Ishning dolzarbligi

Ishning dolzarbligi.
Hozirgi vaqtda dunyoda qayta tiklanadigan energiya manbalaridan ishlaydigan elektr stansiyalari keng tarqalmoqda, ular orasida quyosh energiyasidan foydalanadigan stansiyalar eng istiqbolli hisoblanadi. Ushbu energiya manbasining afzalliklari atrof-muhitga zarar etkazmaslikdir, bu uni atrof-muhitga zarar etkazmasdan deyarli har qanday miqyosda ishlatishga imkon beradi, shuningdek, radiatsiya zichligi bo'yicha ikki baravardan ko'p bo'lmagan sayyoramizning deyarli har bir nuqtasida mavjudligi. Rossiya Federatsiyasida quyosh energiyasining o'rtacha yillik daromadi kuniga 4 ... 5 kVt / m2 ni tashkil etadigan juda ko'p mintaqalar mavjud, bu ko'rsatkich ancha yuqori va quyosh energiyasini joriy etish bo'yicha etakchi mamlakatlardagi ko'rsatkichlarga mos keladi. energiya tizimlari. Bularning barchasi mamlakatimizda quyosh energetikasini rivojlantirish maqsadga muvofiqligidan dalolat beradi. Bundan tashqari, quyosh fotovoltaik qurilmalarining (SFS) modulli dizayni ularni deyarli har qanday quvvat uchun mo'ljallangan bo'lishiga imkon beradi, bu esa ushbu qurilmalarni sanoat elektr energiyasini ishlab chiqarishda ham, kichik elektr ta'minoti tizimlarida ham keng qo'llaniladigan ko'p qirrali va ishonchli yechimga aylantiradi.
Ko'pincha, SFUni loyihalashda fotovoltaik modullarni joylashtirish variantlari qo'llaniladi, ular notekis yorug'lik yoki qisman soyalar sharoitida etarlicha uzoq vaqt davomida ishlashini o'z ichiga oladi. Bunday sxemalardan foydalanish mo'ljallangan o'rnatishning cheklangan maydoni, joyni tejash istagi yoki relyefning xususiyatlari bilan bog'liq. Bunday holda, modullarning ishlashining ba'zi xususiyatlari ko'pincha hisobga olinmaydi, bu ularning allaqachon past samaradorligini sezilarli darajada pasayishiga olib keladi. Ko'p qatorli quyosh elektr stansiyalarida (QES) o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, yilning qish davrida pastki qatorlarning qisman soyalanishi tufayli o'rtacha oylik energiya ishlab chiqarish taxminan 65% ga, bahor-kuzda esa 25% ga kamayadi. %, bir qatorli stantsiyalar bilan solishtirganda. Bundan tashqari, notekis yorug'lik SFU samaradorligini sezilarli darajada kamaytiradigan dizaynga bog'liq bo'lmagan omillar tufayli yuzaga keladi. Bunday holatlarga misol sifatida yaqin atrofdagi bino, daraxtlar, bulutlar va boshqalarning soyasi bo'lishi mumkin.
Kerakli elektr quvvatiga erishish uchun SFU quyosh batareyalarini (SC) ketma-ket, parallel va aralash almashtirishdan foydalanadi. Har bir kommutatsiya variantida notekis yorug'likdan samaradorlikning pasayishi turli sabablarga ko'ra yuzaga keladi, bu esa bunday sharoitlarda ishlayotganda qurilmalarning quvvatini oshirish uchun turli xil texnik, iqtisodiy jihatdan asosli echimlarni talab qiladi. Ushbu dissertatsiya so'nggi yillarda Rossiya Federatsiyasida va dunyoda quyosh elektr stansiyalari sonining sezilarli darajada ko'payishi tufayli imkon qadar tezroq hal qilinishi kerak bo'lgan ushbu dolzarb muammoga bag'ishlangan bo'lib, ularning qariyb 70% dizaynga ega. Quyosh balandligining kichik qiymatlari bilan pastki qatorlarni soya qilishning o'ziga xos muammosi bilan modullarning ko'p qatorli joylashishi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, qisman soya qilish muammosi barcha SibFUda mavjud.
rivojlanish darajasi.
Hozirgi vaqtda SFUning notekis yoritilishi muammosini qisman tekislash imkonini beruvchi bir qator usullar mavjud, ammo ulardan foydalanish ko'pincha energiya samaradorligini sezilarli darajada oshirmaydi, chunki bu muammoni hal qilish kompleks yondashuvni talab qiladi.
Tadqiqotning maqsadi va vazifalari.
Dissertatsiya ishining maqsadi notekis yorug'lik sharoitida maksimal quvvatni olish orqali fotovoltaik modullarni almashtirishning turli xil variantlari bilan quyosh fotovoltaik qurilmalarining energiya samaradorligini oshirishdan iborat.
Ushbu maqsadga erishish uchun quyidagi vazifalar hal qilindi:
1. Quyosh batareyalarini almashtirishning turli xil variantlari bilan SFUning ishlashini nazariy tahlil qilish va matematik modellarni ishlab chiqish bilan bir xil bo'lmagan yoritish sharoitida samaradorlikni oshirish usullarini amalga oshiruvchi qurilmalardan foydalanish.
2. Turli yorug'lik sharoitida ishlaydigan fotovoltaik modullarning parallel ulangan massivlaridan elektr energiyasini olishning samarali usulini ishlab chiqish va ishlab chiqilgan usulni amalga oshiradigan fotovoltaik modullar (MPSM) massivlarini moslashtiruvchi qurilmaning laboratoriya modelini yaratish.
3. Noto'g'ri yorug'lik sharoitida SFU ishini o'rganish metodikasini ishlab chiqish. Kerakli uskunalar, moslamalar va asboblarni tanlashni amalga oshirish. O'lchov ma'lumotlarini ko'rsatish, ro'yxatga olish va saqlash uchun axborot-o'lchov majmuasini ishlab chiqish va ishlab chiqarish.
4. ESSni almashtirish va fotovoltaik modullarni joylashtirishning turli xil variantlari bilan SFU ishini eksperimental o'rganish, shuningdek notekis yorug'lik sharoitida samaradorlikni oshirish usullarini qo'llash: massivlar uchun individual mos keladigan konvertorlar va mos keladigan moslamalar. fotovoltaik modullar.
5. Quyosh elektr stansiyalarida fotovoltaik modullar massivlarini moslashtirish uchun qurilmalarni joriy etishning iqtisodiy samaradorligini baholash.
Tadqiqot ob'ekti - notekis yorug'lik sharoitida ishlaydigan quyosh fotovoltaik qurilmalari va elektr stantsiyalari.
Tadqiqot mavzusi quyosh fotoelektr qurilmalari va turli xil kommutatsiya variantlari uchun turli xil yoritish sharoitlariga ega elektr stantsiyalarining energiya va elektr xususiyatlari o'rtasidagi bog'liqlik, fotovoltaik modullarning joylashishini loyihalash va elektr energiyasini olish usullari.
ISHNING ASOSIY MAZMUNI
Kirish dissertatsiya mavzusining dolzarbligini asoslaydi, tadqiqotning maqsadi va asosiy vazifalarini belgilaydi, tadqiqot ob'ekti, predmeti va usullarini belgilaydi, himoyaga taqdim etilgan qoidalarni, olingan natijalarning ilmiy yangiligi va amaliy ahamiyatini belgilaydi; shuningdek, himoyaga taqdim etilgan asosiy qoidalar. O'rganish natijalarini amalga oshirish, aprobatsiya, nashrlar, tuzilma va ish hajmi haqida ma'lumot beriladi.
Birinchi bo'limda fotoenergetikaning hozirgi holati va rivojlanish yo'nalishlari ko'rib chiqiladi, sanoat XFUlarning energiya samaradorligini oshirishning asosiy texnik vositalari va ulardan elektr energiyasini olishning mavjud usullari tahlil qilinadi. notekis yoritish.
Turli mamlakatlar, jumladan, Rossiya mutaxassislari SibFU samaradorligini oshirish ustida ishlamoqda. Bu yo'nalishda katta hissa qo'shgan A.F. Ioffe, J.I. Alferov, V.S. Strebkov, G. Raushenbax, M. Prince, A.P. Landsman, V.V. Xarchenko, V.A. Mayorov va boshqalar.
Tahlil natijasida SFUning energiya samaradorligini pasaytirishning muhim muammolaridan biri quyosh batareyalarining notekis yoritilishi ekanligi aniqlandi (1-rasm). Bu muammo barcha fotovoltaik stansiyalarda mavjud va bir qator istiqbolli texnik echimlardan foydalanish imkoniyatini cheklaydi - quyosh kontsentratorlari, ko'p qatorli inshootlar va boshqalar.
Noto'g'ri yorug'lik sharoitida ishlaydigan SFU dan elektr energiyasini olishning mavjud usullari, ba'zi hollarda samarali yoki iqtisodiy jihatdan foydali echimlar emas. Shunt diodlari qisman soyali quyosh xujayralari guruhlarini ajratadi (shunt) va fotovoltaik modullarning parallel massivlarining maksimal quvvat (MPP) nuqtasida kuchlanish mos kelmasligiga olib keladi. ICPlar o'rnatish narxini sezilarli darajada oshiradi, shuningdek, modullarning parallel massivlari o'rtasidagi kuchlanishning mos kelmasligiga olib keladi. Mikro-inverterlar o'rnatish narxini sezilarli darajada oshiradi, bir xil yoritish sharoitida ularning samaradorligini pasaytiradi va markaziy invertorli mavjud quyosh elektr stantsiyalarida foydalanish mumkin emas. Qayta konfiguratsiya qilinadigan kalit tizimlari kam sonli soyali modullar bilan qimmat va samarasiz. Differentsiyalangan maksimal quvvat olish tizimlari ham qimmat, energiya samarasiz yechim hisoblanadi.
Tahlil asosida tadqiqotning maqsadi va vazifalari shakllantiriladi.
Ikkinchi bo'limda ESSni almashtirishning turli xil variantlari bilan SFU ishining nazariy tahlili va matematik modellarni ishlab chiqish bilan notekis yorug'lik sharoitida samaradorlikni oshirish yo'llarini amalga oshiradigan qurilmalardan foydalanish ko'rsatilgan. ESS ning mavjud ekvivalent ekvivalent sxemalari va ularga mos keladigan tenglamalar tahlili taqdim etilgan bo'lib, uning asosida muhandislik hisob-kitoblari uchun etarli bo'lgan aniqlik bilan matematik model tuzilgan. Tanlangan modelga asoslanib, ketma-ket kommutatsiya bilan bir xil yoritilgan SFU ning ish rejimini tavsiflovchi matematik model tuzildi:

yuk oqimi qayerda, A; fototok, A; I0
– teskari to‘yinganlik oqimi, A; q - elektron zaryadi,
CL; U – chiqish kuchlanishi, V; k - Boltsman doimiysi, J/K; T - quyosh elementining harorati, K; quyosh elementining ketma-ket qarshiligi, Om; A - FE ideallik koeffitsienti; - standart sharoitlarda ESS ning qisqa tutashuv oqimi (SC), A; - qisqa tutashuv oqimining harorat koeffitsienti SE, A / K; SC dagi harorat, K; – quyosh nurlanishining intensivligi, Vt/m2; SS da quyosh nurlanishining intensivligi, Vt/m2;
- SU da ESS ning ochiq tutashuv kuchlanishi, V; - ochiq tutashuv kuchlanishining harorat koeffitsienti, V / K; – atrof-muhit harorati, K; - haroratni oshirishning harorat koeffitsienti, K m2 / Vt; – SFU kuchlanishi, V; - SFUdagi ketma-ket ulangan quyosh batareyalari soni.

Hozirgi vaqtda Rossiya Federatsiyasida va dunyoda quyosh energiyasi keng tarqalmoqda. Buning sababi shundaki, u qayta tiklanadigan elektr energiyasi sanoatining eng istiqbolli va ekologik toza tarmoqlaridan biri hisoblanadi. Bundan tashqari, fotovoltaik qurilmalarning modulli dizayni ularni deyarli har qanday quvvat uchun mo'ljallangan bo'lishiga imkon beradi, bu esa ushbu qurilmalarni sanoat elektr energiyasini ishlab chiqarishda ham, kichik elektr ta'minoti tizimlarida ham keng qo'llaniladigan ko'p qirrali va ishonchli yechimga aylantiradi. Maqolada bir xil va notekis yorug'lik sharoitida ketma-ket ulanganda fotoelektrik konvertorlarning ishlash xususiyatlari ko'rib chiqiladi. Qisman soyada energiya samaradorligini pasaytirish sabablari tasvirlangan. Sevastopol quyosh elektr stansiyasi misolida va tekis quyosh kontsentratorlari bilan birgalikda bir qator holatlarda manevr diodli fotoelektrik konvertorlarning ishlashini o'rganish taqdim etilgan va ularning samarasizligi ko'rsatilgan. Tegishli konvertorlardan foydalangan holda fotoelektrik konvertorlarning ishlashi tasvirlangan, bu esa notekis yorug'lik sharoitida elektr energiyasini to'liqroq tanlash imkonini beradi. Eksperimental tadqiqotlar natijalari taqdim etiladi. Eksperimental xususiyatlardan ko'rinib turibdiki, notekis yorug'lik bilan mos keladigan konvertorlar quyosh batareyasi batareyasidan ko'proq energiya olish imkonini beradi. Ularni tekis quyosh kontsentratorlari bilan birgalikda qo'llashda ayniqsa sezilarli o'sish kuzatiladi. Biroq, bir xil yorug'lik holatida batareyaning energiya chiqishi konvertorlarning samaradorligi qiymatiga kamayadi. Shunday qilib, ketma-ket almashtiriladigan quyosh batareyasining bir xil bo'lmagan yoritilishi uning energiya ishlab chiqarishiga katta ta'sir ko'rsatadi. Bundan tashqari, ba'zi hollarda, yo'qotishlar soyali maydonga to'g'ridan-to'g'ri proportsional emas, balki ko'proq.