Определение оптимального угла наклона солнечных батарей фотоэлектрической системы : Calculating the optimal slope angle of solar batteries in a photovoltaic power system

• Main Authors: КАРАМОВ, Д. Н., НАУМОВ, И. В.
• Format: Text
• Language: Russian
• Published: ЗАО "Научно-техническая фирма "Энергопрогресс" 2020
• Subjects: возобновляемые источники энергии; солнечные батареи; солнечная радиация; параметры окружающей среды; инсоляция; renewable energy sources; solar batteries; solar radiation; weather conditions; irradiation horizontal surface; Sakha; Sakha Republic; Якути*; Якутия
• Online Access: https://dx.doi.org/10.34831/ep.2020.53.47.006; http://www.energetik.energy-journals.ru/index.php/EN/article/view/1654

Представлена методика для оптимизации угла наклона солнечных панелей фотоэлектрических систем с учётом изменения природно-климатических условий. На основании базовых положений системных энергетических исследований сформирован ряд требований к предлагаемому подходу. Описана идея и основные этапы алгоритма с приведением основных формул для пересчёта прямой солнечной радиации с горизонтальной на наклонную поверхность. Методика основана на многолетних метеорологических рядах, находящихся в открытом доступе. Эти ряды автоматически обрабатываются, и рассчитываются значения прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации. В работе формируются данные типичного метеорологического года. Все расчёты выполняются на программно-вычислительном комплексе «Локальный анализ параметров окружающей среды и солнечной радиации», разработанного в ИСЭМ СО РАН. В качестве объекта исследования выбрана автономная энергетическая система «Толон» (Ленский район, Республика Якутия). Для территории, на которой расположена система, сформирован массив данных типичного метеорологического года с использованием ретроспективных природно-климатических данных формата FM 12 Synop. Оптимизация угла наклона солнечных панелей показала следующие результаты: при стационарной установке солнечных панелей оптимальный угол составляет 55°; в случае использования конструкции с возможностью ручного регулирования угла наклона солнечных панелей оптимальные значения составляют 69° (осень/зима) и 50° (весна/лето). Предложенная методика может использоваться в различных научных и прикладных задачах. : The paper describes a method for optimizing the slope angle of solar batteries in photovoltaic systems in response to changing natural and climatic conditions. The research problem is stated, followed by a summary of factors that prompted the authors to carry out the research study. A number of requirements are established on the basis of some basic energy research provisions. A verbal description is provided of the algorithm for calculations and main formulas are given to recalculate direct solar radiation from a horizontal surface to an inclined one. The method is based on publicly available multi-year meteorological data sets. These sets are processed automatically and calculations are made of direct, diffuse and total solar radiation values. The study generates typical meteorological year data sets. All calculations are made using the Local Analysis of Environment and Solar Radiation Parameters, a software tool developed at the Energy Systems Institute Melentiev by name (Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences). A body of data on a typical meteorological year was obtained for the settlement of Tolon (Lensky Region, Sakha Republic, Russia), selected as a sample for the research study. Retrospective FM 12 Synop natural and climatic data were used to generate a typical meteorological year. The optimization of the solar panel slope angle produced the following results: 1) the optimal slope angle is 55° when using stationary units; 2) optimal values are 9° (autumn/winter) and 50° (spring/summer) when using units with a manually adjustable solar panel slope angle. Importantly, insolation is 1317 and 1323 kWh/m for both optimization results. The proposed method can be used in various scientific and applied activities. : Энергетик, Выпуск 9 2020