CC BY
18
Зависимость (2) при известном коэффициенте пропорциональности Кф позволит определить соответствующие реальности деформационные характеристики, так как пенетрационные испытания проводятся на грунтах естественного сложения. Коэффициент пропорциональности возможно получить при известных физико-механических характеристик грунта, полученных стандартными испытаниями.
Исследование, проведенное в рамках темы настоящей статьи, позволило сделать следующие выводы и заключения:
1. Метод пенетрации практически не имеет ограничений и может применяться при изучении механических свойств грунтов, начиная илами и заканчивая скальными породами;
2. Результаты испытаний объективно отражают и характеризуют механические свойства грунтов;
3. Инвариантность результатов испытаний обеспечивает возможность контроля за точностью и правильностью определения показателей механических свойств грунтов;
4. Возможность получения функциональной зависимости между результатами пенетрационных испытаний и сдвиговых испытаний;
5. По результатам испытаний непосредственно определяются прочностные свойства грунтов, а именно угол внутреннего трения и удельное сцепление;
6. Достаточно высокая точность пенетрационных испытаний позволит устанавливать зависимости с физическими свойствами испытываемых грунтов.
Также является возможным определение модуля деформации глинистых грунтов по результатам пенетрационных испытаний. Для этого планируется провести работу по анализу и сравнению данных сдвиговых и пенетрационных испытаний. Модуль деформации, получаемый таким образом, будет наиболее точно отображать реальное состояние грунта. Список использованной литературы
1. Богданов, Е. Н. К вопросу об оценке физического состояния глинистых грунтов / Материалы семинара «Проблемы инженерной геологии» - Санкт-Петербург.: СПб. Горный институт, 1996. с. 10-16.
2. Богданов, Е.Н. О пенетрационных испытаниях глинистых грунтов. / Грунтоведение. Вып. 1- 2013 г. с.24-33.
3. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - Введ. 2012-01-01 [Электронный ресурс]. - М.: Стандартинформ, 2011. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200084869, свободный.
4. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. - Введ. 2013-01-01 [Электронный ресурс]. - М. : Стандартинформ, 2018. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200095052, свободный.
5. ГОСТ 30416-2012. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. - Введ. 2013-07-01 [Электронный ресурс]. - М.: Стандартинформ, 2018. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200096093, свободный.
6. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. - Введ. 2016-04-01 [Электронный ресурс]. - М.: Стандартинформ, 2019. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200126371, свободный.
7. Разоренов, В. Ф. Пенетрационные испытания грунтов. М.: Стройиздат, 1968, 183 с.
© Новикова И.В., 2020
УДК 621.311.25.
*Салиев М.А., Нозиров Д., Абдуллаев С.Ф., Кабутов К
ФТИ им.С.У.Умарова и *ЦИННТ АН РТ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Аннотация
В данной работе исследуется деятельность солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ) на
- 38
~ 1Л ~
основе непрерывного мониторинга выработки электроэнергии с помощью созданной нами информационной системы. Целью работы является определение энергетической эффективности (КПД) СФЭУ и оценка уменьшения выработки электроэнергии за счет облачности местности. Приводится описание методики исследований, результаты обработки данных мониторинга температуры воздуха, выработки энергии СФЭУ. Исследована энергетическая эффективность (КПД) солнечной фотоэлектрической установки с помощью информационной системы на основе микрокомпьютера. Определен показатель уменьшения выработки энергии из-за облачности на основе мониторинга выработки электроэнергии солнечной фотоэлектрической установки.
Ключевые слова:
эффективность, солнечная фотоэлектрическая установка, мониторинг, температура воздуха.
Saliev M.A., Nozirov D., Abdullaev S.F.Kabutov K.
EFFICIENCY OF SOLAR PHOTOELECTRIC INSTALLATION
In this article we have studied the activity of a solar photovoltaic (PV) module based on continuous monitoring of electricity generation. The aim of this work is to determine the energy efficiency of the PV module and assess the decrease in electricity production due to cloud cover. A description of the research methodology, the results of processing data for monitoring air temperature, energy generation of PV module The energy efficiency of a solar photovoltaic has been investigated. An indicator of a decrease in energy production due to cloudiness is determined based on monitoring the electricity generation of a solar photovoltaic module.
Key words:
efficiency, solar photovoltaic, monitoring, air temperature
Расчет солнечных энергоресурсов подробно описан в пособии по солнечной энергетике [1]. Расчет объёма выработки электроэнергии и горячей воды солнечными энергетическими установками, оценка возможностей солнечной энергии в центральных, северных и горных регионах Республики Таджикистан, экспериментальная проверка этих расчетов проведены в работах [2,3,4]. Используя экспериментальные данные радиационных характеристик атмосферы, полученные с помощью автоматизированного измерительного комплекса, была рассчитана суммарная солнечная радиация на наклонную поверхность приемников коллекторов и панелей [5]. Экспериментально исследовано влияние аэрозольного загрязнения атмосферы на работу солнечных приемников и показано, что в дни с пылевой мглой теплота, накопленная в вакуумных коллекторах, уменьшается в 2-4 раза [6]. Энергетическая эффективность солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ) исследована в реальных условиях эксплуатации с помощью современных информационных систем на основе микрокомпьютера [7,8].
В данной работе исследуется деятельность солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ) на основе непрерывного мониторинга выработки электроэнергии с помощью созданной нами информационной системы. Целью работы является определение энергетической эффективности (КПД) СФЭУ и оценка уменьшения выработки электроэнергии за счет облачности местности. Приводится описание методики исследований, результаты обработки данных мониторинга температуры воздуха, выработки энергии СФЭУ.
Непрерывный мониторинг температуры проводится с помощью информационной системы на основе микрокомпьютера с регистрацией измеренных значений температуры, тока и напряжения нагрузки на флешкарту объёмом 1 Гб [9].
Электрическая мощность на выходе ФЭМ Рi определяется по формуле
^ = Ii Ui (1)
где Ii - ток, Ui - напряжение на выходе ФЭМ.
Выработка электроэнергии в заданном интервале i определяется по формуле
Wi = ^ Ati (2)
где Д£[=10 мин =const является интервалом измерений. Величина Р1 считается средней электрической мощностью в 1 - том интервале. Число измерений N=144 в сутки. Суточная выработка электроэнергии определяется суммой выработки в интервалах
Wc=Zj=lWí (3)
или Wc=Ij=lPíДtí (4)
Средний месячный КПД фотоэлектрического модуля (ФЭМ) определяется:
Пм = Wм / Ем (5)
где Wм=Й=lWc(0 (6)
Wм - месячная выработка электроэнергии и М - число дней в месяце, Ем - месячная сумма солнечного излучения на площади приемника.
Результаты измерений тока и напряжения на выходе ФЭМ с интервалом 10 минут хранятся в формате Ехсе1 и обрабатываются с помощью компьютера. Данные мониторинга выработки электроэнергии СФЭУ площадью 2,4 м2 и температуры воздуха для марта 2019г. приведены соответственно в Рис.1 и Рис.2 Результаты обработки данных мониторинга выходных параметров СФЭУ приведены в Табл.
Для оценки влияния климатических, метеорологических и технических факторов на КПД СФЭУ нами разработана методика определения комплексного показателя уменьшения выработки электроэнергии из-за температуры воздуха местности, облачности, дождя, снега, тумана, потерь в электрической схеме, работы контролера заряда, угла установки приемника относительно горизонта. Данная методика используется для оценки влияния облачности и температуры местности на выработку электроэнергии СФЭУ. Основным определяющим из приведенных факторов является облачность. Ниже дается методика оценки влияния облачности на выработку СФЭУ.
Месячный показатель уменьшения выработки энергии из-за облачности или кратко коэффициент облачности кобл определяется
кобл = ( 1- <^>/ Wсмах) * 100% (5)
где <^> - средняя суточная выработка энергии,
^Усмах - максимальная суточная выработка энергии на середину месяца.
Рисунок 1 - Суточная удельная выработка электроэнергии СФЭУ Wc/S, кВт.ч/м2
Средняя суточная удельная выработка электроэнергии СФЭУ в марте 2019г. составила 0,25 кВт.ч/м2 (светлые линии), при максимальной суточной выработке 0,38 кВт.ч/м2 (средняя от 5.03.2019 и 24.03.2019). Месячная выработка электрической энергии СФЭУ составила 18,3 кВт.ч/м2.
Удельная месячная сумма (Ем^) солнечного излучения (СИ) на горизонтальной площади (0°) для марта месяца по данным справочника [10] составляет 116,1 кВт.ч/м2. По нашим расчетам [5,6] при угле установки 40° месячная сумма увеличится на 10% и составит 127,2 кВт.ч/м2. Тогда
Пм = Wм / Ем = ^м / S) / (Ем ^ ) = WмS / ЕмК Пм = (18,3 кВт.ч /2,4 м2 ) /127,7 кВт.ч/м2 = 0,06 ~ 40 ~
Рисунок 2 - Мониторинг температуры воздуха Тв,0С Средний месячный КПД СФЭУ в марте 2019г. составил 6%.
Минимальная выработка электрической энергии наблюдались в пасмурные, дождливые, холодные дни 19-20 марта 2019г. (см. Рис.1,2).
Данные выработки энергии, КПД, кобл для СФЭУ приведены в Табл.
Таблица
Выработка энергии, КПД, кобл для СК и СФЭУ
Величина Обозначение, ед.изм. СФЭУ
Площадь приемника S, м2 2,4
Угол установки е, ° 40°
Месячная выработка энергии Wh , кВт.ч 18,3
Удельная выработка энергии Wh /S , кВт.ч/м2 7,6
Месячная сумма СИ на единицу площади при угле установки 40° Ем /S , кВт.ч/м2 127,7
Энергетическая эффективность КПД , % 6,0
Средняя суточная выработка <Wo> , кВт.ч 0,59
Максимальная суточная выработка Wom^ , кВт.ч 0,93
Коэффициент облачности кобл , % 36,2
Уменьшение выработки энергии из-за облачности в марте месяце составило 36,2%. Энергетическая эффективность (КПД) СФЭУ составила 6% в марте 2019г. Расчетная эффективность кремниевого поликристаллического фотоэлектрического модуля (ФЭМ) составляет около 12% [1] для стандартных условий тестирования (STS). СФЭУ преобразует в электрическую энергию только часть солнечного излучения видимой области спектра, падающего на приемник. Уменьшение КПД СФЭУ, работающего в автономном режиме (off-grid) на 50% связано с потерями в электрической схеме, недостаточной емкостью аккумуляторной батареи и работой контролера заряда и разряда [8]. Заключение
1. Исследована энергетическая эффективность (КПД) солнечной фотоэлектрической установки с помощью информационной системы на основе микрокомпьютера.
2. Определен показатель уменьшения выработки энергии из-за облачности на основе мониторинга выработки электроэнергии солнечной фотоэлектрической установки.
Список использованной литературы:
1. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К. Солнечная энергетика: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.И.Виссарионова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008,320с.
2. Салиев М.А., Шерматов Ш.М. Исследование солнечного коллектора вакуумного типа в зимний период. Сб. материалов научной конференции ТГУПБП, Худжанд, «Ношир», 2013, 527-528.
3. Салиев М.А., Назаров Р.Р., Иброгимов И.И. Оценка возможностей солнечной энергии в северных регионах РТ. - // Ученые записки. Естественные и экономические науки. Издание Худжандского гос. университета им. акад. Б. Гафурова - Худжанд, 2014, №4 (31), с.39-43.
4. Салиев М.А., Ахмедов Х.М., Назаров Р.Р. Оценка возможностей солнечной энергии в регионах Горного Бадахшана Республики Таджикистан. - // Ученые записки. Естественные и экономические науки. Издание Худжандского государственного университета им.акад. Б.Гафурова - Худжанд, 2015, №2 (33), с.31-35.
5. Назаров Б.И., Салиев М.А, Махмудов А.Н., Абдуллаев С.Ф. Расчет потока суммарной радиации на наклонную плоскость солнечных приемников в условиях аэрозольного загрязнения атмосферы. //Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2015, т.58, №12, с.1111-1118.
6. Назаров Б.И., Салиев М.А., Махмудов А.Н., Абдуллаев С.Ф. Влияние аэрозольного загрязнения атмосферы на работу солнечных приемников //Докл. Академ. наук Республики Таджикистан. 2016, т.59, №5-6, с.206-213.
7. Дубинин Д.В., Лаевский В.Е. Энергетическая эффективность работы солнечных батарей в реальных режимах эксплуатации / - Изв. Томского политех. университета, 2015, т.326, № 3, с.58-61.
8. Салиев М.А., Ахмедов Х.М. Эффективность солнечной фотоэлектрической установки в реальных условиях эксплуатации. - // Известия АН РТ. Отделение физ.-мат., хим., геол. и технических наук, №1, 2018, с.57-63.
9. Мирзокобилова Ф.О., Юсупова М.З., Салиев М.А., Назаров Р.Р. Эффективность солнечной фотоэлектрической установки в летний и зимний период. - В кн. Материалы Международной конференции «Актуальные проблемы современной физики» посвященной 80-летию заслуженного деятеля науки и техники РТ, д.ф.м.н., проф. Нарзиева Б.Н., (18.04.2018) - Душанбе, 2018, с.258-261.
10. Справочник по климату СССР. Выпуск 31, ч. 1, Л., Метеоиздат, 1966.
© Салиев М.А., Нозиров Д., Абдуллаев С.Ф., Кабутов К, 2020
