0,85\) истифода шудааст.

\[ P_{\mathrm{actual}} = P_{\mathrm{stc}} \cdot \frac{G}{G_{\mathrm{stc}}} \]

\[ A_{\mathrm{pv}} = \frac{P_{\mathrm{total}}}{P_{\mathrm{actual}}} \]

Ин муодилаҳо истеҳсоли PV ба ҳар воҳиди масоҳатро дар шуоъдиҳии воқеӣ ва масоҳати зарурии фотоэлектрикиро ҳисоб мекунанд.

Конфигуратсияҳои асосии система барои се сенария чунинанд:

• Боғи фароғатӣ: электролизёри 60 W, насоси оби 9,75 W, қувваи умумии 93 W, масоҳати фотоэлектрикии 1,85 m².
• Маркази фитнес: электролизёри 160 W, насоси оби 22,5 W, қувваи умумии 243,33 W, масоҳати фотоэлектрикии 0,99 m².
• Чорабинии варзишӣ: электролизёри 205 W, насоси оби 37,5 W, қувваи умумии 323,33 W, масоҳати фотоэлектрикии 1,38 m².

Барои маркази фитнес се шароити маъмули иловагӣ таҳлил шудааст:

• S1 барқароршавии ҳаррӯза: шуоъдиҳии офтоб 376 W/m², талаботи гидроген 0,0032 kg/h, қувваи умумӣ 214,71 W, масоҳати PV 5,08 m².
• S2 баъд аз машқи шадид: шуоъдиҳии офтоб 548 W/m², талаботи гидроген 0,0054 kg/h, қувваи умумӣ 349,41 W, масоҳати PV 5,67 m².
• S3 шароити боронӣ/нури заиф: шуоъдиҳии офтоб 268 W/m², талаботи гидроген 0,0018 kg/h, қувваи умумӣ 127,06 W, масоҳати PV 4,21 m².

Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки қувваи электролизёр параметри аз ҳама ҳассос ба шиддати талабот аст. Аммо масоҳати PV бо қувваи умумӣ хаттӣ зиёд намешавад, зеро шуоъдиҳии офтоб ниёзи масоҳати панелро мустақиман тағйир медиҳад. Дар S2 қувваи умумӣ нисбат ба S1 тақрибан %62,73 зиёд шудааст, аммо масоҳати PV танҳо тақрибан %11,61 афзудааст. Сабаб дар S2 баландтар будани шуоъдиҳии офтоб аст.

Натиҷаи умумии таҳқиқот чунин аст: системаҳои PHCAS набояд барои сенарияҳои гуногуни хидмати терминалӣ бо як иқтидор тарҳрезӣ шаванд. Боғҳо барои системаҳои камқувва ва осоннасби хидмати асосӣ мувофиқанд. Марказҳои фитнес иқтидори хидмати пайваста ва истеҳсоли миёна-баланди гидроген талаб мекунанд. Чорабиниҳои варзишӣ бошанд аз ҷиҳати сарбории авҷӣ, посухи зуд ва дастгирии захира системаҳои қавитарро талаб мекунанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Ин муҳтаво бар асоси матни таҳқиқотии “Demand-Driven Configuration of a Photovoltaic-Hydrogen Coupled Micro-System for Terminal Service Scenarios”, ки аз ҷониби Wei Zhang, Jiahong Guo, Pengxu Chen, Zhangyu Li, Kun Yang, Ruiwen Zou, Xuhong Wang, Chenyang Zhang ва Yi Zhang омода шудааст, таҳия шудааст. Пайвастагии муассисавии муаллифон Sichuan University, College of Architecture and Environment, Chengdu, China нишон дода шудааст.

Дар матни таҳқиқот ба таври равшан “This preprint research paper has not been peer reviewed” гуфта шудааст. Ҳамчунин маълумоти нусхаи электронии SSRN мавҷуд аст. Аз ин рӯ, дар ин муҳтаво таҳқиқот ҳамчун preprint / матни пешакии таҳқиқотӣ, ки аз арзёбии ҳамсолон нагузаштааст арзёбӣ шудааст.

Ҳангоми омода кардани ин мақола, хулоса, муқаддима, тавсифи система, ҳудуди се сенария, усули пурсиш, таҳлили регрессия, натиҷаҳои кластеризатсияи корбарон, мутобиқсозии талабот-параметр, формулаҳои тавозуни энергия, ҳисобҳои қувваи электролизёр ва насос, ҳисобҳои масоҳати фотоэлектрикӣ, ҷадвали конфигуратсияи се сенария, таҳлили шароити маъмулии маркази фитнес, схемаҳои визуалии система ва бахши натиҷаҳо асос қарор гирифтанд.

Ягон иддаои муваффақияти маҳсулоти тиҷоратӣ, кафолати самаранокии клиникӣ, иҷрошавандагии ниҳоии иқтисодӣ ё тарҳи стандартии мустақиман татбиқшаванда дар ҳар муҳит, ки дар таҳқиқот нест, илова нашудааст. Натиҷаҳо бояд ҳамчун чаҳорчӯбаи тарҳи ибтидоӣ ва муқоисаи сенарияҳо барои андозагирии терминали хурди фотоэлектрикӣ-гидрогении талаботмеҳвар арзёбӣ шаванд.