Исследование энергетической и экономической эффективности фотоэлектрических систем

Модель ФЭМ 
В основе модуля Type 94а, имитирующего фотоэлектрический модуль, лежит 
четырехпараметрическая эквивалентная схема (Рисунок 2.10), описывающая 
поведение моно- и мультикристаллических ФЭМ (предполагается, что наклон 
кривой вольт-амперной характеристики (ВАХ) в условиях короткого замыкания 
равен нулю) [106]:
0
0








v
dV
dI

 
 
 
 
 
 
 
 
 
(2.1)
 

---

66 
Рисунок 2.10 – Эквивалентная электрическая схема фотоэлектрического 
элемента (четырехпараметрическая модель): 
I
L
- фототок, 
I
D
- обратный ток насыщения диода, 
Rs
- внутреннее 
сопротивление 
В модели строится кривая ВАХ модуля в каждый момент времени на основе 
величин четырех параметров, представленных на Рисунке 2.10, а также данных о 
солнечной радиации и температуре. 
В 
расчете 
использовались 
основные 
технические 
параметры 
фотоэлектрического модуля MSW-180/90 (24 В), входящего в состав 
экспериментальной установки (см. Таблицу 2.1). Основные параметры модуля 
Type 94a приведены в Таблице 2.6.
Таблица 2.6 – Параметры модуля TRNSYS Type 94a (* – в стандартных тестовых 
условиях) 
Параметр 
Значение 
1 
Ток короткого замыкания*, А 
6,22 
2 
Напряжение холостого хода*, В 
42,8 
3 
Температура окружающей среды*, К 
298 
4 
Радиация*, кДж/м
2
3600 

---

67 
5 
Напряжение ФЭМ в ТММ, В 
34 
6 
Ток ФЭМ в ТММ, А 
5,7 
7 
Температурный коэффициент I
sc
*, А/К 
0,0088 
8 
Температурный коэффициент V
oс
*, В/K 
-0,0152 
9 
Кол-во ячеек в модуле, шт. 
72 
10 
Кол-во ФЭМ, соединенных последовательно, шт. 
1 
11 
Кол-во ФЭМ, соединенных параллельно, шт. 
2 
12 
Номинальная рабочая температура ФЭМ (NOCT), K 
314 
13 
Температура окружающей среды, соответствующая 
NOCT, К 
293 
14 
Радиация, соответствующая NOCT, кДж/м
2
2880 
15 
Площадь ФЭМ, м
2
1,27 
16 
Ширина запрещенной зоны полупроводника, эВ 
1,12 
Модель контроллера заряда НЭЭ и рабочей мощности ФЭМ 
Этот компонент моделируется с помощью модуля Type 48с из стандартной 
библиотеки TRNSYS. Модуль распределяет генерируемую ФЭМ мощность между 
НЭЭ и нагрузкой постоянного тока. Контроллер также выступает в качестве 
регулятора напряжения НЭЭ, не допуская его перезаряда или слишком глубокого 
разряда, а также поддерживает фотоэлектрическую батарею в оптимальном с точки 
зрения величины отбираемой мощности режиме работы. Стратегия управления 
зарядом/разрядом НЭЭ, реализованная в модели, подробно описана в [106]. 
Важно отметить, что в данной системе не допускается заряд НЭЭ от 
электрической сети (ФЭУ – автономная). В то же время, есть возможность оценить, 
сколько энергии могло бы быть продано в сеть, когда аккумулятор полностью 
заряжен и возникает избыток солнечной генерации.

---

68 
Параметры модуля взяты из паспортных характеристик и настроек контроллера 
MPPT MorningStar SS 15 A (24 В), используемого в физической модели (Таблица 
2.3). Перечень параметров модуля приведен в Таблице 2.7. 
Таблица 2.7 – Основные параметры модуля контроллера TRNSYS Type 48с 
Параметр 
Значение 
1 
КПД регулятора, % 
95 
2 
КПД преобразователя (инвертора), % 
96 
3 
Максимальный уровень заряда НЭЭ, % 
100 
4 
Минимальный уровень заряда НЭЭ, % 
40