Моделирование солнечной электростанции с учётом изменения параметров окружающей среды : Modelling of a photovoltaic system in the context of varying weather conditions

• Main Authors: Карамов, Дмитрий Николаевич, Наумов, Игорь Владимирович
• Format: Text
• Language: Russian
• Published: ЗАО "Научно-техническая фирма "Энергопрогресс" 2020
• Subjects: возобновляемые источники энергии; солнечные панели; режимные параметры; эффективность; солнечная радиация; параметры окружающей среды; сетевые инверторы; renewable energy sources; solar batteries; operating parameters; efficiency; solar radiation; weather conditions; grid inverters; Sakha; Sakha Republic; Якути*; Якутия
• Online Access: https://dx.doi.org/10.34831/ep.2020.1067.6.004; http://elst.energy-journals.ru/index.php/elst/article/view/1276

Подробно описан подход для моделирования режимных параметров фотоэлектрических преобразователей с учётом изменения природно-климатических условий. Представлен обзор часто используемых подходов при моделировании фотоэлектрических преобразователей в задачах оптимизации состава оборудования. На основании базовых положений системных энергетических исследований был сформирован ряд требований к предлагаемому подходу. Описан алгоритм расчёта режимных параметров фотоэлектрических преобразователей таких, как выходные ток, напряжение, активная мощность, КПД и рабочая температура. При расчёте рабочей температуры преобразователя используются корреляционные коэффициенты Koehl, позволяющие учесть дополнительное охлаждение за счёт ветрового потока на поверхности земли. Также в работе представлены численные значения необходимых для моделирования коэффициентов. В качестве примера был выбран посёлок Иннялы (Республика Якутия, Ленский район), в котором до 2022_г. планируется строительство солнечной электростанции мощностью 40_кВт. Для рассматриваемой территории выполнено формирование массива данных типичного метеорологического года с использованием программно-вычислительного комплекса «Локальный анализ параметров окружающей среды и солнечной радиации», разработанного в ИСЭМ СО РАН. При формировании типичного метеорологического года использовались ретроспективные природно-климатические данные формата FM_12 Synop с ближайшей метеостанции. Результаты моделирования показали адекватность предлагаемого подхода. Например, при изменении уровня солнечной радиации существенно изменяются выходные ток и активная мощность, в то время как напряжение практически не меняется. При этом уменьшение рабочей температуры фотоэлектрического преобразователя увеличивает КПД и напряжение соответственно. Характер смоделированных режимных параметров совпадает с реальными данными, полученными Австралийским центром солнечной энергии на электростанции в г._Алис-Спрингс. Предложенный подход может использоваться в задачах оптимизации состава оборудования, балансовой надёжности, расчёта экономической эффективности и других системных энергетических исследованиях. : The article gives a detailed description of an approach to modeling the operating parameters of solar batteries in view of changes in climatic conditions. The study provides an overview of frequently adopted approaches to modeling solar batteries with a view to optimizing the composition of equipment. A number of requirements for the proposed approach were set drawing upon the main points of core energy research. An algorithm is described in details for calculating the operating parameters of solar batteries such as the output current, voltage, actual power, efficiency and operating temperature. When calculating the solar panel’s operating temperature, Koehl correlation coefficients were used to take account of supplemental cooling due to wind currents on the Earth’s surface. In addition, the study presents numerical values necessary for coefficient modeling. Innyaly, a rural locality in Lensky District (Sakha Republic, Russia) where a 40 kW photovoltaic system is planned to be constructed, was chosen to exemplify the above. An array of data on a typical meteorological year was collected for the territory under investigation using a software suite named the Local Analysis of Environmental Parameters and Solar Radiation. To calculate a typical meteorological year, the retrospective FM 12 Synop climate data were used from the nearest meteorological station. The modeling results revealed the appropriateness of the proposed approach. For example, as the solar radiation level changes, the output current and actual power undergo considerable changes whereas voltage remains virtually unchanged. At the same time, the decreasing operating temperature of the solar panels increases the efficiency and voltage respectively. The nature of modeled operating parameters coincides with the real data obtained at the Desert Knowledge Australia Solar Centre (Alice-Springs, Australia). The proposed approach can be used to optimize the composition of equipment, adequacy, cost-effectiveness analysis and other core energy research studies. : Электрические станции, Выпуск 6 (1067) 2020