ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

Проанализировано современное состояние систем светодиодного освещения с параллельным питанием от фотоэлектрических модулей и сети. Представлен подход к реализации параллельной работы светодиодного освещения от двух источников, отличающийся простотой по сравнению с существующими решениями и, как следствие, дешевизной и высокой надежностью. На основе описанного подхода разработаны четыре схемы, которые используются в зависимости от задач и характеристик фотоэлектрических модулей и потребителей. Первая и вторая схемы содержат минимальное количество необходимых преобразователей, но при их использовании необходимо учитывать определенные условия эксплуатации. Третья схема, использующая оборудование с технологией MMPT (Maximum Power Point Tracking), обеспечивает наибольшую эффективность работы, однако высокая стоимость ограничивает ее применение. Преимущества технологии MMPT проявляются только в системах большой мощности. Четвертая схема содержит стандартные преобразователи и минимальные прочие ограничения; Это делает его наиболее подходящим решением для разрабатываемой системы освещения с параллельным питанием.

Ключевые слова: солнечное излучение, фотоэлектрический модуль, микросеть постоянного тока, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, параллельная работа, светодиодное освещение.

Сфера использования фотоэлектрических преобразователей постоянно расширяется. Широкое внедрение фотоэлектрических систем обусловлено главным образом снижением стоимости фотоэлектрических преобразователей [1-3] и ростом тарифов на электроэнергию, производимую с использованием традиционных источников энергии. На развитие фотоэнергетики также влияют экологические проблемы, с которыми борются в европейских странах и Китае [3]. Положительный эффект связан также с развитием энергосберегающей электроники и осветительных приборов постоянного тока. При питании потребителей постоянного тока от фотоэлектрических систем потери энергии при преобразовании отсутствуют по сравнению с питанием потребителей переменного тока через инвертор. Таким образом, потребители, которые могут питаться от постоянного тока, могут быть эффективно подключены непосредственно к полупроводниковым фотоэлектрическим преобразователям, создавая микросеть постоянного тока. Эта концепция действует во всем мире и постоянно исследуется [3]. Поэтому по мере снижения стоимости фотоэлектрической энергии технологии на их основе будут приобретать популярность и применяться повсеместно. В варианте с прямым параллельным подключением ПЭМ к основному источнику питания имеется ряд недостатков, связанных с невозможностью извлечения максимально доступной мощности из ПЭМ и необходимостью подбора, подаваемого им напряжения. Схема эффективна только при правильно выбранных вариантах. В версии с модернизированным стабилизатором тока для работы системы требуется минимальное количество элементов. Однако при этом пиковая мощность ФЭМ не должна превышать рабочую мощность светодиодов, чтобы светодиоды не перегорели. Также возможно использовать специальный ограничитель мощности для генерации МКЭ. Как и в предыдущем варианте схемы, важно подобрать ФЭМ по напряжению; номинальное напряжение должно быть примерно равно рабочему напряжению лампы. Сравнивая два приведенных выше варианта, обнаруживаем, что первый вариант предпочтителен, если мощность ФЭМ сравнима с мощностью лампы, а второй вариант предпочтителен, если мощность ФЭМ меньше мощности лампы. Как уже говорилось ранее, снижение цен на фотоэлектрические преобразователи в последние годы значительно повысило их конкурентоспособность по сравнению с другими источниками энергии [1-3]. В связи с этим в стране появляется множество солнечных электростанций, работающих непосредственно в электросети [2]. В настоящее время для бизнеса в некоторых регионах стоимость электроэнергии, производимой солнечными батареями, конкурентоспособна с ценой энергии, получаемой из электросети, обеспечивая более привлекательную стоимость. Поэтому сегодня во многих случаях такие системы позволяют снизить потребление электроэнергии из электросети, тем самым помогая потребителю сэкономить на счетах за электроэнергию и внося вклад в экологию региона.

Список литературы:

1. Global Market Outlook For Solar Power 2019 – 2023 / Aurélie Beauvais, Naomi Chevillard, Mariano Guillén Paredes, Máté Heisz, Raffaele Rossi, Michael Schmela. – Belgium, Brussels: SolarPower Europe, 2019. – 91 р. – ISBN 9789082714326 – URL: https://www.solarpowereurope.org.
2. Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien / Christoph Kost, SHIVENES SHAMMUGAM Shivenes Shammugam. Verena Jülch, Huyen-Tran Nguyen, Thomas Schlegl – Deutschland, Freiburg: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, 2018. – 41 р. – URL: https://www.ise.fraunhofer.de
3. Baochao Wang, Manuela Sechilariu, Fabrice Locment. Intelligent DC microgrid with smart grid communications: control strategy consideration and design // IEEE Тransactions on Smart Grid. – 2012. – 3(4) – Рр. 2148-2156. – DOI: 10.1109/TSG.2012.2217764.