Глава
посвящена
вопросам
экспериментальной
эксплуатации
и
математического моделирования автономной фотоэлектрической установки (ФЭУ)
с накопителем электрической энергии в условиях Московского региона.
2.1 Экспериментальные исследования ФЭУ с НЭЭ
Экспериментальные исследования ФЭУ в рамках диссертационного
исследования были направлены, прежде всего, на:
получение актуальной информации об энергетических показателях
работы ФЭМ, НЭЭ и фотоэлектрической установки (ФЭУ) в целом для оценки
эффективности установки и ее отдельных компонентов (в частности, НЭЭ) в
неблагоприятных климатических условиях;
отработку методик проектирования ФЭС и систем мониторинга и сбора
данных;верификацию модулей программной среды TRNSYS для их использования
при моделировании работы компонентов системы в разных климатических
условиях.
2.1.1 Состав и конструктивные особенности экспериментальной ФЭУ
Экспериментальная фотоэлектрическая установка была создана в 2012 г. на
базе научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии
(НИЛ ВИЭ) МГУ им. М.В. Ломоносова.
Однолинейная схема установки представлена на Рисунке 2.1, внешний вид
установки и ее отдельных компонентов – на Рисунке 2.2, принципиальная
электрическая схема – в Приложении А.
45
Рисунок 2.1 – Схема ФЭУ однолинейная:
ФЭМ 1, ФЭМ 2 –фотоэлектрический модуль, КЗ 1, КЗ 2 – контроллер
заряда, НЭЭ 1, НЭЭ 2 – аккумуляторная батарея, А 1…А 4 – автоматический
выключатель, К 1, К 2 – контактор, Н – нагрузка, D – датчик тока, напряжения
Основными элементами системы являются:
2 монокристаллических фотоэлектрических модуля MSW-180/90 (24
В)
(ООО
«Солнечный
ветер»)
с
двусторонней
светочувствительностью;
Контроллер заряда НЭЭ и слежения за точкой максимальной мощности
(ТММ) ФЭМ Morningstar's SunSaver MPPT 15А (24 В);
2 гелевых свинцово-кислотных аккумулятора RRA12-260DG (12 В)
(Ritar);
46
Нагрузочный стенд со светодиодными светильниками суммарной
мощностью 250 Вт.
Номинальное напряжение системы – 24 В. График нагрузки – постоянный на
протяжении суток, величина нагрузки варьировалась от сезона к сезону (в зимние
месяцы составляла 109 Вт, весенние и осенние – 131 Вт, летние – 194 Вт).
Солнечные модули располагаются на крыше корпуса Гидрологии МГУ,
остальное оборудование – в необогреваемом крытом помещении на верхнем этаже
корпуса. Нижняя кромка солнечных модулей находится на высоте 0,55 м от уровня
земли. Высота секции – около 2,7 м, ширина – около 2,3 м.
а
47
б
в
Рисунок 2.2 – Внешний вид экспериментальной ФЭУ:
а
— фотоэлектрические модули на опорной конструкции с лицевой стороны
и пиранометр, размещенный в плоскости модуля (слева);
б
— ФЭМ с тыльной
стороны,
в
— НЭЭ.
48
Реализовано механическое изменение угла наклона ФЭМ к горизонту от 42°
до 72° для максимизации прихода солнечной радиации, благодаря чему в процессе
экспериментальной эксплуатации установки осуществлялось сезонное изменение
угла от 42° в летние месяцы до 57° – в межсезонье и 72° – в зимние месяцы.
Рассмотрим подробнее технические и энергетические характеристики
компонентов ФЭУ.
2.1.1.1 Технические характеристики компонентов ФЭУ
ФЭМ
Использование в установке фотоэлектрических модулей с двусторонней
светочувствительностью было обусловлено их относительно высоким КПД (более
16%), достигаемым, в том числе, за счет практически прозрачности для
инфракрасного излучения, что критично в связи с влиянием температуры модуля
на эффективность солнечной генерации (Рисунок 2.3). Благодаря этому модули
меньше нагреваются в процессе эксплуатации (до 40…50°С против 50…60°С у
модулей с односторонней светочувствительностью), а значит, имеют меньшие
потери.
49
Рисунок 2.3 — Зависимость рабочих параметров ФЭМ от температуры
модуля при стандартных условиях испытаний (англ. –
Do'stlaringiz bilan baham: |