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利用漂浮式光伏
FPV）技术在半干旱地区进行能源生产与水资源管理的综合建模
| 作者 | Parisa Ranjbaran · Hossein Yousefi · Maryam Javadini · Nahid Izanloo · Fatemeh Razi Astaraei · Mahmood Abdoos |
| 期刊 | Solar Energy |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 301 卷 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 多电平 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | Optimized FPV configurations using Particle Swarm Optimization enhance power output under partial shading conditions. |
语言:
中文摘要
摘要 本研究提出了一种集成的能源-水资源管理框架，采用漂浮式光伏（Floating Photovoltaic, FPV）技术，适用于半干旱地区，并以伊朗查赫-尼梅湖（Chah-Nimeh Lake）为案例进行研究。该系统结合了粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO），用于在局部遮阴条件下对9×9光伏阵列进行动态重构；基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）的高压直流输电（HVDC）接口，实现稳定高效的电力传输；以及Penman–Monteith模型，用于量化蒸发量的减少。与传统的全交叉连接（Total Cross-Tied, TCT）布局相比，基于PSO的配置实现了14.58 kW的峰值功率输出，并将失配损耗降低了46.9%。结果表明，FPV系统完全覆盖水面时可使蒸发量减少75%，凸显了该系统在能源生产和水资源保护方面的双重效益。本研究通过部署FPV技术应对能源-水 nexus 问题，为水资源紧张环境下的可持续发展提供了一种可扩展且高性能的解决方案。
English Abstract
Abstract This study proposes an integrated energy-water management framework employing Floating Photovoltaic (FPV) technology for deployment in semi-arid regions, with Chah-Nimeh Lake in Iran as a case study. The system combines Particle Swarm Optimization (PSO) for dynamic reconfiguration of 9 × 9 PV arrays under partial shading conditions, a Modular Multilevel Converter (MMC)-based High Voltage Direct Current (HVDC) interface for stable and efficient power transmission, and the Penman–Monteith model to quantify water evaporation reduction. The PSO-based configuration achieves a peak power output of 14.58 kW and reduces mismatch losses by 46.9 % compared to the Total Cross-Tied (TCT) arrangement. The results show that full FPV surface coverage yields a 75 % reduction in evaporation, which shows the system’s dual benefits for energy generation and water conservation. This work presents a scalable, high-performance solution for sustainable development in water-stressed environments by addressing the energy-water nexus through FPV deployment.
S
SunView 深度解读
该FPV系统集成方案对阳光电源具有重要参考价值。研究中的PSO动态重构技术可应用于SG系列逆变器的MPPT优化算法,提升阴影遮挡下的发电效率46.9%。MMC多电平HVDC接口方案与阳光电源三电平拓扑及SiC功率器件技术高度契合,可增强ST系列储能变流器在漂浮电站场景的电能质量控制能力。能源-水资源协同管理框架为iSolarCloud平台拓展生态效益监测功能提供创新思路,助力干旱地区可持续发展解决方案落地。