Повышение энергоэффективности Республики Бурунди за счет внедрения солнечной электроэнергетики
Список условных обозначений и сокращений …………………………………………….. 5
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………. 6
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ
ПРИМИНЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В РЕСПУБЛИКЕ
БУРУНДИ ………………………………………………………………………………………………. 16
1.1. Географическое положение и климатические условия Республики
Бурунди …………………………………………………………………………………………………… 16
1.2. Современное состояние электроэнергетики Республики Бурунди……….. 18
1.2.1. Энергетические ресурсы Республики Бурунди ………………………………… 20
1.2.2. Состояние электроэнергетики Республики Бурунди ………………………… 21
1.2.3. Ресурсы и уровень использования солнечной энергии Республики
Бурунди …………………………………………………………………………………………………… 24
1.3. Состояние и мировые перспективы развития солнечной энергетики …… 26
1.3.1. Обзор мировых рынков возобновляемой энергии …………………………….. 27
1.3.2. Суммарная установленная мощность солнечных электроустановок в
мире…………………………………………………………………………………………………………. 29
1.4. Анализ работы и повышения энергетической эффективности автономных
солнечных электроустановок ……………………………………………………………………. 30
1.4.1. Общая классификация солнечных электроустановок ……………………….. 30
1.4.2. Использование электроприводов в солнечных электроустановках……. 34
1.4.3. Классификация и режимы эксплуатации солнечных панелей …………… 39
1.4.3.1. Электрические модели солнечной панели …………………………………….. 40
1.4.4. Характеристики и режимы эксплуатации аккумуляторных батарей …. 44
1.4.5. Анализ работы преобразователей солнечных элекроустановок ………… 47
1.4.5.1. DC/AC преобразователи ……………………………………………………………….. 48
1.4.5.2. DC/DC преобразователи ……………………………………………………………….. 51
1.5. Выводы по первой главе …………………………………………………………………….. 55
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ СТРУКТУРЫ АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ………………………………………………………………………. 57
2.1. График потребления электрической энергии в жилом доме Республики
Бурунди …………………………………………………………………………………………………… 57
2.2. Расчет нужной емкости и системы обслуживания аккумуляторных батарей
………………………………………………………………………………………………………………… 60
2.3. Характеристики и выбор типа солнечных панелей ……………………………… 65
2.3.1. Выбор типа солнечных панелей автономной солнечной
электроустановки АСЭУ ………………………………………………………………………….. 65
2.4. Построение системы управления электроприводом поворота АСЭУ ….. 69
2.4.1. Структура автоматизированной системы управления слежения АСЭУ за
Солнцем …………………………………………………………………………………………………… 69
2.4.2. Построение и обоснование основной структуры следящего
электропривода АСЭУ ……………………………………………………………………………… 71
2.5. Ориентация и расположение солнечных панелей для Республики Бурунди
(г. Гитега) ………………………………………………………………………………………………… 76
2.6. Расчет импульсного повышающего преобразователя ………………………….. 82
2.7. Расчет бестрансформаторного инвертора напряжения ………………………… 86
2.8. Синтез структуры автономной солнечной электростанции …………………. 89
2.9. Выводы по второй главе ……………………………………………………………………. 90
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОНОМНОЙ
СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ………………………………………………. 92
3.1. Исследование характеристики солнечных панелей………………………………… 92
3.1.1. Моделирование солнечных элементов ………………………………………………… 92
3.1.2. Методика определения значений неизвестных параметров моделей СП 94
3.2. Исследование влияния климатических условий и технологий производства
СП на выбор модели эквивалентной схемы фотоэлементов ……………………….. 100
3.3. Исследование повышающего преобразователя постоянного тока ………… 110
3.4. Определение точки максимальной мощности ………………………………………. 119
3.5. Выводы по третьей главе ……………………………………………………………………… 123
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ………………… 125
4.1. Модель системы управления электроприводом поворота автономной
солнечной электроустановки ………………………………………………………………….. 126
4.2. Модель контроллера автономной солнечной электроустановки ………… 128
4.2.1. Модель повышающего преобразователя ………………………………………… 128
4.2.2. Установка управления отслеживания точки максимальной мощности и
генерация сигнала ШИМ ………………………………………………………………………… 130
4.3. Модель бестрансформаторного инвертора напряжения …………………….. 135
4.4. Модели и характеристики применяемых солнечных панелей ……………. 136
4.5. Исследование автономной солнечной электроустановки………………….. 140
4.5.1. Описание результатов и характеристик при номинальном условии
работы ……………………………………………………………………………………………………. 140
4.5.2. Характеристики проектируемой АСЭУ при изменении нагрузки …… 143
4.5.3. Характеристики проектируемой АСЭУ при изменения солнечного
излучения ………………………………………………………………………………………………. 146
4.6. Выводы по четвертой главе …………………………………………………………….. 149
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 151
Список литературы ………………………………………………………………………………… 153
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………. 165
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………… 166
ПРИЛОЖЕНИЕ В ………………………………………………………………………………….. 167
ПРИЛОЖЕНИЕ Г …………………………………………………………………………………… 168
Во введении обоснованы актуальность темы работы, научная новизна и практическая значимость
результатов, сформулированы цели и общие задачи исследования диссертационной работы.
В первой главе диссертации приводится анализ климатических условий и существующего состояния электроэнергетики Республики Бурунди, представлены сравнительные данные об удельном электропотреблении в Республики Бурунди и в соседних странах и указан дефицит выработки электроэнергии в стране. Указываются подробно энергетические ресурсы Республики Бурунди состоящихся в основном гидро и тепло-станциями. Рассмотрены мировые перспективы развития ВИЭ и проанализирована возможность применения солнечной энергии в Республике Бурунди и выявлено что, использование СБ является одним из перспективных направлений энергетики Республики Бурунди. Страна находится вблизи экватора и Среднесуточное поступление солнечной радиации (СР) составляет 4,5 до 5,7 (кВт.ч)/м2 в сутки, как показано в таблице СР основных городов Республики Бурунди (таблице1).
Таблица 1
Месяц Город
Bujumbura
Muyinga Ruyigi
Gitega
Январь 4,90 Февраль 4,77 Март 4,83 Апрель 4,84 Май 5,13 Июнь 5,29 Июль 5,02 Август 5,12 Сентябрь 5,43 Октябрь 4,73 Ноябрь 4,88 Декабрь 4,77
4,98 4,75 4,98 5,32 5,17 4,47 5,09 5,07 5,23 4,88 4,84 4,92 4,67 4,72 5,03 5,01 5,16 5,03 5,44 5,63 5,28 5,49 5,69 5,20 5,37 5,51 4,99 4,91 4,97 5,13 4,63 4,51 4,53 4,74 4,57 4,88
4,98 5,05 5.05 4,97
Введена классификация различных схем электроснабжения на базе СБ и проанализированы особенности работы и структур часто применяемых схем. Проведен анализ и классификации режимов эксплуатации солнечных и аккумуляторных батарей (АкБ), после которого никель- кадмиевые аккумуляторы АкБ принят оптимальным для применения АСЭУ небольшой мощности, благодаря возможности его быстрого заряда. Предлагается применение гелевых АкБ в системах средней и большой мощности из-за высокой емкости и меньшей стоимости. Проанализированы особенности работы различных преобразовательных устроиств и состояние вопросов повышения эффективности АСЭУ, предложен что максимальный уровень повышения эффективности СБ может быть достигнут реализацией и применением систем отслеживания точки максимальной мощности mppt и непрерывным автоматическим слежением СБ за солнцем следящими электроприводами систем автоматических регулирования (САР) положения СП (рисунок1 ).
ИЭ
d(t)
ВСУ1
s(t)
ПУ
g(t)
ЗУ УУ
Платформа DSP
а)
Рисунок 1 – а) 3Д модель устройства трекера и б) функциональная схема управления САР положением подставок для солнечных панелей.
Где ЗУ – Задающее устройство, регулятор напряжения. ПрУ – Преобразующее устройство, Аналогово-цифровой преобразователь. ПУ – Пульт управления, Bluetooth – модуль. УУ – Устройство управления, микроконтроллер DSP2812. ВСУ1, ВСУ2 – Вспомогательное сравнивающее устройство, потенциометр. ИЭ – Измерительный элемент регулирующей величины, фоторезисторы. УМ1, УМ2 – Усилитель мощности управляющего сигнала. ИМ1, ИМ2 – Исполнительный механизм, электродвигатель. О1, О2 – Объект управления. Солнечные панели. Р1, Р2 – Регулирующий орган управления, редуктор. ПрМОС1, ПрМОС2 – Преобразователь сигнала местной обратной связи, преобразователь угла в напряжение (плата управления).
Вторая глава посвящена расчету АСЭУ, синтезирована структура АСЭУ, обеспечивающая потребители электроэнергией в течение 24 часов. На рисунке 2 представлена циклограмма потребляемой мощности с 1 до 24 часа в доме, максимальная потребляемая мощность нагрузкой составляет 0.3 кВт, а максимальная 1,8 кВт.
Приводится расчет нужной емкости и системы обслуживания АкБ. Результаты приведенных расчетов с учетом что в тропиках световой день продолжается 12 часов, гелевая АкБ 150 ампер-часов принята из 5 проанализированных типов АкБ по следующим преимуществам: Доступность, отсутствие обслуживания, стоимость, максимальная энергетическая плотность до 180 Вт/кг.
Рисунок 2 – Суточный график потребляемой энергии
Эффективность выработки ЭЭ установок с неизменной ориентацией уменьшается из-за неперпендикулярности падения солнечных лучей на поверхность СП (ξ ≠ 0) (рисунок 3), так как неподвижная ориентация СП не учитывает зенитальное и азимутальное перемещение Солнца по небосводу. Поэтому, для максимизации генерации ЭЭ рекомендуется применять системы слежения за солнцем.
ПрУ
УМ1 ИМ1 P1
ВСУ2
б)
Сервопривод 1
ПрМОС1
u1(t)
O1
u2(t)
O2
ПрУ
УМ2 ИМ2 P2
ПрМОС2
Сервопривод 2
По следующей формуле рассчитается суммарная интенсивность солнечного излучения на
наклоннуюповерхность: I =I cos +I 1+cos +(I +I )1−cos Н ПcosД 2 П Д 2
где IД, IП, ‒ интенсивность прямого и рассеянного (диффузного) солнечного излучения на горизонтально расположенную поверхность, – коэффициент отражения земной поверхности (альбедо).
Углы, определяющие движение системы слежения в горизонтальном движении (θ) и вертикальном движении (ξ), определяются:
cos =sinsin+coscoscos.
cos = sin( − ) sin + cos( − ) cos cos cos ,
где φ- географическая широта местности, в град.; δ ˗ склонение солнца, в град.; ω- часовой угол солнца. Склонение солнца определяется по формуле Купера:
=23,45sin(360284+n), 365
где n – порядковый номер дня года, отчитываемый от 01 января. Часовой угол определяется по формуле:
=(150час−1)(tsolar −12), где t solar – время локальное (местное) в часах
где С, Ю, З, В – стороны света; а – азимут Солнца; А – местоположение Солнца на небосводе; θ – зенитный угол и α – угол высоты Солнца; П – рабочая поверхность СП; ап – азимут П; N – нормаль к П; ξ(i) – угол между направлением на Солнце (ОА) и N; β – угол наклона П.
Рисунок 3 ‒ пространственная ориентация СБ относительно Солнца.
Проанализирована зависимость угла наклона от прихода солнечной энергии с учетом климатических условий г.Gitega, результаты анализа проиллюстрированы на рисунке 4. Разработан метод расчета и выбора параметров преобразователей напряжения АСЭУ (инвертора, фильтра, повышающий преобразователь DC/DC), основанный на анализе энергетических характеристик солнечных батарей, обеспечивающий максимально эффективное использование и преобразование доступной солнечной энергии.
ЭГод (кВт.ч/м2)
2000
1800
1600
1400
1200
1000
600
0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90
β
1791
1806
1810
1804
1787
1759
1721
1616
1476
1308
1124
807
Рисунок 4 – Суммарная годовая энергия солнечной радиации в зависимости от угла наклона в г. Gitega
Построена система управления электроприводом поворота АСЭУ, в схеме следящего электропривода (СЭП) реализуется астатизм второго порядка посредством пропорционально- интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора в контуре угла, у которого передаточная функция имеет вид (Рисунок 5):
Wpn(P)=Upn(P)=(ТК1P+1)(ТК2 +1), U (P) Т0Р
где Т0 , ТК1 , ТК2 – постоянные времени регулятора положения; Uδ (Р) – выходное напряжение измерительного устройства; Upn (Р) – изображение Лапласа выходного напряжения регулятора положения.
(‒)
(‒)
Рисунок 5 ‒ Структурная схема одноконтурного следящего ЭП солнечной фотоэлектрической установки
(‒)
где NП‒ число последовательных элементов
I
ТММ Ф 0
Третья глава посвящена изучению и исследованию работы элементов автономной солнечной станции с учетом что соотношение между током и напряжением СП с последовательными элементами NП, для модели с одним диодом записывается следующим образом:
I = I Ф − I 0 ( e x p ( U + I R П ) − 1) − U + I R П NП VT RШ
(3.1)
Где I и U – выходной ток и напряжение фотоэлемента, I0 – обратный ток насыщения , ф – фототок, пропорциональный солнечному свету, принимаемому фотоэлементом, Д – ток, текущий через диод, T – абсолютная температура Солнечного элемента (СЭ), k – постоянная Больцмана (1,381·10- 23 Дж/К), q – заряд электрона, (1.602·10-19 Кл), где ш – шунтирующее сопротивление СЭ, Ш– ток, текущий через шунтирующее сопротивлениеVT,–тепловое напряжение.
Принят новый метод извлечения параметров (IФ, I0, RШ RП и n (VТ =n. NП.0,026 В) эквивалентной
однодиодной схемы СЭ. Принятая методология расчета, представлена на рисунке 6 и предлагает что уравнение (1) можно записать, рассмотрев три ключевых аспекта характеристик U–I: точку короткого замыкания (КЗ), точку максимальной мощности (ТММ) и точку разомкнутой цепи (ХХ) пренебрегая термином ” –1 “, поскольку ток обратного насыщения Iо очень мал по сравнению с экспоненциальным слагаемым, и получается уравнения:
(2)
(3)
I =I−Iexp(IКЗRП)−IКЗRП
NП VT RШ
=I −I exp(UТММ +IТММ RП )−UТММ +IТММ RП
NП VT RШ I =0=I −I exp( UХХ )−UХХ
КЗ Ф 0
NП VT RШ
В точке максимальной мощности производная мощности по отношению к напряжению равна
нулю.
ХХ Ф0
(4)
dP(приU=U иI=I )=0 dI (приI=IКЗ)= −1
dU ТММ ТММ , dU RШ (5)
I =I exp( UХХ )+UХХ
Выражение (4) можно переписать в виде: Ф 0 N П VT RШ (6)
Вставляя выражение (6) в уравнение (2), получаем уравнение вида:
IКЗ =I0 [exp( UХХ −exp(IКЗ RП )]+UХХ −IКЗ RП NП VT NП VT RШ
Аппроксимируя приведенное выше Выражение, мы получаем
(7)
IКЗ =I0 exp( UХХ )+UХХ −IКЗ RП NП VT RШ
Следовательно, мы имеем:
0 КЗ
R NV ШПT
I=(I −UХХ−IКЗRП)exp(−UХХ )
Выражения (6) и (7) можно вставить в выражение (3), и оно примет вид:
I =I −UТММ +IТММ RП −IКЗ RП )−(I −UХХ −IКЗ RП )exp(UТММ +IТММ RП −UХХ ) ТММКЗ R КЗ R NV
ШШПT
Производную мощности по напряжению на ТММ можно записать в виде:
dP(приU=UТММиI=IТММ)=d(IU)=I+ dI U dU dU dU
(8)
Чтобы получить производную по мощности в ТММ, необходимо найти производную уравнения (8) по напряжению. Тем не менее, уравнение (8) является трансцендентным уравнением, и для выражения IТММ требуются численные методы. Выражение (8) можно записать в следующем виде:
Дифференцируя (9), получаем:
I = f (I,U)
dI = dI f (I ,U ) + dU f (I ,U )
I U
(9)
f(I,U) Производная тока по напряжению приводит к: dI = U
dU 1−f(I,U) I
Следовательно, мы получаем значение dP dU следующим образом:
dP UТММ f(I,U)
dU
Из выше представленного получаем:
dP(приI=IТММ)=IТММ +
I
dU
(I R −U +I R ) [exp(UТММ +IТММ RП −UХХ )]− 1
КЗ Ш ХХ КЗ П
NП VT RШ NП VT RШ
=I + U (10) ТММ 1− f(I,U)
+U
1+
−
R (I R −U +I R ) [exp(UТММ +IТММ RП −UХХ )]− RП
ТММ
П КЗ Ш ХХ КЗ П
NП VT RШ
NП VT RШ
И тогда имеем два уравнения, (8) и (11), с тремя неизвестными. Выражение (5) может применяться в качестве третьего уравнения. Выражение (5), (10) и (11) приводят к:
(11)
(I R −U +I R)[exp(IКЗRП−UХХ)]−1
NП VT R(IR−U+IR)[exp(КЗ П
КЗ Ш ХХ КЗ П
NПVTRШ I R−U
RШ
R ХХ)]+П
−1(приI=IКЗ)= RШ
−
1+П КЗ Ш ХХ КЗ П NПVT
RШ
Теперь возможно определить все неизвестные параметры,RП и RШ, применяя выражение (8), (11) и (12). Процесс определения этих параметров с помощью паспортных данных соответствует описанию показанной на блок-схеме (рисунок 6.а)). Солнечная панель SM55 была выбрана для проверки математической модели, и получены следующие результаты: VТ= 1.4698 В; IФ = 2.542 А; I0 = 4,8244 μA; RП = 0,2124 ом; RШ = 650 ом. На рисунке 6.б) также показаны кривые ВАХ СП SM55 в сочетании с экспериментальными данными производителя при разных значениях температур. Результаты доказывают, что модель точно соответствует экспериментальным данным на кривых ВАХ и что алгоритм, разработанный для определения параметров, доказывает свою правильность.
Проанализировано влияние атмосферных условий на выбор соответствующей модели эквивалентной схемы, предложен и апробирован новый гибридный подход в условиях изменения климата двух климатических зон. Проанализированы характеристики модели СП с одним диодом (одно-диодная модель – ОДМ) и с двумя диодами (двух диодная модель – ДДМ) в нестандартных условиях, чтобы подтверждать, какая модель более подходит для применения при различных уровнях солнечного излучения и температуры.
NП VT RШ
(12)
Начало
A
если ошибка> 1% от Pm
Инициализировать параметры спецификации Uхх, Iкз
Вычислить мощность P и погрешность (P-Pm)
Установить диапазон поиска VТ, используя температура, коэффициенты, установить значение δVТ
Инициализировать RП = 0 и RШ = 100000
Увеличить значение VТ на δVТ и перейти к шагу B
B
Рассчитать Iф (Uхх, Iкз, Rп, Rш, VT) и Rш (Iф, Uхх, Iкх, Um, Im, Rп, Rш)
Установить новое значение Rш и повторить N раз для предположения 100 раз для конкретного значения RП
Показать значения RП, RШ, VТ, I0
Повторять значение RП M раз для предположения 100 раз, увеличивая Rп на *δRП
A
B
Конец
Рисунок 6 ‒ (а) блок-схема процесса, принятой для поиска параметров, (б) кривые сравнения ВАХ предлагаемого метода на СП SM55
Для достижения цели в первую очередь необходимо проанализировать каждую электрическую цепь отдельно. Следовательно, выбранные методы извлечения параметров ОДМ и ДДМ реализованы в среде MATLAB и применяются к двум кремниевым СП разной технологии: монокристаллический SM55 и поликристаллический MSX60. Полученные ВАХ при моделировании сравниваются с данными, предоставленными производителями для различных уровней освещенности и температуры, с использованием относительной погрешности отн. Она определяется как разница в процентах между точным значением из паспортных данных СП и расчетным значением с использованием моделей эквивалентной схемы. Эта погрешность выражается следующим уравнением для каждого i-го образца.
Еотн. (%) = Базовый вариант (i) – Расчитанный (i) 100 Расчитанный (i)
Таким образом, предлагается гибридный подход, сочетающий в себе модели ОДМ и ДДМ. Он работает в соответствии с климатическими изменениями и мгновенно выбирает, какую модель для получения наименьшей погрешности использовать. Этот подход поясняется на рисунке 7 где GHI (Global Horizontal Irradiance – GHI) есть глобальная горизонтальная освещенность, а Т– температура.
Начало Ввод GHI и Т
Расчет мощности по ОДМ
Расчет мощности поДДМ
Расчет Eотн., ОДМ
Расчет Eотн, ДДМ
Да
Нет
Eотн, ОДМ >Eотн, ДДМ
Конец
Применение DDM
Применение ODM
Рисунок 7 – Схема алгоритма предлагаемого гибридного подхода.
Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 8 и показывают ВАХ СП моно- Si, при различных значениях освещенности и температуры применением ОДМ сравнивая результаты предлагаемого метода расчета и данных производителя ФП.
Таким же образом построенные ВАХ модели с двумя диодами оцениваются для обеих фотоэлектрических технологий (Рисунок 9). Как показано на рисунках 9.А) и Б), использование модели с двумя диодами в случае технологии Mono-Si показывает небольшие различия между
полученными ВАХ и графиками производителя, особенно на рисунке 9.Б) при разных значении температуры. Однако применение ДДМ в случае ФП Поли-Si (Рисунок 9.В) демонстрирует очень похожую тенденцию на кривых I–U для всех температур ниже 50°C.
А) Б) В)
Рисунок 8 – Сравнение ВАХ с применением ОДМ А) Mono-Si SM55 для различной освещенности, T = 25 °
C. Б) Mono-Si SM55 для различных температур, G = 1000 Вт / м2. В) Poly-Si MSX60 для различных температур, G = 1000 Вт / м2.
А)
Для оценки выходной мощности ФП Pm с использованием двух моделей эквивалентных схем (ОДМ и ДДМ) и значений спецификации производителя для различных погодных условий, мы выделяем три интервала (низкий, средний и высокий) освещенности и температуры. Для освещенности класс низких значений составляет менее 400 Вт/м2, средний– от 400 Вт/м2 до 800 Вт/м2, а класс высоких значений-выше 800 Вт / м2. Для температурных изменений низкие значения составляют ниже 25 °C, средние-от 25 °C до 40 °C, а последний класс –для температур выше 40 °C. Результаты исследования областей применения моделей синтезированы в таблице 2.
Б) В)
Рисунок 9 – Сравнение ВАХ с применением ДДМ: A) Mono-Si SM55 для различной освещенности, T = 25 °C. Б) Mono-Si SM55 для различных температур, G = 1000 Вт / м2. В) Poly-Si MSX60 для различных
температур, G= 1000 Вт / м2.
Таблица 2
Освещенность Температура
Низкая Средняя Высокая Низкая Средняя Высокая
ДДМ
ДДМ
ОДМ
ОДМ
ДДМ
ДДМ
ДДМ
ОДМ
ОДМ
ОДМ
ОДМ
ДДМ
ОДМ
ОДМ
ОДМ
ОДМ
ОДМ
ДДМ
Мощность Напряжение Ток
Да
Нет
Да
Нет
PPVn =VPVn-1 PPVn -VPVn-1>0
Да Да
Нет
VPVn
Проведено исследование работы импульсного повышающего преобразователя постоянного тока и влияния его паразитных элементов на эффективность работы. Доказано что максимальное выходное напряжение ПП зависит от внутреннего сопротивления источника, паразитных элементов различных компонентов преобразователя и нагрузки и что паразитные элементы не существенно влияют на работоспособность ПП. Рассмотрен принцип работы применяемого алгоритма (рисунок 10) для определения точки максимальной мощности (MPPT) при разных случае.
Начало
Измерения VPVn и IPVn
VPVn VPVn
VPVn
Уменьшение Vref Vref = Vref – ΔV
Увеличение Vref Vref= Vref +ΔV
Расчет PPVn
PPVn =VPVn* IPVn
PPVn-1= PPVn VPVn-1= VPVn
Уменьшение Vref Vref= Vref – ΔV
Увеличение Vref Vref= Vref +ΔV
Рисунок 10 – Применяемый алгоритм метода P&O
В четвертой главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований имитационной модели АСЭУ, 10 фотоэлектрических панелей (ФП) поликристаллического типа Kyocera Solar KD200GX-LPU, максимальная мощность которой, выдаваемая каждым модулем при 1000 Вт / м2 и 25°C составляет 200 Вт. АкБ системы построена на базе 4 последовательно соединённых герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA серии DTM 12150 I, величина номинального напряжения АкБ принята равной Un= 48 В. Построены ВАХ применяемых
Конец
СП, проанализировано влияние их внутренних и внешних параметров на их работоспособности и смоделирована системы управления электроприводом поворота АСЭУ.
Полная разработанная имитационная модель АСЭУ показана на рисунке 11, результаты моделирования выходного напряжения и тока фотоэлектрической системы после фильтрации приведены на рисунке 12.
Солнечные панели
Контроллер заряда
MPPT
Инвертор
АкБ
Рисунок 11 – Полная блок-схема модели предлагаемой АСЭС в MatLab/Simulink.
300 200 100
0 −10 −200
−300
0,06 0,07
0,14 30 20 10
0 −10 −20 −30
0,08 0,09 0,10 Время (сек)
0,11 0,12
0,13 0,14
Рисунок 12 – Выходное напряжение и ток инвертора системы после фильтрации
Проанализированы характеристики проектируемой АСЭУ при изменении нагрузки. Здесь для моделирования берется резистивная нагрузка, активная мощность нагрузки изменяется в следующей последовательности: 1,6 кВт → 2 кВт → 2,4 кВт, а результаты моделирования фиксируются для выходного напряжения, тока нагрузки, SOC батареи и мощности при генерации и спросе (рисунок 13). Для этого изменения нагрузки, выходное напряжение в установившемся режиме показано на рисунке 13.А) который показывает, что при изменении нагрузки выходное напряжение остается неизменным и стабильным. Это доказывает эффективность метода управления током инвертора, который отвечает за поддержание постоянного напряжения 230 В на нагрузке.
А)
Б)
2500 2000 1500 1000
PPV PАкБ PВЫХ
0,13 0,14
В)
0 ˗ 500
0,06 0,07 0,08
0,09 0,10 0,11 0,12 Время (сек)
Рисунок 13 – Характеристики при изменении нагрузки: (А) ‒ Выходного напряжения (Uвых), (Б) ‒Тока нагрузки, (В) ‒PPV, выходной (требуемая) мощности нагрузки и мощности АкБ.
Также проанализированы характеристики проектируемой АСЭС при изменения солнечного излучения. На рисунке 14.А) и Б) показаны выходное напряжение и ток нагрузки соответственно при изменении мощности ФПС. Генерируемая солнечная энергия изменяется путем изменения
уровня ее облученности в следующей последовательности 800 Вт/м2 → 1000 Вт/м2 → 1200 Вт/м2. На рисунке 14.В) показаны кривые мощности, которые показывают изменение мощности солнечной станции, выходную мощность и изменение мощности АкБ.
Судя по кривым мощности, поскольку изначально генерируемая фотоэлектрическая мощность меньше, чем потребляемая нагрузка, АкБ дает дополнительное количество энергии в процессе разрядки. После этого, когда солнечная энергия находится на номинальном уровне, аккумулятор не нужно разряжать или заряжать. Когда солнечное излучение снова увеличивается, АкБ начинает заряжаться, чтобы потреблять дополнительное количество энергии, и это стабилизирует систему. Эта дополнительная накопленная энергия может быть использована, когда нагрузка будет больше или солнечное излучение будет меньше.
300 200 100
0 −10 −200 −300
0,06 0,07
0,08 0,09
0,10 А)
0,11 0,12 Время (сек)
0,13 0,14
PPV PАкБ PВЫХ
0,13 0,14
0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 Б) Время (сек)
0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 Г) Время (сек)
Д) Время (сек)
70 60 50 40 30 20 10
0,06 0,07
0,08 0,09 В)
0,10
Время (сек)
0,12
0,11
Рисунок 14 – Значения при изменении солнечного излучения: А) Выходного напряжения (Uвых), Б) Тока нагрузки (iнагр), В) – PPV, выходная мощность нагрузки (Pвых) и мощность батареи (PАкБ), Г) – VТММ, Д) – IТММ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ
В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача повышения энергетической эффективности автономных систем электроснабжения на основе солнечных панелей с учетом климатических условий Республики Бурунди. Основными результатами диссертационной работы являются:
1. Разработана методика расчета выходной мощности солнечных автономных электростанций с системой хранения энергии при тропических условиях, позволяющая учитывать меняющуюся нагрузку в течение суток и тем самым исключить необоснованное увеличение мощности элементов электростанции.
2. Разработана структура СУ электроприводом поворота СП, позволяющая менять углы расположения СП в зависимости от положения солнца с целью максимизации вырабатываемой электроэнергии.
3. Проведен сравнительный анализ способов повышения эффективности СЭС и методов отслеживания точки максимальной мощности СП в условиях равномерного освещения и частичного затенения. Применение систем автоматического слежения АСЭУ позволяет значительно повысить энергоэффективность АСЭУ на 35%.
4. Разработаны математические модели и алгоритм определения точных значений неизвестных параметров эквивалентной схемы солнечной панели при её моделировании и предложен гибридный подход, объединяющий различные модели эквивалентных схем в соответствии с атмосферными изменениями с целью повышения достоверности результатов прогнозированияпроизводства электроэнергии, предлагаемый подход позволяет снизить погрешность, связанную с изменениями освещенности и температуры соответственно на 21,04 % и 14,66 %.
5. Предложен метод выбора и расчета параметров преобразователей напряжения солнечных электростанций, основанный на анализе энергетических характеристик СП, обеспечивающий максимально эффективное преобразование и использование доступной солнечной электроэнергии.
6. Разработана имитационная модель автономной солнечной электростанции, обеспечивающая моделирование ее динамических режимов и разработку эффективных алгоритмов управления контроллерами максимальной мощности солнечных батарей.
7. Разработаны рекомендации по выбору подходящей модели СП после выполнения сравнительного анализа эффективности применения автономных систем электроснабжения на основе солнечных панелей в двух разных климатических зон.
8. Результаты проведенных вычислительных экспериментов показали, что разработанная методика расчета и выбора параметров компонентов автономной СЭС обеспечивает максимально эффективное преобразование и использование доступной солнечной энергии хорошей точности отслеживания точки максимальной мощности фотоэлектрических панелей в условиях равномерного освещения и частичного затенения ФП.
Теоретические обоснования, представленные в диссертационной работе, подтверждаются полученными результатами моделирования в среде MATLAB/Simulink..
Актуальность темы исследования. Наиболее серьезные проблемы, с
которыми сталкивается общество в последние годы, связаны с устойчивым
развитием и изменением климата. Из-за ограниченности ресурсов
ископаемого топлива и усилий по сокращению глобального потепления
правительства провели переход к низко-углеродным энергетическим
системам. В этом контексте энергетического перехода, как в академических
кругах, так и в промышленности, основные исследовательские усилия сегодня
сосредоточены на повышении эффективности и ограничении затрат на
источники возобновляемой энергии (ИВЭ). Кроме того, использование ИВЭ
позволяет не только решить проблемы связанные с энергоснабжением
населения, но и снизить вредные выбросы в атмосферу, и
усилить экономическое обстоятельство страны.
По сей день производство электрической энергии (ЭЭ) в значительной степени
основано на таких ресурсах, как нефть, газ и уголь. Эти источники становятся
все более дефицитными, поскольку мировые энергетические потребности
постоянно растут. Поскольку эти формы энергии оказывают вредное
воздействие на окружающую среду (парниковый эффект, глобальное
потепление), было необходимо найти другие решения, чтобы взять на себя
ответственность. Для этого было проведено множество научных
исследований, чтобы найти неограниченные, экономичные и экологически
чистые источники энергии, такие как ветроэнергетическая установка (ВЭУ),
гидроэнергетическая (ГЭУ) и системы генерирования на базе солнечных
панелей (СГСП).
Гидроэнергетическая и ветроэнергетическая установки в своем составе
входит различные механические устройства,такие как редукторы,
подшипники, электрические машины, шестерни, лопасти/лопатки обтекатели,
муфты, и другие, для согласования элементов этих систем генерирования ЭЭ.
С учетом что эти устройства постоянно требуют периодический обслуживани
и контроль состояния, использование ГЭУ и ВЭУ для генерирования ЭЭ
увеличивает затраты на амортизацию и стоимость технического
обслуживания. Кроме того, требуется найти определенные географические
районы для установки таких систем, расположения которых могут быть не
ближе от целевых потребителей ЭЭ.
Системы генерирования на базе солнечных панелей лишены таких
недостатков, и могут располагаться непосредственно близко от потребителей,
а потери, связанные с транспортировкой ЭЭ снижаются. Таким образом,
исследования, направленные на изучения различных аспектов СГСП, имеют
значительную значимость. Отмечаем, что цены СП ежегодно снижаются, а
объем их производства и срока службы увеличиваются. Исходя из этого,
различные государства начали для развития их электроэнергетики
использовать СГСП. Системы генерирования на основе солнечных панелей к
2050 году смогут обеспечить 20 – 25 % от всей необходимой электроэнергии,
по данным международного энергетического агентства. Выброс CO2 в
атмосферу составит 6 миллиардов тонн CO2 в год.
В Республике Бурунди развитию солнечной электроэнергетики
способствует тот фактор, что в настоящее время её электрическая система
охватывает менее 20% территории страны и особенно это касается
многочисленных сельских автономных потребителей в отдалённых регионах,
для которых необходимость повышения социального уровня жизни является
актуальной задачей. Решение этой проблемы возможно с помощью внедрения
автономных систем электроснабжения на основе СП. В Республике Бурунди
имеется стабильный и значительный прирост солнечной радиации в течение
года благодаря её географическому расположению и тропическому климату,
поэтому страна имеет необходимые условия для эффективного применения
ЭЭ от СП. Среднее поступление СР составляет 1800 до 2300 кВт.ч/м2.год, что
делает солнечную энергию одной из наиболее приоритетных направлений
развития электроэнергетики страны в рамках развития возобновляемой
электроэнергетики.
Зависимость энегетических характеристик СП от различных внешних
условий и низкая эффективность преобразования энергии являются
основными проблемами практического применения СГСП. Известными
способами повышения эффективности СГСП являются применение режима
экстремального регулирования выходной мощности СП при изменении
внешних климатических условий, обеспечивающееся применением
инверторов и контроллеров с упрвлением mppt (отслеживание точки
максимальной мощности) и также использование АСУ электроприводами
слежения за солнцем, которые позволяют изменять расположение СП
относительно Солнца. Однако влияние пространственного расположения
солнечных панелей на эффективность их работы с учетом изменения
временных, климатических и географических факторов исследовано
недостаточно. Повышение эффективности работы СГСП путем обоснования
её пространственной ориентации с учетом условий эксплуатации, природно-
климатических и социально-экономических особенностей Республики
Бурунди является актуальной народно-хозяйственной задачей.
Вопросом решения указанных задач посвящены работы ряда российских
и зарубежных ученых: Афанасьева В.П, Виссарионова В.И., Алферова Ж.И.,
Лукутина Б.В., Брауна Л., Стребкова Д.С., Елистратова В.В., Касьянова В.А.,
Г. Раушенбах, Попель О.С., Andreas W. Bett, Raymond Hoheisel, Frank Dimroth,
Simon P. Philipps, Alexander Wekkeli Gerald Siefer.
Однако, несмотря на наличие различных исследований, связанных с
повышением производительности солнечных панелей СЭС, ряд задач требует
дальнейшего исследования.
Цель диссертационной работы заключается в создании методического
обеспечения проектирования автономной системы электроснабжения для
тропических условий Республики Бурунди на основе СП и повышение
эффективности её работы путем применения электроприводов для ориентации
СП на максимальный зарядный ток, а также улучшения рабочих
характеристик ее элементов.
В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача
повышения энергетической эффективности автономных систем
электроснабжения на основе солнечных панелей с учетом климатических
условий Республики Бурунди. Основными результатами диссертационной
работы являются:
1. Разработана методика расчета выходной мощности солнечных
автономных электростанций с системой хранения энергии при тропических
условиях, позволяющая учитывать меняющуюся нагрузку в течение суток и
тем самым исключить необоснованное увеличение мощности элементов
электростанции.
2. Разработана структура СУ электроприводом поворота СП,
позволяющая менять углы расположения СП в зависимости от положения
солнца с целью максимизации вырабатываемой электроэнергии.
3. Проведен сравнительный анализ способов повышения эффективности
СЭС и методов отслеживания точки максимальной мощности СП в условиях
равномерного освещения и частичного затенения. Применение систем
автоматического слежения АСЭУ позволяет значительно повысить
энергоэффективность АСЭУ на 35%.
4. Разработаны математические модели и алгоритм определения точных
значений неизвестных параметров эквивалентной схемы солнечной панели
при её моделировании и предложен гибридный подход, объединяющий
различные модели эквивалентных схем в соответствии с атмосферными
изменениями с целью повышения достоверности результатов
прогнозированияпроизводства электроэнергии, предлагаемый подход
позволяет снизить погрешность, связанную с изменениями освещенности и
температуры соответственно на 21,04 % и 14,66 %
5. Предложен метод выбора и расчета параметров преобразователей
напряжения солнечных электростанций, основанный на анализе
энергетических характеристик СП, обеспечивающий максимально
эффективное преобразование и использование доступной солнечной
электроэнергии.
6. Разработана имитационная модель автономной солнечной
электростанции, обеспечивающая моделирование ее динамических режимов и
разработку эффективных алгоритмов управления контроллерами
максимальной мощности солнечных батарей.
7. Разработаны рекомендации по выбору подходящей модели СП после
выполнения сравнительного анализа эффективности применения автономных
систем электроснабжения на основе солнечных панелей в двух разных
климатических зон.
8. Результаты проведенных вычислительных экспериментов показали,
что разработанная методика расчета и выбора параметров компонентов
автономной СЭС обеспечивает максимально эффективное преобразование и
использование доступной солнечной энергии хорошей точности
отслеживания точки максимальной мощности фотоэлектрических панелей в
условиях равномерного освещения и частичного затенения ФП.
Теоретические обоснования, представленные в диссертационной работе,
подтверждаются полученными результатами моделирования в среде
MATLAB/Simulink.
1. Ministère de l’Energie et des Mines, Agence Japonaise de Coopération In-
ternationale. Rapport final de l’étude préparatoire pour le projet de promotion de
l’énergie propre en utilisant le système solaire photovoltaïque en république du BU-
RUNDI. République du BURUNDI, Aout 2010
2. Ministère de l’environnement, de l’agriculture et de l’élevage. Troisième
communication nationale sur les changements climatiques (TCNCC). République
du BURUNDI, Octobre 2019.
3. Geographie–Burundi. [Электронный ресурс] // Режим доступа URL:
http://www.afrique-planete.com/burundi/geographie.htm(датаобращения
20.02.2017).
4. Ministère de l’Energie et des Mines. Opportunités dans le secteur des éner-
gies pour la République du Burundi, 2012.
5. REGIDESO/Burundi, Direction de l’Electricité. Rapport annuel d’activités,
2018
6. Ntawuhorakomeye N. Development and Analysis of Public Lighting by Mini So-
lar Power Plants in The Republic of BURUNDI. / Ntawuhorakomeye N., Mikhail
M.P. // In 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and
Electronic Engineering (2020 ElConRus). St. Petersburg, pp. 785-790. DOI:
10.1109/EIConRus49466.2020.9039030.
7. Ntawuhorakomeye N. Replacement of liquid fuel by solar electrical instal-
lation for the production of electric energy by diesel-generators of the
‘‘REGIDESO’’ industrial group in the Republic of Burundi/ Ntawuhorakomeye N.,
Belov M.P.// In 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical
and Electronic Engineering (2019 ElConRus). St. Petersburg, pp. 1021-1024.
8. Ministère de l’Hydraulique, de l’Energie et des Mines : stratégies secto-
rielles de mise en œuvre du plan national de développement (pnd Burundi 2018-
2027). République du Burundi, février 2020.
9. Nsabimana R. Electricity Sector Organization and Performance in Burundi/
Nsabimana R. //Presented at the First World Energies Forum, Available online:
https://wef.sciforum.net/. HEC Liège, University of Liège, 4000 Liège, Belgium,
September 2020.
10. Blimpo M. Electricity Access Charges and Tariff Structure in Sub-Saharan
Africa. Africa Development Forum series/ Blimpo M., Mcrae S., Steinbuks J.//
Washington, DC, USA, 2017.
11. Jamasb, T. A Quarter Century Effort Yet to Come of Age: A Survey of
Electricity Sector Reform in Developing Countries/ Jamasb, T., Nepal R., Timilsina
G.R.// Energy J. 2017, 38, 195–234. doi: 10.5547/01956574.38.3.tjam.
12. Bamber P. Burundi in the Energy Global Value Chain: Skills for Private
SectorDevelopment/BamberP.//Availableonline:http://citese-
erx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jses-
sionid=67BBF65D6856DB9F76A550E053CFC323?doi=10.1.1.720.8019&rep=re
p1&type=pdf (accessed on 18 April 2018).
13. Ministère de l’Hydraulique, de l’Energie et des Mines : Аannuaire Statis-
tique des Secteurs « Energie, eau potable & assainissement et mines, Edition 2017
» Bujumbura, décembre 2018.
14. Dertinger A. Reforming the electric power industry in developing econ-
omies evidence on efficiency and electricity access outcomes/ Dertinger A., Hirth
L. // Energy Policy 2020, 139, 111348. doi: 10.1016/j.enpol.2020.111348.
15. Данные за 2010-2014 гг. Из Международного энергетического
агентства (МЭА), World Energy Outlook 2016 (Париж: 2016), [Электронный
ресурс] // Режим доступа URL:
http://www.worldenergyoutlook.org/publications/weo-2016/.
16. Daha Hassan D. Modélisation et analyse expérimentale d’une centrale
solaire photovoltaïque en milieu désertique maritime : Thèse de doctorat de l’uni-
versité de Lyon (Institut National des Sciences Appliquées), 2017.
17.МеждународноеЭнергетическоеАгентство.Программа
Фотоэлектрических Энергетических Систем // Мэа. [Электронный Ресурс] //
Режим Доступа Url:
Https://Iea-Pvps.Org/Wp-Content/Uploads/2020/04/Iea_Pvps_Snapshot_2020.Pdf
18. Boualem BENDIB : Une nouvelle approche de modélisation et de com-
mande des systèmes photovoltaïques autonomes : Thèse de Doctorat en
Sciences−UFAS,2017.−136 p.
19. Сокольский А.К. Нетрадиционные и возобновляемые источники
энергии, Учебное пособие. − М.: РГОТУПС, 2006 −104 с.
20. Абуэлсауд Раиф Сиам Сайед Ахмед. Исследование режимов
автономной системы электроснабжения с прогнозирующим управлением.
Дис. канд. тех. наук. Томск-2020. – 130 с.
21. Ибрагим Ахмед Ибрагим Мохамед. Применение эволюционных
алгоритмовдляповышенияэффективностигибридныхсистем
электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии. Дис. канд.
тех. наук. Томск-2020. – 199 с.
22. Отто Артур Исаакович, Автономные энергетические установки с
экстремальнымрегулированиеммощностифотоэлектрических
преобразователей солнечной энергии: Дисс. к-та техн. наук. − Томск – 2018.
−129 с.
23. V. Nithin Kumar, M. R. Stalin John. A Review on Solar Tracking
Metods. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 912 (2020) 042045.
doi:10.1088/1757-899X/912/4/042045
24. Fathabadi H. Novel high efficient offline sensorless dual-axis solar
tracker for using in photovoltaic systems and solar concentrators. Renewable Energy
95 (2016). p. 485 – 494. DOI: 10.1016/j.renene.2016.04.063
25. Prinsloo, G.J., Dobson, R.T. (2015). Solar Tracking. Stellenbosch: Solar
Books. ISBN 978-0-620-61576-1, p 1-542.
26. Сорокин, Г.А. Электроприводы энергетических гелиоустановок без
концентрации излучения: дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Сорокин Георгий
Александрович. – М., 2005. – 176 с.
27.ГришановЕвгенийВалерьевич,Системагенерирования
электрической энергии на базе солнечных батарей и полупроводникового
преобразователя: Дисс. к-та техн. наук. − Новосибирск – 2018. −279 с.
28. Солнечные батареи на поворотных модулях [Электронный ресурс]
// Режим доступа URL: http://solarb.ru/solnechnye-batarei-na-povorotnykh-mod-
ulyakh. (дата обращения: 05.01.2021).
29.РахматулинИльдарРафикович.Разработкакомплексной
энергоэффективной солнечной опреснительной установки с системой
слежения за солнцем. Дис. канд. тех. наук. Челябинск – 2015. – 161 с.
30. Афанасьев, В.П. Тонкопленочные солнечные элементы на основе
кремния / В. П. Афанасьев, Е. И. Теруков, А. А. Шерченков. – 2-е изд. – СПб.:
Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. – 168 с.
31. Кузнецов П. Н. Повышение энергетической эффективности
фотоэлектрических станций, работающихв условияхнеравномерной
освещенности: Дисс. к-та техн. наук. − Севастополь – 2018. −186 с.
32. Левшов А.В., Федоров А.Ю. Математическое моделирование
фотоэлектрических систем в Matlab/Simulink// Наукові праці Донецького
національного технічного університету. Серія «Електротехніка та енергетика»
No 1 (14) – Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2013. – С. 153-158.
33. Раушенбах, Г. Справочник по проектированию солнечных батарей
/ Г. Раушенбах; пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 360 с.
34. Pandimadevi Ganesan, Abdulhadi Abdullah Rashid Al-Abri. Mathemat-
ical Modeling of Solar PV Panels. International Journal of Engineering Research &
Technology (IJERT). SETS – 2018 Conference Proceedings. Volume 6, Issue 09.
Published by, www.ijert.org.
35. Глиберман, А. Я. Кремниевые солнечные батареи / А. Я. Глибер-
ман, А. К. Зайцева. – М. – Л.: Госэнергоиздат, 1961г. – 72 с.
36.ГришановЕвгенийВалерьевич,Системагенерирования
электрической энергии на базе солнечных батарей и полупроводникового
преобразователя: Дисс. к-та техн. наук. − Новосибирск – 2018. −279 с.
37.Аккумуляторыстационарныесвинцово-кислотныес
регулирующим клапаном серии «болид». Электронный Ресурс] // Режим
Доступа Url: https://bolid.ru/files/373/566/bolid_ab_rept_jan_21.pdf.
38. Hassan Pourvali Souraki, Masoud Radmehr, Mohammad Rezanejad.
Distributed energy storage system‐based control strategy for hybrid DC/AC mi-
crogrids in grid‐connected mode. Int J Energy Res. 2018;1–13. wileyonlineli-
brary.com/journal/er. DOI: 10.1002/er.4331.
39. Zeb K. A comprehensive review on inverter topologies and control strat-
egies for grid connected photovoltaic system/ Zeb K., Uddin W., Khan M.A., Ali Z.,
Ali M.U., Christofides, N., Kim H.J.// Renew. Sustain. Energy Rev. 94, 1120–1141.
–2018. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.06.053.
40. Gotekar P. S. Comparison of full bridge bipolar, H5, H6 and HERIC
inverter for single phase photovoltaic systems-a review / P.S. Gotekar, S.P. Muley,
D.P. Kothari, B.S. Umre //India Conference (INDICON), 2015 Annual IEEE. –
IEEE – 2015. – pp. 1–6.
41. Vazquez N. Integrating Two Stages as a Common-Mode Transformer-
less Photovoltaic Converter /N. Vazquez, J. Vazquez, J. Vaquero, C. Hernandez, E.
Vazquez, R. Osorio //IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2017. – pp. 1–
10.
42. S. B. Kjaer, “Design and Control of an Inverter for Photovoltaic Appli-
cations”, Doctor thesis, Aalborg University, Denmark, 2005.
43. Ibhan Chand R. Review of Three Phase Transformer-less PV Converters/
Ibhan Chand R., Anshuman Shukla. // ICSETS 2019. DOI: 10.1109/ICSETS.2019.
8745120.pp063-068.
44. R. Reshma Gopi, S. Sreejith. Converter topologies in photovoltaic appli-
cations – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 94 (2018) 1–14.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.05.047.
45. BRESSAN Michael. Développement d’un outil de supervision et de con-
trôle pour une installation solaire photovoltaïque. Thèse pour obtenir le diplôme de
Docteur. PERPIGNAN (Франция)‒2014. – 160 с.
46. Reshma Gopi R. Converter topologies in photovoltaic applications – A
review/, Reshma Gopi R., S. Sreejith // Renewable and Sustainable Energy Reviews
94 (2018) 1–14. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.05.047.
47. Ноэль Нтавухоракомейе, Белов М.П. Техническая методика расчета
мощности солнечных электростанций в тропическом климате, как в
Республике Бурунди. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПБ.: 2019. − Вып № 8,
С. 66 – 74.
48. Нян Линн Аунг, Разработка солнечной фотоэлектрической
системы автономного электроснабжения индивидуальных потребителей в
тропических условиях: Дис. канд. тех. наук: 05.09.03– М., 2015. – 157 с.
49.ОхоткинГ.П.Методикарасчетамощностисолнечных
электростанций // Вестн. Чуваш. ун-та. 2013. № 3. С. 222–230.
50. Хрусталев, Д.А Аккумуляторы: учебное пособие для студентов
средних и высших учебных заведений/ Д.А/ Хрусталев. – М.: Изумруд, 2003.
— 224 с.
51.Диагностическоеисследованиеэнергетическогосекторав
Республике Бурунди в рамках инициативы Генерального секретаря ООН.
URL:https://www.african-
ctc.net/fileadmin/uploads/se4all/Documents/Country_RAGAs/Burundi_Rapid_Ass
essment_Gap_Analysis__FR_.pdf (дата обращения: 24.12.2018).
52. Восход и закат в Республике Бурунди. [Электронный ресурс] //
Режим доступа URL: https://www.sunrise-and-sunset.com/fr/sun/burundi . (дата
обращения: 27.12.2018).
53. Кориков А.М. Основы теории управления: учеб. пособие / А.М.
Кориков. – 2-е изд. – Томск : Из-во НТЛ, 2002. – 392 с.
54. Аржанов Кирилл Владимирович. автоматизированная система
непрерывно-дискретногослежениязасолнцемавтономных
фотоэлектрических энергоустановок с использованием шаговых двигателей:
Дис. канд. тех. наук: 05.13.06 – Томск, 2016. – 178 с.
55. Сорокин, Г.А. Электроприводы энергетических гелиоустановок без
концентрации излучения: дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Сорокин Георгий
Александрович. – М., 2005. – 176 с.
56.АндреевВ.П.,СабининЮ.А.Основыэлектропривода.
−Госэнергоиздат. Ленинград.,1963.772с.
57. Лукутин Б.В., Муравлев И.О., Плотников И.А. Системы
электроснабжения с ветровыми и солнечными электростанциями: учебное
пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. —
128 с.
58.ОхорзинаАлёнаВитальевна.Экономичнаясолнечная
энергоустановка для удаленных потребителей. Дис. канд. тех. наук. Томск –
2017. – 108 с.
59. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К.,
CОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: Учебное пособие для вузов / Под ред.
В.И.Виссарионова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 320 с.
60. Belov M.P. Ntawuhorakomeye N. Ndayiragije L. Improved Design and
Recommendations for Street Lighting in Gitega City. Advances in Science, Tech-
nology and Engineering Systems Journal Vol. 5, No. 6, 1356-1365 (2020).
https://dx.doi.org/10.25046/aj0506163
61.БеловА.М.,НоэльНтавухоракомейе,Проектирование
повышающего преобразователя постоянного тока контроллера солнечного
заряда MPPT. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПБ.: 2020. − Вып № 6, С. 78 –
86.
62. Бриджита Хауке.Базовый расчет силового каскада повышающего
преобразователя. Texas Instruments. //Отчет О Применении SLVA372C–ноябрь
2009 г.–пересмотрено в январе 2014 г.
63. Разработка boost преобразователя на DSP: принцип работы,
расчеты, макетирование. [Электронный ресурс] // Режим доступа URL:
https://habr.com/ru/post/442374/ (дата обращения: 27.12.2019).
64. А.А. Мартынов, В.К. Самсыгин, Д.В. Соколов, Д.И. Улитовский,
А.А. Коковинов. Расчет и моделирование преобразователя постоянного
напряжения с промежуточным резонансным высокочастотным инвертором.
Труды Крыловского государственного научного центра. Т. 386, № 4. 2018.
DOI: 10.24937/2542-2324-2018-4-386-139-148.
65. Борисов П.А., Томасов В.С. Расчет и моделирование выпрямителей.
Учебное пособие по курсу “Элементы систем автоматики” (Часть I) . – СПб:
СПб ГУ ИТМО, 2009 – 169 c.
66. 57. Nasir Hussein Selman, Jawad Radhi Mahmood. Design and Simula-
tion of two Stages Single Phase PV Inverter operating in Standalone Mode without
Batteries. International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT) –
Volume 37 Number 2- July 2016. pge 102-108. http://www.ijettjournal.org.
67. J. Bauer, “Single Phase Voltage Source Inverter Photovoltaic Applica-
tion”, Acta Polytechnica, Vol. 50, No.4, PP. 7-11, 2010.
68. АХМЕТШИН Артур Талгатович. Повышение эффективности
автономных солнечных фотоэлектрических установок для электроснабжения
сельскохозяйственных потребителей: Дис. канд. тех. наук. Уфа – 2016. – 172
с.
69. Abdelkader El Kebir, Hafida Belhadj, Karim Negadi and A. Baghdad
Bey. Design and Construction of an Inverter for a Photovoltaic System. Proc. XXVII
International Scientific Conference Electronics – ET2018, September 13 – 15, 2018,
Sozopol, Bulgaria.
70. Абдали Л. М., Кувшинов В.В., Бекиров Э.А., Аль-Руфаи Ф. М.
Моделированиепараметровуправленияинтегрированнойсистемой
солнечной генерации и накопления энергии. Строительство и техногенная
безопасность №18(70) – 2020. DOI: 10.37279/2413-1873-2020-18-133-142.
71. Нтавухоракомейе Н.,Ндайрагиже Л. Проектирование и разработка
экономически эффективного контроллера заряда автономной солнечной
электростанции. «Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2020, выпуск 1, стр. 82-88.
72. Б. Н. Шарифов, Т. Р. Терегулов. Моделирование солнечной панели
в программе matlab/simulink. Вестник УГАТУ. 2015. Т. 19, № 4 (70). С. 77–83.
http://journal.ugatu.ac.ru/.
73.Vinod, Raj Kumar, S.K. Singh. Solar photovoltaic modeling and simula-
tion: As a renewable energy solution. Energy Reports Volume 4, November 2018,
Pages 701-712. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2018.09.008.
74. Абдали, Л. М. А., & Кувшинов, В. В. генерация электрической
энергии гибридной силовой установкой. Научная инициатива иностранных
студентов и аспирантов российских вузов, Томск 2019, pp. 66-73.
75. Н.А. Какурина, Ю.Б. Какурин, Д.Е. Курсай, Н.А. Осипов.
Исследование электрофизических характеристик солнечной панели с
помощью компьютеризированного измерительного стенда. Инженерный
вестник Дона, №3 (2016). http://ivdon.ru/ru.
76. Н. Нтавухоракомейе, Куанг Х.Л. Определение точных значений
неизвестныхпараметровфотоэлектрическихпанелейспомощью
моделирования.VIII Научно-практическая конференция с международным
участием «Наука настоящего и будущего» для студентов, аспирантов и
молодых ученых. (ННБ 2020). СПб. 2020. Том II.С.131‒135.
77. Ma, Tao & Yang, Hongxing & Lu, Lin. (2014). Development of a model
to simulate the performance characteristics of crystalline silicon photovoltaic mod-
ules/strings/arrays. Solar Energy. 100. 31–41. 10.1016/j.solener.2013.12.003.
78. Abbassi, Rabeh & Abbassi, Abdelkader & Jemli, Mohamed & Chebbi,
Souad. (2018). Identification of unknown parameters of solar cell models: A com-
prehensive overview of available approaches. Renewable and Sustainable Energy
Reviews. 90. 453-474. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.011.
79. Solar panel SM 55 Datasheet. [Электронный ресурс] // Режим доступа
URL:http://www.solarquest.com/microsolar/suppliers/siemens/sm55.pdf. (дата
обращения: 27.12.2019).
80. В. В. Бессель, В. Г. Кучеров, Р. Д. Мингалеева. Изучение Солнечных
Фотоэлектрических Элементов. Учебно-методическое пособие.–М.:
Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2016. – 90
с.
81. Mohamed A. Awadallah,Bala Venkatesh. Estimation of PV Module Pa-
rameters from Datasheet Information Using Optimization Techniques. 2015 IEEE
International Conference on Industrial TechnologyAt: Seville, Spain. DOI:
10.1109/ICIT.2015.7125507.
82. Казанцев, Ю. М. Гордеев, К. Г. Лекарев, А. Ф. Черданцев, С. П.
Гаврилов, А. М. Токовый преобразователь энергии солнечной батареи в
системеэлектропитаниякосмическихаппаратов.ИзвестияТомского
политехнического университета [Известия ТПУ]. — 2011. — Т. 319, № 4 :
Энергетика. — [С. 148-153]. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/3972.
83. Ishaque, K., Salam, Z., Taheri, H., Shamsudin, A., 2011b. A critical eval-
uation of EA computational methods for Photovoltaic cell parameter extraction
basedontwodiodemodel.Sol.Energy85,1768–1779.
https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.04.015.
84. Н. Н. Горяшин, А. Н. Зорин. Исследование повышающего
преобразователя напряжения с переключением при нулевых значениях тока.
Вестник СибГАУ. № 1(47). 2013 (c.18-23).
85. Erickson R. W. Fundamentals of Power Electronics / 1st ed. New York:
Chapman and Hall. 1997.
86. Евишев А. В., Никитанов С. В. Исследование параметров
повышающегопреобразователянапряжениядлясолнечныхбатарей
[Электронный ресурс] // Огарев-online. – 2014. – №3. – Режим доступа:
http://journal.mrsu.ru/arts/issledovanie-parametrov-povyshayushhego-preobra-
zovatelya-napryazheniya-dlya-solnechnykh-batarejj.
87. Лукин А. В. Квазирезонансные преобразователи постоянного
напряжения // Электропитание. 1993. Вып. 2. С. 24–37.
88.РусскинВ.А.Исследованиеалгоритмовпоискаточки
максимальной мощности для повышающего преобразователя напряжения
солнечного инвертора / В. А. Русскин, С. М. Семенов, Р. К. Диксон // Известия
Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг
георесурсов. — 2016. — Т. 327, № 4. — [С. 78-87].
89. Omar Diouri , Najia Es-Sbai, Fatima Errahimi, Ahmed Gaga,and Chakib
Alaoui. Modeling and Design of Single-Phase PV Inverter with MPPT Algorithm
Applied to the Boost Converter Using Back-Stepping Control in Standalone Mode.
International Journal of Photoenergy. Volume 2019, Article ID 7021578.
https://doi.org/10.1155/2019/7021578.
90. Михальченко Сергей Геннадьевич, Русскин Виктор Александрович,
Семенов Сергей Михайлович, Орлянский Илья Павлович, Halasz Sandor.
Подход к построению адаптивного алгоритма экстремального регулирования
мощности в системе солнечной энергетики / С. Г. Михальченко [и др.] //
Известия Томскогополитехническогоуниверситета [Известия ТПУ].
Инжиниринг георесурсов. — 2018. — Т. 329, № 3. — [С. 102-112].
91. Официальный сайт марки аккумуляторных батарей DELTA.
[Электронный ресурс] // Режим доступа URL: https://www.delta-batt.com/cata-
log/section.php?SECTION_ID=373 (дата обращения: 27.12.2020).
92. Дараев А.М. Применение математической модели для исследования
следящей системы СФЭС.// Труды международной конференции «Наука и
образование – ведущий фактор стратегии Казахстан-2030» 24-26 июня 2010г.
КарГТУ. г.Караганда.С.138-140
93. Сагитов П.И, Цыба Ю.А, Дараев А.М. Влияние механических
колебаний на мощность электропривода СФЭС.// Вестник ПГУ, г.Павлодар
№4. 2008г
94. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов А.Н. Автоматизированный
электропривод типовых производственных механизмов и технологических
комплексов. – М.: Академия, 2007. – 576 с.
95. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление
электроприводами. Учебное пособие для вузов. Л.: Энергоиздат, 1982. – 392 с.
96. И. В. Гуляев, Г. М. Тутаев. Системы векторного управления
электроприводом на основе асинхронизированного вентильного двигателя.
монография – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. – 200 с.
97. А.М. Абакумов, П.В. Тулупов, Ю.А. Чабанов. Электрический
привод. Часть 2. Электроприводы переменного тока:учеб. пособ. / А.М.
Абакумов, П.В. Тулупов, Ю.А. Чабанов. – Самара:Самар. гос. техн. ун-т, 2014.
– 130 с.
98. Э.Р. Енекеева, А.А. Емекеев, Р.Р. Ахметов, А.Н. Якунин. Принцип
построения автоматизированной системы управления электроприводом
механизмов добычи нефти. Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и
горное дело. 2013. № 7.
99. Обухов Сергей Геннадьевич, Плотников Игорь Александрович.
Имитационная модель режимов работы автономной фотоэлектрической
станции с учетом реальных условий эксплуатации. Известия Томского
политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6.
38–51.
100. Абдали Л. М., Кувшинов В.В., Бекиров Э.А., Аль-Руфаи Ф. М.
Моделированиепараметровуправленияинтегрированнойсистемой
солнечной генерации и накопления энергии. Строительство и техногенная
безопасность №18(70) – 2020. DOI: 10.37279/2413-1873-2020-18-133-142.
101. Хавроничев, С. В. Нетрадиционные возобновляемые источники
энергии: учеб. пособие / С. В. Хавроничев, А. Г. Сошинов, В. С. Галущак. –
Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2015. – 92 с.
Читать «Повышение энергоэффективности Республики Бурунди за счет внедрения солнечной электроэнергетики»
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (8 отзывов)
5 (154 отзыва)
4.2 (25 отзывов)
4.3 (248 отзывов)
0 (13 отзывов)
4.9 (298 отзывов)
5 (158 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
5 (188 отзывов)
