Технические
науки/5.Энергетика
Мехтиев А.Д..
Нешина Е.Г., Алькина А.Д., Алиакпаров С. Е.,
Жумабеков Д.
М., Оспанов А. А., Мади П.Ш., Махамбетов О.К.
Карагандинский
государственный технический университет, Казахстан
Солнечная электростанция с
фотоэлектрическими модулями двухсторонней чувствительности в условиях города
Караганды
В рамках данной стать невозможно представить все
схемные решения, но в контексте нашей статьи, мы выполнили следующее схемное
решение для исследования модулей с двухсторонней чувствительностью ФСМ 280-30Д.
Конструктивно электростанция выполнена на основе двухсторонних модулей и с
небольшими особенностями в системе передачи электрической энергии потребителю
на расстояние в 90 м, по линии постоянного тока. Две группы панелей (по 4
модуля) были соединены последовательно, напряжение линии постоянного тока
составило 48 В. Схемное решение представлено на рисунке 1. Потребитель
находиться в аудитории главного корпуса КарГТУ (вид главного корпуса на фото,
рисунок 1). В аудитории был размещу силовое оборудование и система учета
выработанной электрической энергии в течении года. Вкратце можно пояснить, что
в качестве нагрузки были выбраны лампы
накаливания 10 шт по 500 Вт, 220 В, с возможностью управления их включением для
обеспечения баланса мощностей. Инверторы могут работать как в паре, так и
индивидуально в зависимости от производительности СЭС. Однофазный счетчик учета активной энергии
прямого включения Меркурий
200.04 имеет модуль передачи данных, что удобно при дистанционном снятии
параметров.
Одними из задач исследования были установление
значений теоритической мощность СЭС данной конфигурации и сравнение этих
результатов с данными полученными путем практических измерений, а также
измерения мощности СЭС с системой ориентации по углу наклона солнечных панелей.
На рисунке 2 показано изменений мощности СЭС в течение
2013 года, как показала практика наблюдается отличие между рассчитанной нами
теоритической мощность и результатами, полученными путем практических измерений
с начала 2013 года. Различия между
теоритическими и практическими результатами исследований обусловлены тем, что
среднегодовое значение солнечной радиации в рассматриваемый год было выше
среднестатистического. Вторым фактором оказалось неучтённая нами дополнительная
энергия, полученная за счет фонового и рассеянного излучения в период зимы и
весны. При наличии снегового покрова наблюдается значительная разница между
данными полученными теоретическими и экспериментальных путем, это объясняется
наличием отраженного от снега излучения, которое также не учтено при расчетах.
Измерения мощности СЭС проводили в течение 12 месяцев, в течение всего
светового дня, при помощи однофазного
счетчика учета активной энергии прямого включения Меркурий 200.04.
Электрическая
нагрузка. Лампы
накаливания 10 шт по 500 Вт,
220 В Однофазный
счетчик учета активной энергии прямого включения Меркурий 200.04 Линия постоянного тока 48 В Система учета
постоянного тока с регистратором Солнечные панели
Инвертор Y-SOLAR
2000 Вт,
2 шт, 48/220 В
Рисунок 1 – Схемное решение СЭС
Без всякого сомнения точная ориентация рабочих
поверхностей солнечных панелей необходима для достижения их максимальной
производительности, что не возможно добиться в течении года от фиксированного
угла в 50°.
Рисунок 2 – Сравнение
теоритической и фактической мощности СЭС в течение 2013 года
В нашем случае движением трекера осуществляли в ручную
по Азимутальному и Зенитному углам, по таймеру с интервалом в 30 минут по
составленной годовой программе. Точность ориентации при этом не велика, так как
солнце в течение года постоянно меняет время, место восхода и захода, зенитный
угол. На широте г. Караганды, летом зенитный угол мал, а зимой солнце идёт по
горизонту и зенитный угол велик, поэтому данный способ приемлем для недорогих
систем.
В результаты исследований можно с уверенностью
утверждать, что для города Караганды будет эффективно использование системы
ориентации и изменение значении Азимутального (Azimuth) и Зенитного(Zenith)
углов солнечных модулей, применение одноосной системы принесет дополнительно до
29 % в год, а двухосная система контроля увеличит выработанную мощность ФМ на
48 %. Особенности использования трекеров в Казахстане является значительные
вложения в несущую способность из – за значительной ветровой нагрузки, а
также воздействия снега. Также необходимо предусмотреть защиту от молнии и
перегрузок. Необходимость использования метеостанции для предупреждения
об приближении урагана, града, снега, наледи, неблагоприятных погодных
условиях, для минимизирования негативных последствий. В нашем случае использование двухсторонних
панелей в условиях города Караганды позволит обойтись одноосной системой изменение
значении Азимутального (Azimuth) угла, так как стоимость трекера с системой
управления создаст возможность дополнительно получить до 80 – 90 %
электроэнергии по отношению к фиксированной установке, но стоимость
первоначальных вложений может быть в 2,5 раза выше. Если поставить на эти
средства дополнительные панели в таком же количестве, то прирост производства
электроэнергии будет 100%, то есть СЭС из 4 двухсторонних панелей с системой с
двухосной системой ориентации, не сможет произвести больше электрической энергии,
чем СЭС с 8 двухсторонних панелями и одноосной системой ориентации, но при этом
с меньшим первоначальным вложением. Важным моментом будут проблемы с
эксплуатацией двухосного трекера в условиях г. Караганды. На рисунке 3 показаны результаты измерения
мощности СЭС с системой ориентации по углу наклона солнечных панелей (зенитный
угол наклона солнца) при помощи ручного привода с ежедневной корректировкой 1
раз в 3 дня, но при этом не удалось достичь точной установки, так как оператор
не может находиться у трекера, на практике данный способ
не получил распространение, но для сезонной ориентации с малобюджетным вложение
вполне приемлем.
000251665408
панелей
Рисунок 3 – Результаты
измерения мощности СЭС с системой ориентации по углу наклона солнечных панелей