Ushbu tadqiqot shamol va fotovoltaik ishlab chiqarish ulushi yuqori bo‘lgan yirik qayta tiklanuvchi energiya bazasida qaysi ishlab chiqarish, elektr energiyasini saqlash, issiqlik energiyasini saqlash va elektrdan issiqlikka aylantirish quvvatlari birgalikda qurilishi kerakligini o‘rganadi. Tizim markazida oldindan belgilangan parabolik novli konsentrlangan quyosh elektr stansiyasi joylashgan; shamol turbinalari, fotovoltaik quvvat, issiqlik energiyasini saqlash tizimi (TES), batareyali energiya saqlash tizimi (BESS) hamda elektr isitgich yoki yuqori haroratli issiqlik nasosi quvvatlari birgalikda optimallashtiriladi.

Tadqiqotning asosiy ilmiy savoli shundan iboratki, quvvat bloki va issiqlik nasosi kabi konversiya qurilmalari har bir yuk darajasida bir xil samaradorlik bilan ishlaydi deb qabul qilish quvvatni rejalashtirishni qay darajada o‘zgartirishi mumkin. Shu sababli tadqiqotchilar doimiy samaradorlik farazini quvvat blokining qisman yukdagi xatti-harakatini va issiqlik nasosining yukka bog‘liq ishlash koeffitsiyentini ifodalovchi bo‘lakli chiziqli modellar bilan taqqoslagan.

Yuqori darajada elektr ishlab chiqarishning tekislashtirilgan tannarxi (LCOE) bilan quvvat ta’minoti yo‘qolishi ehtimoli (LPSP) NSGA-II yordamida birgalikda minimallashtiriladi; quyi darajada esa har bir nomzod quvvat portfeli uchun vakillik kunlarida aralash butun sonli chiziqli dasturlash (MILP) orqali ish jadvali hisoblanadi. Shunday qilib, faqat “necha MW o‘rnatilishi kerak?” degan savol emas, balki tanlangan quvvatning realistik yuk, saqlash, konversiya, rampa va qisman yuk cheklovlari ostida qanday ishlashi mumkinligi ham optimallashtirishga kiritiladi.

Pareto yechim to‘plamlari darajasida loyihaviy bo‘lmagan ish xatti-harakatini hisobga olish doimiy samaradorlik modeliga nisbatan median LCOE'ni %3,3–%5,1 ga oshirgan, median LPSP'ni esa %8,3–%19,9 ga kamaytirgan. Biroq tadqiqotchilar bu natijani ayni ishonchlilik nuqtasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri yaxshilanish deb talqin qilmaydi; chunki ikki model turli quvvat portfellarini hosil qiladi va mazkur foizlar Pareto to‘plamlari taqsimotidagi siljishni ko‘rsatadi. Bir xil LPSP darajalarida amalga oshirilgan juftlangan taqqoslashda o‘rtacha mutlaq LCOE farqi atigi taxminan %1,35–%1,74 oralig‘idadir.

Eng muhim rejalashtirish natijasi shuki, loyihaviy bo‘lmagan xatti-harakatlar maqsad funksiyasi qiymatlarini nisbatan cheklangan darajada o‘zgartirganiga qaramay, o‘rnatiladigan texnologiyalar taqsimotini jiddiy o‘zgartirishi mumkin. Ayniqsa BESS mavjud konfiguratsiyalarda bo‘lakli chiziqli model portfelni umuman olganda shamol turbinalaridan fotovoltaik va batareya quvvatiga tomon siljitgan. Bunga qarshi ravishda TES quvvati kamroq o‘zgargan.

Tadqiqot shuningdek BESS va TES bir-birini almashtiradigan ikkita teng saqlash texnologiyasi emasligini ko‘rsatadi. Modelda BESS 5 daqiqalik ish rezolyutsiyasida qisqa muddatli elektr tebranishlariga javob bera oladi, TES uchun esa 1 soatlik holatni qulflash davri qo‘llanilgan. Natijalarda BESS qisqa muddatli elektr muvozanatini ta’minlagan bo‘lsa, TES sekinroq issiqlik energiyasini vaqt bo‘yicha ko‘chirish vazifasini bajargan.

Turkiya nuqtai nazaridan talqin chegarasi: Natijalar Turkiya ma’lumotlari asosida olinmagan; tadqiqot shimoliy Zhangjiakou hududining meteorologik va tizim farazlariga asoslanadi. Shunga qaramay, shamol, PV, elektr saqlash, issiqlik saqlash va CSP birgalikda rejalashtiriladigan tizimlar uchun metodologik asos taqdim etadi. Uni Turkiyaga qo‘llash uchun mahalliy DNI va GHI profillari, shamol sharoitlari, elektr yuklari, xarajatlar, tarmoq talablari, texnologiya narxlari va ish sharoitlari bilan qayta modellashtirish zarur. Ushbu tadqiqotdan Turkiya uchun bevosita optimal MW yoki MWh quvvatini chiqarib bo‘lmaydi.

Tadqiqotning asosiy muammosi nima?

Shamol va fotovoltaik ishlab chiqarish yuqori bo‘lgan elektr tizimida faqat jami yillik energiya miqdorini qoplash yetarli emas. Quyosh nurlanishi, shamol, elektr talabi va uzatish ehtiyoji kun va yilning turli vaqtlarida o‘zgaradi. Shu sababli tizim yillik hisobda yetarli energiya ishlab chiqarsa ham, ayrim soatlarda elektr tanqisligini boshdan kechirishi yoki boshqa vaqtlarda ishlata olmaydigan darajada ortiqcha energiya ishlab chiqarishi mumkin.

Tadqiqot bu muammoni ishlab chiqarish va saqlash texnologiyalarini bir-biridan mustaqil o‘lchamlash o‘rniga yagona bog‘langan tizim sifatida ko‘rib chiqadi. Tizimda shamol turbinalari va PV to‘g‘ridan-to‘g‘ri elektr ishlab chiqaradi, parabolik novli CSP esa quyosh nurlanishini avval yuqori haroratli issiqlikka aylantiradi. Bu issiqlik bevosita quvvat blokiga yuborilishi yoki keyinroq foydalanish uchun TES ichida saqlanishi mumkin.

Ortiqcha shamol va PV elektrini faqat batareyaga yuborish shart emas. Elektr isitgich (EH) yoki issiqlik nasosi (HP) yordamida u yana issiqlikka aylantirilib, TES'ga uzatilishi va keyinchalik quvvat bloki orqali yana elektr ishlab chiqarishda ishlatilishi mumkin. Shu tariqa elektr va issiqlik energiyasi yo‘llari o‘zaro bog‘lanadi.

Tadqiqot qaysi adabiyot bo‘shlig‘ini nishonga oladi?

Oldingi quvvatni rejalashtirish tadqiqotlarining muhim qismida konversiya qurilmalarining samaradorligi doimiy deb qabul qilinadi. Holbuki, quvvat bloki to‘liq yukda va qisman yukda bir xil issiqlik-elektr konversiya samaradorligiga ega emas. Xuddi shuningdek, issiqlik nasosining COP qiymati ham yuk nisbatiga qarab o‘zgarishi mumkin.

Tadqiqotchilar qo‘ygan savol quyidagicha: agar quvvatni rejalashtirish modeli quvvat bloki yoki issiqlik nasosini haqiqatdagidan idealroq ifodalasa, umumiy xarajat va ishonchlilik qiymatlari bir-biriga yaqin ko‘rinsa ham, noto‘g‘ri texnologiya kombinatsiyasini tanlashi mumkinmi?

Tadqiqot natijalari bu savolga ijobiy yo‘nalishda ishora qiladi. Maqsad funksiyasi fazosidagi farqlar ko‘p hollarda cheklangan bo‘lsa-da, shamol, PV, BESS, TES va PtH o‘rtasida tanlangan quvvat taqsimotlari sezilarli darajada o‘zgarishi mumkin.

Tizimning fizik tuzilishi qanday qurilgan?

Tadqiqotdagi tizim sxemasi PV massivini, shamol fermasini, BESS'ni, parabolik novli quyosh maydonini, issiq va sovuq TES baklarini, power-to-heat qurilmasini va quvvat blokini umumiy AC shina va termal sikl atrofida birlashtiradi.

CSP quyi tizimida quyosh maydoni (SF) va quvvat bloki (PB) oldindan belgilangan yadro sifatida qabul qilingan. Asosiy rejalashtirish muammosida ularning quvvati optimallashtirilmaydi. Aksincha, TES kengaytirilishi mumkin; chunki u ham quyosh maydonidan keladigan issiqlikni, ham elektrdan issiqlikka konversiya qurilmasi ishlab chiqargan issiqlikni saqlaydi.

Quvvat blokining nominal elektr quvvati 50 MW deb olingan. Quyosh maydoni quvvat blokiga nisbatan 2,6 solar multiple etaloni asosida o‘lchamlangan. Parabolik nov kollektori sifatida LS-2, issiqlik tashuvchi suyuqlik sifatida Therminol VP-1 ishlatilgan va quyosh maydoni chiqish harorati 390 °C etib maqsad qilingan.

Quyosh maydoni qanday modellashtirilgan?

Parabolik nov kollektorlarining foydali yutilgan issiqlik oqimi to‘g‘ridan-to‘g‘ri normal nurlanish (DNI), tushish burchagi, tushish burchagini tuzatish koeffitsiyenti, qatorlar soyalanishi, chekka yo‘qotishlar, quyosh maydoni samaradorligi va issiqlik yig‘ish elementi samaradorligining birgalikdagi ta’siri bilan hisoblanadi:

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

Bu yerda DNI W/m² birlikdagi to‘g‘ridan-to‘g‘ri normal quyosh nurlanishini, θ tushish burchagini, K_IAM tushish burchagi modifikatorini, R_shadow kollektor qatorlari orasidagi soyalanish ta’sirini, R_endloss chekka yo‘qotishlarni, η_field quyosh maydoni samaradorligini va η_HCE issiqlik yig‘ish elementi samaradorligini ifodalaydi.

Modelda yutilgan issiqlik oqimi 60 W/m² dan past bo‘lganda quyosh maydoni ishlamaydi deb qabul qilinadi. Ushbu chegara oshirilganda issiqlik tashuvchi moy oqimi chiqish haroratini 390 °C da ushlab turadigan tarzda sozlanadi.

Quvvat blokida “loyihaviy bo‘lmagan ish” nimani anglatadi?

Tadqiqotdagi eng muhim modellashtirish farqlaridan biri quvvat blokida yuzaga keladi. Quvvat bloki 50 MW nominal quvvatli bug‘li Rankine sikli sifatida modellashtirilgan. Haqiqiy ishda quvvat bloki doimo %100 yukda ishlamagani uchun konversiya samaradorligi yuk nisbatiga bog‘liq.

Tadqiqotda quvvat blokining loyihaviy bo‘lmagan samaradorligi quyidagi polinom bilan ifodalangan:

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

Bu yerda x haqiqiy quvvat chiqishining nominal quvvatga nisbatidir va modelda 0,2 ≤ x ≤ 1 oralig‘ida qo‘llaniladi. η⁰_t-el nominal loyiha nuqtasidagi elektr konversiya samaradorligidir.

Issiqlik kirishi bilan elektr chiqishi o‘rtasidagi asosiy munosabat:

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

ko‘rinishidadir. Q_PB,t MW birlikda quvvat blokiga kiradigan issiqlik quvvatini, P_PB,t esa ishlab chiqarilgan elektr quvvatini ifodalaydi.

Bu munosabat bevosita chiziqli emas. Quyi darajadagi muammo MILP sifatida yechilishi uchun tadqiqotchilar egri chiziqni bo‘laklarga ajratib, har bir yuk oralig‘ini chiziqli tenglama bilan taxminan ifodalagan. Ikkilik o‘zgaruvchilar quvvat blokining qaysi yuk zonasida ishlayotganini belgilaydi.

Quvvat bloki uchun minimal ishlash va to‘xtash vaqtlari ham modelga kiritilgan. Minimal yoqilgan holda qolish vaqti 2 soat, minimal o‘chirilgan holda qolish vaqti 1 soat etib belgilangan. Rampa chegarasi esa har bir 5 daqiqalik oraliqda nominal elektr quvvatining 0,20 p.u. qismi sifatida ishlatilgan.

Nega issiqlik nasosining ishlashi doimiy deb qabul qilinmagan?

Issiqlik nasosi elektr energiyasini iste’mol qilib, past haroratli manbadan issiqlik oladi va uni yuqori haroratli issiqlik tashish sikliga uzatadi. Shu sababli uning ishlab chiqargan issiqlik energiyasi elektr kirishidan yuqori bo‘lishi mumkin va ishlashi COP orqali ifodalanadi:

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

P_HP,t MW birlikdagi elektr kirishini, Q_HP,t MW birlikdagi issiqlik chiqishini, COP_HP,t esa o‘lchovsiz ishlash koeffitsiyentini bildiradi.

Issiqlik nasosi Aspen Plus yordamida modellashtirilgan va aylanish ishchi suyuqligi sifatida argon ishlatilgan. Simulyatsiyada COP qiymati yuk nisbatiga qarab doimiy qolmaydi.

COP'ning %100 yuk atrofida eng yuqori qiymatga yetib, undan yuqori yuklarda yana kamayishi issiqlik nasosini faqat “doimiy COP'li ko‘paytirgich” sifatida modellashtirish nega quvvat va ish natijalarini o‘zgartirishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Elektr isitgich bilan issiqlik nasosi o‘rtasidagi farq nima?

Elektr isitgich uchun elektrdan issiqlikka konversiya samaradorligi normal ish zonasida doimiy deb qabul qilingan:

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

Issiqlik nasosi esa bir xil elektr kirishi uchun ko‘proq issiqlik energiyasi bera oladi; biroq COP qiymati yuk nisbatiga bog‘liq va uning ish moslashuvchanligi EH'dan farq qiladi.

Natijalarda HP taqqoslangan murosa portfellarida EH'ga qaraganda kamroq o‘rnatilgan quvvat bilan yetarli issiqlik konversiyasini ta’minlay olgan. Bunga qarshi ravishda EH tezroq ishga tushishi va qisqa muddatli shamol/PV ortiqchasini moslashuvchanroq kuzatishi mumkin. Shu sababli tadqiqot “HP har qanday sharoitda yaxshiroq” degan xulosaga kelmaydi; ikki texnologiyaning konversiya samaradorligi va dinamik ish moslashuvchanligi o‘rtasida murosa mavjudligini ko‘rsatadi.

Nega BESS va TES turli vaqt masshtablarida modellashtirilgan?

Tadqiqotda gibrid saqlash faqat ikki xil saqlash xarajatini anglatmasligi alohida ta’kidlanadi. BESS elektr tomonida tez javob beruvchi saqlash, TES esa uzoqroq muddatli issiqlik energiyasini vaqt bo‘yicha ko‘chirish vositasi sifatida modellashtirilgan.

Asosiy vaqt rezolyutsiyasi 5 daqiqa. BESS uchun qo‘shimcha holatni qulflash vaqti qo‘llanmagani sababli zaryadlash/razryadlash holati har bir 5 daqiqalik oraliqda o‘zgarishi mumkin. TES uchun esa ish xavfsizligi va O&M talablari asos qilib olinib 1 soatlik holatni qulflash oralig‘i qo‘llangan.

Natijada model BESS'ni qisqa muddatli shamol, PV va yuk tebranishlariga javob beradigan elektr muvozanat manbai; TES'ni esa quyosh maydoni, PtH va quvvat bloki o‘rtasida sekinroq energiya uzatadigan issiqlik saqlash vositasi sifatida ishlatadi.

Optimizatsiyaning ikki darajasi qanday ishlaydi?

Tadqiqotning yechim sxemasi ikki qayta aloqa darajasidan iborat. Yuqori darajada NSGA-II turli quvvat portfellarini hosil qiladi. Qaror vektori umumiy holda quyidagicha:

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

N_WT shamol turbinalari sonini, N_PV PV modullari sonini, E_TES va E_BESS MWh birlikdagi saqlash energiyasini, P_EH va P_HP esa MW birlikdagi power-to-heat o‘rnatilgan quvvatini ifodalaydi.

Yuqori darajaning ikki maqsadli muammosi:

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

ko‘rinishidadir. LCOE amalda yetkazib berilgan elektr birligiga to‘g‘ri keladigan tekislashtirilgan tannarxni; LPSP esa qondirilmagan elektr energiyasining jami talabga nisbatini ifodalaydi. Bir maqsad xarajatni kamaytirishga, ikkinchisi ta’minot ishonchliligini oshirishga intilgani uchun yagona mutlaq optimum o‘rniga Pareto fronti hosil bo‘ladi.

Quyi daraja esa yuqori darajadan kelgan har bir quvvat kombinatsiyasi uchun elektr va issiqlik oqimlarini, BESS va TES zaryadlash/razryadlash holatlarini, PtH ishini, quvvat blokining ishga tushish holatini, qayta tiklanuvchi energiya cheklanishini va qondirilmagan yukni MILP yordamida hisoblaydi.

Quyi daraja natijalari yana yuqori darajaga yuboriladi va portfelning LCOE hamda LPSP qiymati hisoblanadi. Shuning uchun rasmda ko‘rsatilgan yechim sikli quvvatni rejalashtirishni realistik ish dasturi bilan bog‘laydi.

Qaysi dasturiy ta’minotlar ishlatilgan?

Barcha hisob-kitoblar MATLAB R2024b muhitida bajarilgan. Yuqori darajadagi NSGA-II, quyi darajadagi muammo esa YALMIP orqali Gurobi 12.0.3 yordamida yechilgan.

Hisoblash tizimida ikkita AMD EPYC 7542 protsessori, jami 64 jismoniy yadro va 256 GB RAM ishlatilgan. NSGA-II populyatsiya hajmi 80, maksimal avlod soni 100 etib belgilangan; yechimni tezlashtirish uchun 25 yadroda parallel hisoblash qo‘llanilgan.

Meteorologik ma’lumot qanday tanlangan?

Raqamli tadqiqot Xitoyning shimoliy Zhangjiakou hududiga tegishli meteorologik ma’lumotlarga asoslangan. Ma’lumotlar to‘plami Solargis tomonidan MTSAT va Himawari sun’iy yo‘ldosh ma’lumotlari bilan ECMWF va NOAA atmosfera ma’lumotlaridan foydalanib tuzilgan va 1 iyul 2006–31 iyul 2016 davrini qamrab olgan.

Tipik meteorologik yilni tanlash uchun Finkelstein–Schafer statistikasi qo‘llanilgan. GHI va DNI uchun 0,35 tadan; shamol tezligi va harorat uchun 0,15 tadan og‘irlik berilgan. Eng past umumiy og‘ish bali 0,1800 bo‘lgani uchun 2013 tipik yil sifatida tanlangan.

To‘liq yil bo‘yicha 5 daqiqalik MILP hisobini kamaytirish maqsadida kunlar K-means yordamida klasterlangan. To‘rtta vakillik kuni olingan.

To‘rt klasterli yechimning o‘rtacha silhouette koeffitsiyenti 0,4995 deb xabar qilingan; tadqiqotchilar ta’biri bilan bu klasterlar o‘rtasida o‘rtacha darajadagi ajralish mavjudligini ko‘rsatadi. Turli tasodifiy boshlang‘ichlar bilan takrorlangan klasterlashda o‘rtacha adjusted Rand index qiymati 0,9957 bo‘lib, klasterlash natijasining yuqori barqarorligini ko‘rsatadi.

Beshta turli tizim konfiguratsiyasi nimani taqqoslaydi?

Doimiy samaradorlik va loyihaviy bo‘lmagan model o‘rtasida qanday farq chiqdi?

Pareto frontlarining umumiy shakli ikkala modelda ham o‘xshash: LPSP'ni kamaytirish, ya’ni ishonchlilikni oshirish uchun ko‘proq ishlab chiqarish yoki saqlash quvvati kerak bo‘lgani sababli LCOE odatda oshadi.

Bir xil LPSP darajalarida Pareto frontlari taqqoslanganda o‘rtacha mutlaq LCOE og‘ishlari atigi %1,3537–%1,7400 oralig‘idadir. Case 2, Case 3 va Case 5'da maksimal mahalliy og‘ishlar %3,34 dan past qolgan, BESS bo‘lmagan Case 1 va Case 4'ning past-LPSP uchlarida esa mos ravishda taxminan %11,12 va %12,81 mahalliy og‘ishlar kuzatilgan.

Biroq quvvat taqsimotlari ancha ko‘proq o‘zgargan. Bo‘lakli chiziqli model barcha besh holatda median PV quvvatini oshirgan. Case 2'da median PV modullari soni 23.224 dan 56.959,5 gacha, ya’ni taxminan %145,3 oshgan. Case 5'da 25.050 dan 51.237 gacha ko‘tarilgan.

BESS quvvatida ham sezilarli o‘zgarishlar bor. Case 2'da median BESS 92,33 MWh dan 98,92 MWh gacha, Case 3'da 118,07 MWh dan 161,65 MWh gacha, Case 5'da esa 88,34 MWh dan 112,52 MWh gacha oshgan.

Bu natija tadqiqotning asosiy xabarlaridan birini qo‘llab-quvvatlaydi: tizim xarajatining umumiy qiymati ko‘p o‘zgarmasa ham, yanada realistik konversiya modeli “qaysi texnologiyadan qancha o‘rnatish kerak?” degan savolga boshqacha javob berishi mumkin.

TOPSIS murosa yechimlari nimani ko‘rsatadi?

Pareto frontidan bitta taqqoslanadigan yechimni tanlash uchun ishonchlilik cheklovli TOPSIS qo‘llanilgan. LPSP yuqori chegarasi 0,4, LCOE va LPSP og‘irliklari esa teng ravishda 0,5–0,5 etib belgilangan.

Jadvalni to‘g‘ri talqin qilish muhim. Bo‘lakli chiziqli model har bir alohida TOPSIS yechimida albatta pastroq LPSP yoki pastroq LCOE bermaydi. Tadqiqotdagi “median LPSP kamayadi” topilmasi butun Pareto taqsimotiga tegishli; uni bitta tanlangan yechim bilan aralashtirmaslik kerak.

Xarajat tuzilishi qanday o‘zgaradi?

Tanlangan murosa yechimlarida jami LCOE taxminan 0,951–1,002 CNY/kWh oralig‘idadir. BESS bo‘lmagan Case 1 va Case 4'da shamol turbinalari jami LCOE'ning taxminan %54–%59 qismini tashkil qiladi.

BESS qo‘shilganda shamolning xarajatdagi ulushi kamayadi, PV va batareyaning ulushi esa ortadi. Case 2'da bo‘lakli chiziqli modelga o‘tilganda PV ulushi %3,3 dan %7,7 gacha oshadi, WT ulushi esa %45,4 dan %38,6 gacha kamayadi. Case 5'da PV ulushi %6,1 dan %10,3 gacha ko‘tariladi, WT ulushi esa %41,0 dan %34,4 gacha tushadi.

Case 3'da bo‘lakli chiziqli model ostida BESS'ning LCOE tarkibidagi hissasi taxminan %24,8 ga yetadi. Buning sababi, ushbu konfiguratsiyada PtH bo‘lmagani uchun ortiqcha shamol va PV elektrini vaqt bo‘yicha ko‘chirishning asosiy yo‘li batareya bo‘lishidir.

Quvvat sezgirligi nimani ko‘rsatdi?

16-rasmda har bir komponent boshqalari o‘zgarmas holda alohida masshtablangan. Eng sezilarli natijalardan biri shamol quvvatida ko‘rinadi. WT quvvati benchmark'ning 0,5 p.u. darajasiga tushirilganda LPSP besh holatda taxminan 0,10–0,21 gacha ko‘tarilgan; benchmark LPSP qiymatlari taxminan 0,009–0,064 oralig‘idadir.

Shamol quvvatini ikki baravar oshirish barcha holatlarda LPSP'ni 0,024 dan pastga tushira olgan, biroq LCOE'ni taxminan %31–%49 oshirgan. Demak, ko‘proq shamol quvvati ishonchlilikni oshiradi, ammo iqtisodiy qaytimi tobora kamayadi.

TES uchun aniq “yetishmovchilik–to‘yinish” xatti-harakati kuzatiladi. Taxminan 0,6–1,0 p.u. oralig‘i LCOE bo‘yicha eng past hududni hosil qiladi, undan ko‘p TES esa ishonchlilikka juda kam qo‘shimcha hissa qo‘shadi. TES'ni 2,0 p.u. gacha oshirish benchmark'ga nisbatan LCOE'ni taxminan %7–%10 oshiradi.

BESS quvvatini atigi 0,1 p.u. gacha kamaytirish Case 2, Case 3 va Case 5'da LPSP'ni taxminan 0,12–0,16 gacha ko‘taradi. BESS benchmark darajasiga yaqinlashganda ishonchlilik tez yaxshilanadi; biroq quvvatni ikki baravar oshirish LPSP'ni faqat cheklangan darajada kamaytiradi va LCOE'ni taxminan %18–%22 oshiradi.

Quvvat bloki ham shunga o‘xshash tor bo‘g‘in-to‘yinish xatti-harakatini ko‘rsatadi. Kichik PB TES'dagi issiqlikni elektrga aylantirishni cheklaydi. Biroq PB quvvatini 2,0 p.u. gacha oshirish barcha besh holatda ham LCOE, ham LPSP'ni benchmark darajasidan yuqoriga olib chiqqan. Tadqiqotchilar buni kattaroq quvvat blokini yetarlicha uzoq vaqt yuqori yukda oziqlantirish imkoni bo‘lmasligi va qisman yuk samaradorligining yomonlashishi bilan bog‘laydi.

Nega PV xarajatining quvvat qaroriga ta’siri kuchli?

Xarajat sezgirligi tahlilida komponentlarning investitsiya xarajatlari 0,25–1,50 baravar oralig‘ida o‘zgartirilgan va ikki darajali optimallashtirish har bir nuqtada qayta bajarilgan.

Case 2'da PV xarajati asosiy qiymatning atigi 0,25 baravariga tushirilganda median PV quvvati taxminan 5,90×10⁵ modulga chiqadi, xarajat 1,50 baravarga oshirilganda esa taxminan 1,07×10⁴ modulga tushadi. Case 5'da mos qiymatlar taxminan 5,28×10⁵ va 1,03×10⁴ modulni tashkil qiladi.

Shu sababli tadqiqotchilar PV uchun aniq xarajatga bog‘liq “deployment boundary” ni ta’riflaydi: PV arzonlashgani sari yechimlar yuqori quvvat chegarasiga yaqinlashadi, qimmatlashgani sari esa quyi rejalashtirish chegarasiga tomon tortiladi.

EH va HP xarajatida xuddi shunday darajada chiziqli javob yo‘q. Case 2'da EH mediani xarajat koeffitsiyenti 0,25 bo‘lganda 24,6 MW, 1,50 bo‘lganda 12,0 MW ni tashkil qiladi. Case 5'da HP mediani 0,25 xarajat koeffitsiyentida 16,6 MW gacha chiqadi, asosiy xarajat va undan yuqori darajalarda esa taxminan 10 MW'lik quyi rejalashtirish chegarasiga yaqin qoladi.

Bu natija PtH'ning iqtisodiy qiymati faqat qurilmaning o‘z xarajati bilan belgilanmasligini ko‘rsatadi. Ortiqcha qayta tiklanuvchi elektr miqdori, TES'ning zaryadlash ehtiyoji, BESS moslashuvchanligi va quvvat blokining issiqlik talabi birgalikda cheklovchi omillardir.

Tadqiqotning kuchli tomonlari nimalar?

Tadqiqotning muhim kuchli tomoni quvvatni rejalashtirish bilan qisqa vaqt masshtabidagi ish muammosini bir tuzilmada birlashtirishidir. Yuqori darajada iqtisodiy va ishonchlilik maqsadlari izlanar ekan, quyi darajada tanlangan tizimning 5 daqiqalik ish sharoitlarida haqiqatan ham ishlatilishi mumkinligi tekshiriladi.

Ikkinchi kuchli tomon quvvat bloki va issiqlik nasosining yukka bog‘liq xatti-harakatlarini MILP'ga mos bo‘lakli chiziqli modellar bilan ifodalashdir. Shu tariqa butunlay chiziqli va hisoblashga yaroqli jadval tuzish muammosi saqlanib qoladi, shu bilan birga doimiy samaradorlik keltirib chiqarishi mumkin bo‘lgan quvvat og‘ishlari ham o‘rganiladi.

Uchinchi muhim hissa BESS va TES'ni faqat turli xarajatli saqlash vositalari sifatida emas, balki turli ish vaqt masshtablariga ega resurslar sifatida ko‘rib chiqishdir.

Tadqiqotning cheklovlari nimalar?

Tadqiqot deterministik vakillik kunlari jadvaliga asoslanadi. To‘liq xronologik yil davomida ketma-ket saqlash holati kuzatilmaydi. To‘rtta vakillik kuni yillik meteorologik xatti-harakatni qisqartirilgan shaklda ifodalaydi; bu yondashuv hisoblash yukini kamaytiradi, biroq kunlararo uzoq muddatli saqlash dinamikasini to‘liq saqlamaydi.

Shamol va quyosh ishlab chiqarishi, yuk va boshqa kirishlar bo‘yicha kelajakdagi noaniqliklar stokastik yoki robust doirada modellashtirilmagan. BESS va TES uchun yanada batafsil qarish/degradatsiya modellari ham kelajakdagi ish sohasi sifatida qoldirilgan.

Quyosh maydoni bilan 50 MW quvvatli quvvat blokining quvvati asosiy rejalashtirish muammosida doimiy saqlangan. Shu sababli tadqiqot butun CSP stansiyasini noldan global optimal o‘lchamlashni amalga oshirmaydi. SF va PB quvvat o‘zgarishlari keyinchalik sezgirlik tahlili sifatida o‘rganilgan.

Bozorga yo‘naltirilgan o‘zgaruvchan narx strategiyalari va yanada batafsil to‘liq-yil ish tuzilmasi ham kelajakda o‘rganish tavsiya etilgan mavzular qatoriga kiradi.

Tadqiqot nima deydi, nima demaydi?

Tadqiqotning aytadigani: Yukka bog‘liq quvvat bloki va issiqlik nasosi xatti-harakatlarini hisobga olish umumiy xarajat va ishonchlilik ko‘rsatkichlarini cheklangan miqdorda o‘zgartirgan holda optimal ishlab chiqarish va saqlash portfelini sezilarli darajada qayta taqsimlashi mumkin. BESS qisqa vaqt masshtabidagi elektr moslashuvchanligini, TES esa uzoqroq vaqt masshtabidagi issiqlik moslashuvchanligini ta’minlaydi. PV, WT, BESS, TES va PB quvvatlari birgalikda baholanishi kerak.

Tadqiqotning aytmaydigani: Bitta tizim konfiguratsiyasi barcha geografiyalar, narx tuzilmalari yoki elektr tizimlari uchun universal ravishda eng yaxshi ekanini ko‘rsatmaydi. Tadqiqot haqiqiy stansiyaning dala sharoitidagi ishlashini tajribaviy ravishda o‘lchamaydi. Turkiya yoki boshqa mamlakat uchun bevosita o‘rnatilishi kerak bo‘lgan MW/MWh miqdorini belgilamaydi. Shuningdek, doimiy samaradorlik modelini har qanday holatda qo‘llab bo‘lmaydi demaydi; ayniqsa quvvat portfelini belgilashda loyihaviy bo‘lmagan xatti-harakatlarni hisobga olish muhimligini ko‘rsatadi.

Tadqiqot usuli va natijalari

Model va ma’lumotlar tuzilmasi

Asosiy texnik parametrlar

Iqtisodiy farazlar

Diskont stavkasi %4, umumiy tizim umri 20 yil, BESS umri 10 yil, batareya sikl umri esa 10.000 sikl deb olingan.

Eng muhim miqdoriy natijalar

Grafiklar va quvvat taqsimotlari birgalikda baholanganda tadqiqotning asosiy xulosasi aniq: loyihaviy bo‘lmagan samaradorlik xatti-harakati rejalashtirish natijasini, asosan, umumiy tizim xarajatidan ko‘ra texnologiyalar o‘rtasidagi quvvat taqsimoti orqali o‘zgartiradi.

BESS mavjud tizimlarda shamol quvvatidan PV va batareyaga tomon siljish yuz beradi, TES esa barqarorroq qoladi. Buning asosiy sababi elektr tomonidagi tez muvozanatlashtirish BESS bilan, issiqlik tomonidagi sekinroq vaqt bo‘yicha ko‘chirish esa TES bilan ta’minlanishidir.

Kelajakdagi tadqiqot ehtiyojlari

Tadqiqotchilar kelajakda vakillik kunlari o‘rniga xronologik to‘liq-yil jadvalini, kunlararo saqlash SOC uzluksizligini, shamol/PV/yuk noaniqligini, yanada batafsil elektr va issiqlik saqlash degradatsiyasi modellarini hamda o‘zgaruvchan elektr narxlariga asoslangan bozor ish strategiyalarini modelga qo‘shishni tavsiya etadi.

Manba va usul haqida izoh

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Capacity planning for a renewable energy base coupled with a parabolic trough CSP plant considering off-design operating characteristics

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

Mualliflar tartibi: Tadqiqotning titul sahifasidagi tartib aynan saqlangan.

Teng hissa/teng birinchi muallif: Tadqiqotda teng birinchi mualliflik bayonoti mavjud emas.

Mas’ul muallif: Xing Ju

Institutsional aloqalar: 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: Ushbu versiyada DOI ma’lumoti mavjud emas va mustaqil rasmiy DOI yozuvi tasdiqlanmagan. DOI o‘ylab topilmagan.

Jurnal: Ushbu versiya asosida taqrizli jurnal nomini tasdiqlab bo‘lmadi.

Nashr platformasi: SSRN, Abstract 7199512.

Asl nashriyot: Ushbu versiya asosida tasdiqlab bo‘lmadi.

Nashr yili: Titul sahifasida alohida bibliografik nashr yili ko‘rsatilmagan. Tadqiqot manbalari va kirish sanalari 2026 yilgacha cho‘zilgan bo‘lsa-da, aniq nashr yili mustaqil rasmiy yozuv orqali tasdiqlanmagani sababli taxmin qilinmagan.

Manba turi: Simulyatsiya, energiya tizimini modellashtirish va optimallashtirishga asoslangan tadqiqot preprinti.

Taqriz holati: Ushbu tadqiqot preprint bo‘lib, taqrizdan o‘tmagan.

Rasmiy preprint havolasi: https://ssrn.com/abstract=7199512

Qo‘llab-quvvatlash/minnatdorchilik: Fundamental and Interdisciplinary Disciplines Breakthrough Plan of the Ministry of Education of China, JYB2025XDXM303.

CRediT mualliflik hissasi: Ushbu versiyada alohida CRediT authorship contribution statement aniqlanmagan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Ushbu versiyada alohida Data Availability Statement aniqlanmagan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Ushbu versiyada alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti aniqlanmagan.

Ushbu kontentdagi ilmiy izohlar faqat tadqiqotning o‘z modellari, formulalari, jadvallari, grafiklari va natijalariga asoslanadi. Tashqaridan yangi ilmiy natija qo‘shilmagan.

Tadqiqotning asosiy metodologik cheklovi deterministik to‘rtta vakillik kuniga asoslangan ish optimallashtirishidir. To‘liq xronologik yillik SOC uzluksizligi, kunlararo uzoq muddatli saqlash xatti-harakati va meteorologik/yuk noaniqligi bevosita modellashtirilmagan. Bundan tashqari, asosiy rejalashtirish muammosida quyosh maydoni va quvvat bloki quvvati oldindan belgilangan. Shu sababli natijalar barcha CSP stansiya komponentlarini noldan birgalikda loyihaviy optimallashtirish sifatida talqin qilinmasligi kerak.