МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СТАНЦИИ В SIMULINK

АННОТАЦИЯ

С каждым годом, солнечная энергетика бьёт рекорды по эффективности выработки электричества от солнца. Хотя изначально солнечные панели были дорогими и имели низкий КПД, сейчас, благодаря росту мощностей солнечных батарей многие задумываются о переходе с традиционных источников энергии на чистую солнечную энергию. Для эксплуатации фотоэлектрической установки на её максимум необходимо верно подобрать соответствующее оборудование и провести ряд экспериментов, в ходе которых будет изучено влияние изменения рабочих параметров на производительность солнечной батареи. В данной статье рассмотрена комплексная модель солнечного модуля в SIMULINK.

ABSTRACT

Every year, solar energy breaks records for the efficiency of generating electricity from the sun. Although solar panels were initially expensive and had a low efficiency, the increasing capacity of solar panels has led to a growing interest in switching from traditional energy sources to clean solar energy. To maximize the performance of a photovoltaic system, it is important to choose the right equipment and conduct experiments to study the impact of different operating parameters on the efficiency of the solar panel. This article presents a comprehensive model of a solar module in SIMULINK.

Ключевые слова: солнечная станция, симуляция, SIMULINK.

Keywords: solar station, simulation, SIMULINK.

Одним из наиболее важных параметров солнечного модуля является его вольтамперная характеристика. Данный параметр демонстрирует «зависимость силы тока, протекающего через электрический элемент или цепь, от напряжения, приложенного к этому элементу» [1].

Для проведения симуляции, в которой будут изучены ВАХ сенечных батарей необходимо руководствоваться «стандартизированными условия работы: мощность излучения солнца считать равной 1 кВт на 1 м² рабочей части солнечной панели; температуру работы солнечного модуля считать равной +25 °C; измерения параметров выполнять в диапазоне 40; спектр AM 1,5 — солнечный спектр на широте 45°» [2].

Для проведения симуляции построим схему в программе SIMULINK.

Рисунок 1. Структурная схема солнечного модуля

Введём характеристики используемого солнечного модуля, взятые с сайта производителя Энергосоюз, а также параметры диода, источника линейного сигнала и источника управляемого напряжения.

Рисунок 2. Настройки солнечной батареи, диода, источники сигнала и напряжения

Рисунок 3. Мощность, ток и напряжение солнечного модуля с инсоляцией в 1000 Вт/м²

По результатам моделирования солнечной батареи можно судить о том, что напряжение рабочее с отсутствующей нагрузки составило 42,6 Вольт, а мощность максимума примерно 400 Ватт.

Рисунок 4. ВАХ и мощностная характеристика солнечной батареи

Как видно по графику, при уменьшении мощности инсоляции, мощность, вырабатываемая солнечным модулем, понижается.

В виду популяризации солнечной энергетики, во многих сферах всё чаще задумываются о переходе на альтернативную энергетику. Для гарантии правильности проектирования солнечной станции, необходимым является проведение моделирования разработанной станции. В данной статье предложен один из вариантов моделирования заранее спроектированной солнечной станции. По результатам моделирования солнечной станции, можно судить о корректности предлагаемой имитационной модели вследствие минимально-допустимого расхождения паспортных данных солнечного модуля с значениями, полученными в ходе симуляции.

Список литературы:

1. Основы электроники: учебное пособие / А. В. Кириллов, А. В. Костылев, Н.Д. Ясенев; под общ. ред. канд. техн. наук, доц. А. В. Кириллова; М-во науки и высшего образования РФ. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2022. — 103 с.
2. ГОСТ Р 70787–2023 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Возобновляемые источники энергии. Технические требования к фотоэлектрическим солнечным станциям»; М-во науки и высшего образования РФ. - Москва, 2023. — 16 с.
3. MathWorks математические вычисления и имитационное моделирование [Электронный ресурс] URL: https://www.mathworks.com/help/matlab/index.html
4. Солнечные панели компании Энергосоюз. Исследование и режим работы [Электронный ресурс] URL: https://energo-souz.ru/moduli-fsm/ (дата обращения: 10.03.2021)