CC BY
83
УДК 620.92
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ЧАСТИЧНОГО ЗАТЕНЕНИЯ
© 2018 г. П.Н. Кузнецов, Л.Ю. Юферев
Проведены исследования на действующих солнечных электростанциях и в лаборатории возобновляемых источников энергии, целью которых было изучение влияния частичного затенения на энергетическую эффективность фотоэлектрических установок при различных вариантах коммутации панелей и исследование возможностей повышения их энергетической эффективности при работе в таких условиях. Замена блочной коммутации на рядную, в случае возникновения частичного затенения предыдущим рядом, позволяет получить значительно большую мощность - до 8-ми раз. Горизонтальное расположение панелей вместо вертикального, в таких же условиях, позволяет до 5-ти раз увеличить мощность частично затененного модуля в случае рядной коммутации и на 34% при блочной. Параллельная коммутация частично затененных фотоэлектрических модулей с нормально освещенными требует согласования по напряжению для отбора электрической энергии в точке максимальной мощности, что позволяет получить от затененного модуля значительно большее количество энергии. Экспериментально показано, что при использовании «Интеллектуального устройства отбора максимальной мощности», реализующего согласование по напряжению, возможно увеличение мощности модуля до 4-х раз при частичном затенении трех панелей из 18 (область применения результатов). Использование способов, позволяющих осуществить отбор энергии от затененных панелей посредством индивидуальных согласующих преобразователей, не позволяет значительно увеличить энерговыработку частично затененных модулей. В результате их использования мощность модуля не возрастает более чем на 2,5%. Результаты проведенного исследования могут быть использованы при проектировании новых установок на основе фотоэлектрических преобразователей и модернизации существующих.
Ключевые слова: фотоэлектричество, коммутация, затенение, повышение эффективности, солнечная энергетика, солнечные модули.
The article deals with research on solar power plants and in Renewable Energy Laboratory. The purpose of research was to study the influencing of partial shading on the energy efficiency of photovoltaic installations in various switching options. As the title implies the article describes a study of the possibilities of increasing their energy efficiency when operating under different conditions. It is spoken in detail about replacement of «block switching» panels to the «in-line switching», in case of partial shading by the previous string. It is shown that substitution allows to obtain a significantly higher power - up to 8 times. It is examined that the horizontal arrangement of the panels instead of the vertical, under the same conditions, also allows up to 5 times the power of the partially shaded module in the case «in-line switching» and by 34% in the case of a «block switching». It is analyzed that parallel switching of partially shaded photovoltaic modules with normally illuminated, requires voltage matching, for the selection of electrical energy at the point of maximum power, which makes it possible to obtain much more energy from the shaded module. It is experimentally shown that when using the «Intelligent maximum power selection device» that implements the voltage matching, it is possible to increase the module power up to 4 times with partial shading of 3 panels of 18. It should be noted that the choice of methods that allow receiving energy from shaded panels through individual matching converters does not permit significantly increasing the energy production of partially shaded modules. It is experimentally shown that as a result of their use the module power does not increase by more than 2,5%. The results of research can be used in the design of new installations based on photovoltaic cells and the modernization of existing ones.
Keywords: photoelectricity, commutation, shading, increase of efficiency, solar energy, solar modules.
Введение. В настоящее время одним из приоритетных направлений государственной политики в области устойчивого развития сельских территорий на период до 2030 года является развитие инженерной инфраструктуры села посредством максимального использования возможности применения нетрадиционных источников энергии для электроснабжения сельских населенных пунктов [1].
С этой точки зрения наиболее перспективным представляется применение установок, использующих энергию солнечного излучения. Это связано с тем, что в Российской Федерации достаточно много сельскохозяйственных районов,
имеющих среднегодовой приход солнечной энергии 3,5-5 кВт-ч на квадратный метр в сутки, что является достаточно высоким показателем, соизмеримым с показателями в странах-лидерах по использованию солнечной энергетики [2, 10, 11]. Также следует отметить положительный опыт использования солнечных установок в комплексе с насосными установками для нужд орошения в местах отсутствия централизованного электро- и водоснабжения. Достоинством такого решения является то, что частота и объём полива сельскохозяйственных угодий напрямую коррелирует с солнечной активностью, а также существует возможность исключения из системы
наиболее «слабого» элемента - электрической аккумуляторной батареи [3].
Однако при проектировании солнечных установок нередко используются схемы коммутации фотоэлектрических панелей, предполагающие их работу в условиях неравномерного освещения или частичного затенения на протяжении достаточно длительного промежутка времени (рисунок 1 а-е). Использование таких схем связано с ограниченностью площади размещения проектируемой установки, стремлением к экономии места или особенностями рельефа. При этом исследования, проведенные ав-
торами на действующих солнечных электростанциях и установках г. Севастополя, Республики Крым и г. Белгорода, показывают, что при таком проектировании зачастую не учитываются некоторые особенности работы фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), что приводит к значительному снижению их и без того невысокой эффективности [4, 5]. Также неравномерное освещение ФЭП может возникнуть по причине факторов, не зависящих от проектирования. Примерами таких случаев может быть отброшенная тень от рядом расположенной постройки, деревьев и др.
д е
Рисунок 1 - Фотоэлектрические электростанции и установки, работающие в условиях неравномерного освещения
Цель наших исследований - повышение энергетической эффективности фотоэлектрических установок, работающих в условиях неравномерного освещения или частичного затенения ФЭП при использовании различных вариан-
тов коммутации и способов отбора электрической энергии.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- изучить влияние неравномерного освещения или частичного затенения на энергетическую эффективность фотоэлектрических установок при различных вариантах коммутации;
- определить наиболее эффективный вариант коммутации и способ отбора электрической энергии от фотоэлектрических установок, работающих в условиях неравномерного освещения или затенении.
Методика исследований. Исследования были выполнены на действующих солнечных электростанциях и установках г. Севастополя (ООО «С. Энерджи-Севастополь») установленной мощностью 2,6 МВт, Республики Крым (ООО «НПФ «Спецстройпроект») установленной мощностью 50 кВт, г. Белгорода, установленной мощностью 100 кВт и в лаборатории возобновляемых источников энергии Севастопольского государственного университета.
Объектами изучения были серийно выпускаемые фотоэлектрические панели: PS-250, М-260, М-245, RZMP-220, составленные из них модули, имеющие различные варианты коммутации, инверторные преобразователи со встроенной функцией поиска точки максимальной мощности - FroniusAgilloOutdoor 100.0-3, SanternoSunway TG 6004 а также устройства, осуществляющие различные способы отбора электрической энергии от групп ФЭП, имеющих частичное затенение, - индивидуальные согласующие преобразователи «ModuleMaximizer» фирмы ^доЕпегду, США и «Интеллектуальное устройство отбора максимальной мощности и согласования фотоэлектрических модулей», изготовленное за счет средств гранта «Фонда содействия инновациям».
Измерение интенсивности солнечного излучения производилось люксметрами HS1010A и Ю-116. Электрические характеристики были измерены мультиметрами APPA-99Ш и UNI-TUT33C, а также посредством встроенной индикации инверторов.
Эксперимент был проведен в пять этапов, в ходе которых были получены вольт-амперные и мощностные характеристики фотоэлектрических модулей, состоящих из последовательно соединенных 18-ти фотоэлектрических панелей для следующих условий.
1. Равномерного освещения всех панелей в модуле.
2. Частичного затенения группы фотоэлектрических панелей (площадь затенения составляла 10% от площади панелей затененной группы), состоящей из панелей нижнего ряда, при различных вариантах коммутации - «блочной вертикальной» и «горизонтальной», «рядной вертикальной» и «горизонтальной» (см. рисунок 2).
3. Параллельного соединения фотоэлектрического модуля, имеющего группу частично затененных фотоэлектрических панелей (как во 2-м этапе эксперимента) с равномерно освещенными модулями.
4. Параллельного соединения фотоэлектрического модуля, имеющего группу частично затененных фотоэлектрических панелей (как во 2-м этапе эксперимента) с равномерно освещенными модулями и установленным «Интеллектуальным устройством отбора максимальной мощности и согласования фотоэлектрических модулей».
5. Частичного затенения группы фотоэлектрических панелей (как на 2-м этапе эксперимента) и установленными на каждой затененной панели индивидуальными согласующими преобразователями при параллельном соединении с равномерно освещенными модулями.
При проведении эксперимента в качестве нагрузки были использованы реостаты РСПС-3-19 и РЗВ-31Б, последовательно которым был включен амперметр (мультиметр UNI-TUT33C). Измерение напряжения производилось непосредственно на клеммах реостатов посредством мультиметра APPA-99Ш.
Интенсивность солнечного излучения составляла 700 Вт/м2, в тени - 100 Вт/м2.
Функциональная схема измерительной установки и снимок, иллюстрирующий процесс подключения измерительных приборов и нагрузки в соединительном щите солнечной электростанции и испытательном полигоне лаборатории возобновляемых источников энергии в Севастопольском государственном университете, показаны на рисунке 3.
Результаты и их обсуждение. При проведении 1 -го этапа эксперимента все фотоэлектрические панели модуля были освещены равномерно, вследствие чего ток I, протекающий через все ФЭП, был одинаковый, а напряжение модуля U было равно сумме напряжений каждого ФЭП.
1 - фотоэлектрическая панель; 2 - клеммы; 3 - соединительные провода а - блочная вертикальная; б - рядная вертикальная; в - блочная горизонтальная;
г - рядная горизонтальная Рисунок 2 - Варианты коммутаций фотоэлектрических панелей в модуль
Отключение групп ФЭП фотоэлектрической панели шунтирующими диодами показано на рисунке 4. Вольт-амперная характеристика модуля в первом квадранте (фотогальванический режим) описывается уравнением Шокли, с допущением, что шунтирующее сопротивление ФЭП незначительно:
где 1ф - фототок, А;
в - интенсивность солнечного излучения, Вт/м2;
1о - обратный ток насыщения;
д - заряд электрона (1,602 10-19 Кл);
и - напряжение батареи ФЭП, В;
Нп - последовательное сопротивление ФЭП;
к - постоянная Больцмана (1,381-10-23 Дж/К);
Т - температура фотоэлемента, К;
п - количество последовательно соединенных фотоэлементов в модуль; А - коэффициент идеальности ФЭП.
В этом случае экспериментальные вольт-амперная и мощностная характеристики равномерно освещенного модуля при любой коммутации панелей были одинаковы (они изображены на рисунке 5 прерывистой линией).
При возникновении частичного затенения модуля (2-й этап эксперимента) происходило отключение (шунтирование) группы ФЭП, имеющей затенение, шунтирующими диодами, установленными в каждой фотоэлектрической панели (по три параллельные пары на панель). При этом снижение вырабатываемой мощности модуля происходило по-разному - в зависимости от варианта коммутации панелей. Это связано с тем, что шунтирующие диоды включены так, что панель делится на три отдельные последовательно соединенные группы ФЭП (рисунок 5).
а
б
в
г
а - исследование отдельного модуля; б - исследование модуля, параллельно соединенного с другими нормально освещенными модулями; в - эксперимент на солнечной электростанции; г - эксперимент в Севастопольском государственном университете; 1 - фотоэлектрическая панель; 2 - тень; 3 - нагрузка Рисунок 3 - Функциональная схема экспериментальной установки и снимки, иллюстрирующие процесс подключения измерительных приборов
а - при блочной коммутации; б - при рядной коммутации Рисунок 4 - Отключение групп ФЭП фотоэлектрической панели шунтирующими диодами
1 - без затенения; 2 - с частичным затенением и блочной вертикальной коммутацией; 3 - с частичным затенением и рядной вертикальной коммутацией;
4 - с частичным затенением и блочной горизонтальной коммутацией;
5 - с частичным затенением и рядной горизонтальной коммутацией Рисунок 5 - Экспериментальные характеристики фотоэлектрических модулей
Таким образом, при частичном затенении одной из групп отключалась только группа, имеющая затенение, в то время как остальные продолжали работать. Включение затененной группы произойдет тогда, когда сила тока, протекающая через все ФЭП, снизится до значения, при котором затененные панели будут способны его вырабатывать.
(п-20-п3)(А-к-Т),
ин =
\1000 /о
_ гНА±Т)\п _
3 ц \ЮОО/0
где ин - напряжение нормально освещенной группы ФЭП, В; из - напряжение затененной группы ФЭП, В; 13 - максимальный ток затененной группы ФЭП, А;
Пз - количество групп ФЭП, имеющих
затенение; вн - интенсивность солнечного излучения, падающая на нормально освещённую группу ФЭП, Вт/м2; вз - интенсивность солнечного излучения, падающая на затенённую группу ФЭП, Вт/м2.
Экспериментальные характеристики фотоэлектрических модулей, имеющих различную коммутацию, с частичным затенением, изображены на рисунке 6 (сплошная линия).
Полученные зависимости показывают, что снижение мощности фотоэлектрических модулей, при их частичном затенении, происходило по-разному в зависимости от варианта коммутации панелей. Из графиков видно, что при
В этом случае характеристика модуля будет образована несколькими характеристиками - нормально освещенных групп ФЭП и групп, имеющих частичное затенение. При проведении эксперимента интенсивность солнечного излучения в затенённой области была одинакова, вследствие этого вольт-амперная характеристика описывается уравнениями 2 и 3:
-7+1 )-пн-1'11п,при1>13; (2)
10 '
7 +1)-Пэ ■/■/?„,при1 <13, (3)
'о '
этом снижение мощности в некоторых случаях было семикратным. Однако при выборе варианта коммутации не следует использовать только полученные результаты. Необходимо также учитывать и другие факторы - количество одновременно работающих модулей без затенения; использование дополнительных проводов, приводящих к дополнительным потерям и увеличению стоимости установки в целом; занимаемую установкой площадь; технические параметры инвертора. Так, сравнивая характеристики модуля с рядной вертикальной и блочной вертикальной коммутацией (кривые 3 и 2 на рисунке 5), необходимо учитывать то, что в случае рядной вертикальной коммутации, модули, расположенные выше исследуемого частично затененного модуля, не подвергаются затенению, в то время как в случае блочной коммутации все модули работают в условиях частичного затенения. Более того, входной диапазон напряжений инвертора может быть выше диапазона напряжений вблизи точки максимальной
мощности, вследствие чего отбор энергии будет осуществляться в неоптимальном режиме. Примером такого случая является снижение энергетической выработки Севастопольской солнечной электростанции, где перекоммутация панелей с блочной вертикальной на рядную позволила увеличить суточную энерговыработку станции в зимнее время более чем в 2 раза [4, 5]. Аналогичная ситуация имела место при сравнении частично затененных модулей с блочной горизонтальной и рядной горизонтальной коммутацией (кривые 4 и 5 на рисунке 5) -снижение мощности модуля с рядной коммутацией больше, чем модуля с блочной коммутацией, но при этом снижение мощности всей электростанции меньше.
Однако проведенный этап эксперимента не отражает в полной мере работу фотоэлектрических модулей в условиях частичного затенения. Это связано с тем, что измерения были произведены на отдельных модулях - отключенных от других параллельно соединенных
модулей. При параллельной коммутации модулей отбор электрической энергии осуществляется при напряжении, соответствующем напряжению точки максимальной мощности всей группы параллельно соединенных модулей во входной цепи одного инвертора. При этом напряжения на выходе частично затененных модулей и нормально освещенных различны, так как они имеют разные точки максимальной мощности, не совпадающие по напряжению. Вследствие этого отбор энергии не может производиться в оптимальном режиме. Для подтверждения этого явления был проведен 3-й этап эксперимента.
На рисунке 6 представлены экспериментальные характеристики двух параллельно соединенных фотоэлектрических модулей - частично затененного (с блочной вертикальной коммутацией панелей) и нормально освещенного (с рядной вертикальной коммутацией панелей).
1 - модуль без затенения; 2 - частично затененный модуль; 3 - параллельное соединение модулей
Рисунок 6 - Экспериментальные характеристики двух параллельно соединенных фотоэлектрических модулей
Из характеристик видно, что максимальная мощность параллельно соединенных фотоэлектрических модулей меньше суммы максимальных мощностей отдельных модулей (т.е. Рзтах<(Р1тах+Р2тах)) из-за их рассогласованности по напряжению. Очевидно, что значение снижения мощности зависит от количества частично затененных панелей. Для изучения этого явления был проведен эксперимент, в процессе которого в фотоэлектрическом модуле производилось постепенное частичное затенение групп ФЭП, приходящихся на один шунтирующий диод (т.е. по 1/3 фотоэлектрической панели). Ис-
следуемый модуль был включен параллельно с двадцатью другими равномерно освещенными фотоэлектрическими модулями во входную цепь инвертора FroniusAgiloOutdoor 100,0-3, имеющего встроенную функцию поиска точки максимальной мощности. Результаты эксперимента представлены на рисунке 7 (кривая 1).
Из полученных характеристик видно, что уже при частичном затенении двух панелей мощность модуля снижается не на 11 %, а почти на 25%, а при затенении трех и более в 5-8 раз, вместо 17%. Значение снижения мощности можно вычислить, решив систему уравнений:
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9) (10)
где Рп - потери мощности, Вт;
Рнм - мощность нормально освещенного
модуля, Вт; Рзм - мощность затененного модуля, Вт; hu - ток затененного модуля, А.
Для разрешения проблемы снижения мощности модуля необходимо выполнить согласование фотоэлектрических модулей по напряжению. Решением данной задачи было изобретение П.Н. Кузнецова и А.А. Борисова -«Способ отбора электрической энергии от батарей фотоэлектрических преобразователей» [6]. Важной особенностью данного способа является то, что для согласования модулей требуется преобразование не всей вырабатываемой электрической энергии, а лишь её небольшой части, определяемой уровнем рассогласования, что значительно улучшает массогабаритные характеристики устройства (до 18 раз, в сравнении с оборудованием, используемым в настоящее
время), а также позволяет повысить эффективность и снизить стоимость. Для практической реализации способа была проведена опытно-конструкторская работа по изготовлению действующей модели «Интеллектуального устройства отбора максимальной мощности и согласования фотоэлектрических модулей». Изготовленный прибор способен автоматически выполнять согласование модулей при напряжении рассогласования до 96 В.
На 4-м этапе эксперимента было проведено исследование работы частично затененного модуля с разработанным устройством на Севастопольской сетевой солнечной электростанции ООО «С. Энерджи-Севастополь» и автономной солнечной электростанции в Алуште ООО «НПФ Энергоспецстрой». Устройство было включено последовательно с исследуемым фотоэлектрическим модулем (рисунок 7 а) и установлено в соединительном щите (рисунок 7 б).
а б
а - структурная схема включения; б - установка в щите солнечной электростанции; 1 - равномерно освещенные группы ФЭП; 2 - группа ФЭП с частичным затенением; 3 - интеллектуальное устройство отбора максимальной мощности и согласования ФЭП (УС); 4 - устройство поиска точки максимальной мощности и оптимизации выходной мощности (ОММ) Рисунок 7 - Включение интеллектуального устройства отбора максимальной мощности и согласования фотоэлектрических модулей
Результат проведенного эксперимента, представленный на рисунке 7 (кривая 2), показывает значительное увеличение мощности модуля вследствие использования устройства -при затенении трех панелей мощность модуля увеличивается почти в 4 раза.
Несмотря на то, что изобретенный «Способ отбора электрической энергии от батарей фотоэлектрических преобразователей» решает проблему рассогласованности фотоэлектрических модулей, повышая их энергетическую эффективность, остается не решенной проблема, связанная с тем, что группы ФЭП, имеющие затенение, остаются шунтированными диодами. Для решения этой проблемы используют индивидуальные согласующие преобразователи, устанавливаемые на каждой фотоэлектрической панели [7, 8]. Такие преобразователи реа-
лизуют способ отбора электрической энергии от групп ФЭП, вырабатывающих ток, значение которого меньше чем в других, последовательно включенных с ним группах ФЭП. Принцип их работы основан на использовании йС/РСБЕРЮ преобразователей с гальванической развязкой и системой автоматического управления, позволяющей устанавливать режим отбора электрической энергии для конкретной панели в точке максимальной мощности.
Для исследования работы фотоэлектрического модуля с индивидуальными согласующими преобразователями (5-й этап эксперимента) была произведена установка преобразователей «ModuleMaximizer» фирмы ^доЕпегду (США) на затеняемые панели [9]. Результаты эксперимента показаны на рисунке 8 (кривые 3 и 4).
1 - без устройства согласования; 2 - с устройством согласования; 3 - с индивидуальными согласующими преобразователями; 4 - с индивидуальными согласующими преобразователями и устройством согласования Рисунок 8 - График зависимости мощности фотоэлектрического модуля от количества затененных панелей
Результаты проведенного эксперимента показывают, что использование индивидуальных согласующих преобразователей не оказывает значительного влияния на мощность модуля в целом. Максимальный её прирост в эксперименте не превысил 2,5%. Это связано с тем, что выходной ток панели, имеющей частичное затенение, не превышает тока затененных ФЭП, вследствие чего мощность, вырабатываемая такой панелью, невелика.
Выводы. Таким образом, результаты исследования показывают, что частичное затенение фотоэлектрических установок существенно влияет на их эффективность. Причем снижение
эффективности происходит по-разному в зависимости от варианта коммутации панелей. Использование рядной коммутации, по сравнению с блочной, более перспективно с точки зрения энергетической эффективности, но дороже, вследствие подключения дополнительных проводов. В ходе проектирования, при выборе вертикальной или горизонтальной ориентации фотоэлектрических панелей, нужно иметь в виду, что в случае возникновения частичного затенения снижение мощности при горизонтальном расположении панелей будет меньше, чем при вертикальном, но увеличится площадь, занимаемая электростанцией.
Интересным решением, с точки зрения повышения энергетической эффективности частично затененных фотоэлектрических установок, представляется использование способа отбора электрической энергии от батарей фотоэлектрических преобразователей, реализуемого «Интеллектуальным устройством отбора максимальной мощности и согласования фотоэлектрических модулей». Устройство позволяет осуществить отбор электрической энергии от затененного модуля в точке максимальной мощности вследствие его согласования по напряжению с другими параллельно соединенными модулями, что существенно повышает его энерговыработку.
Литература
1. Стратегия устойчивого развития сельских территорий Российской Федерации на период до 2030 года от 2 февраля 2015 г. № 151 -р // сайт Правительства России: http://government.ru/docs/16757/.
2. Чуйков, Р. Обзор отрасли и перспективы развития солнечной энергетики в России / Р. Чуйков // Альтернативный киловатт. - 2010. - № 2.
3. Беленов, А.Т. Солнечные фотоэлектрические водоподъемники / А.Т. Беленов, Г.Н. Метлов. - М.: ВИЭСХ, 2014.
4. Кузнецов, П.Н. Повышение эффективности работы фотоэлектрической станции / П.Н. Кузнецов,
B.А. Сафонов // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2016. - № 3. - С. 26-30.
5. Кузнецов, П.Н. Повышение эффективности работы фотоэлектрических преобразователей при последовательном подключении / П.Н. Кузнецов, Л.Ю. Юферев // Вестник аграрной науки Дона. - 2017. - № 37 (1). -
C. 15-25.
6. Пат. РФ № 2634590 С1. МПК H02J 7/35 (2006/01) G05F(2006.01). Способ отбора электрической энергии от батарей фотоэлектрических преобразователей / Кузнецов П.Н., Борисов А.А. - № 2016138181; заявл. 26.09.2016; опубл. 01.11.2017, Бюл. № 31.
7. Кузнецов, П.Н. Повышение эффективности работы фотоэлектрических преобразователей при последовательном подключении / П.Н. Кузнецов, Л.Ю. Юферев // Вестник ВИЭСХ. - 2017. - № 1 (26). - С. 90-97.
8. Юферев, Л.Ю. Разработка преобразователя напряжения для концентраторной установки с параллельным соединением солнечных элементов / Л.Ю. Юферев // Вестник ВИЭСХ. - 2016. - № 4 (25). - С. 109-112.
9. Faranda R., Leva S. Energy comparison of MPPT techniques for PV System // WSEAS TRANSACTIONS on POWER SYSTEMS. - June 2008. - Issue 6. - Vol. 3. -P. 446-455.
10. Юдаев, И.В. Опыт использования ВИЭ на сельских территориях и в рекреационных зонах в регионах ЮФО / И.В. Юдаев // Вестник аграрной науки Дона. -2015. - № 1 (29). - С. 82-92.
11. Даус, Ю.В. Оценка интенсивности солнечного излучения для территории Южного федерального округа при проектировании микроэнергетических сетей / Ю.В. Даус, В.В. Харченко, И.В. Юдаев // Гелиотехника. -
2016. - № 2. - С. 87-92.
References
1. Strategiya ustojchivogo razvitiya sel'skix territorij Rossijskoj Federacii na period do 2030 goda ot 2 fevralya 2015 g. № 151 -r [Strategy of sustainable development of rural areas of the Russian Federation for the period up to 2030 from February 2, 2015 № 151-p], sajt Pravitel'stva Rossii: http://government.ru/docs/16757/.
2. Chujkov R. Obzor otrasli i perspektivy razvitiya sol-nechnoj energetiki v Rossii [Overview of the industry and prospects of development of solar energy in Russia], Al'ternativnyj kilovatt, 2010, No 2.
3. Belenov A.T., Metlov G.N. Solnechnye fotoelektri-cheskie vodopod"emniki [Solar photoelectric water lifts], M., VIESX, 2014.
4. Kuzneczov P.N., Safonov V.A. Povyshenie effek-tivnosti raboty fotoelektricheskoj stancii [Improving the efficiency of the photoelectric plant], Energobezopasnost' i ener-gosberezhenie, 2016, No 3, pp. 26-30.
5. Kuzneczov P.N., Yuferev L.Yu. Povyshenie effek-tivnosti raboty fotoelektricheskix preobrazovatelej pri posle-dovatel'nom podklyuchenii [Improving the efficiency of photoelectric converters with serial connection], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2017, No 1 (37), pp. 15-25.
6. Kuzneczov P.N., Borisov A.A. Sposob otbora elek-tricheskoj energii ot batarej fotoelektricheskix preobrazovate-lej [Method of selection of electric energy from photoelectric converter batteries], Pat. No 2634590 С1. МПК H02J 7/35 (2006/01) G05F(2006.01) RF, 2017, Byul. No 31.
7. Kuzneczov P.N., Yuferev L.Yu. Povyshenie effek-tivnosti raboty fotoelektricheskix preobrazovatelej pri posle-dovatel'nom podklyuchenii [Improving the efficiency of photoelectric converters with serial connection], Vestnik VIESX,
2017, No 1 (26), pp. 90-97.
8. Yuferev L.Yu. Razrabotka preobrazovatelya na-pryazheniya dlya koncentratornoj ustanovki s parallel'nym soedineniem solnechnyx elementov [The development of the voltage converter for the concentrator installation with the parallel connection of solar cells], Vestnik VIESX, 2016, No 4 (25), pp. 109-112.
9. Faranda R., Leva S. Energy comparison of MPPT techniques for PV System, WSEAS TRANSACTIONS on POWER SYSTEMS, June 2008, Issue 6, vol. 3, pp. 446-455.
10. Yudaev I.V. Opyt ispol'zovaniya VIEH na sel'skih territoriyah i v rekreacionnyh zonah v regionah YUFO [The development of the voltage converter to the concentrator installing the parallel connection of solar cells], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2015, No 1 (29), pp. 82-92.
11. Daus Yu., Harchenko V.V., Yudaev I.V. Ocenka intensivnosti solnechnogo izlucheniya dlya territorii Yuzhnogo federal'nogo okruga pri proektirovanii mikroenergeticheskih setej [The estimation of solar radiation intensity for the Southern federal district in the design of micropower networks], Geliotekhnika, 2016, No 2, pp. 87-92.
Сведения об авторах
Кузнецов Павел Николаевич - старший преподаватель кафедры «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети», ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет» (Российская Федерация). Тел.: +8 (978) 020-99-84. E-mail: [email protected].
Юферев Леонид Юрьевич - доктор технических наук, руководитель научного направления «Электрификация сельского хозяйства (ВИЭСХ)», ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (г. Москва, Российская Федерация). Тел.:+8 (499) 171-19-20. E-mail: [email protected].
Information about the authors Kuznetsov Pavel Nikolaevich - senior lecturer of the Renewable energy sources and electrical systems and networks department, FSAEI HE «Sevastopol State University» (Russian Federation). Phone: +8 (978) 020-99-84. E-mail: [email protected].
Yuferev Leonid Yurievich - Doctor of Technical Sciences, head of the Eelectrification of agriculture scientific depert-ment, FSBSI «Federal Scientific Agroengineering center VIM» (Moscow, Russian Federation). Phone: +8 (499) 171-19-20. E-mail: [email protected].
УДК 631.354.2.076
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАСОРЁННОСТИ ЗЕРНА НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПАЛЬЦЕВОЙ РЕШЁТКЕ СТРЯСНОЙ ДОСКИ
© 2018 г. Е.Е. Петров
Воздушно-решётная очистка - одна из важнейших систем зерноуборочного комбайна. Установлено, что повысить эффективность технологического процесса сепарации в воздушно-решётной очистке можно за счёт его лучшей организации на пальцевой решётке стрясной доски. Существенными недостатками применяемых в настоящее время пальцевых решёток являются низкое качество технологического процесса сепарации вследствие его низкой организации, а также сложность конструкции. Это обуславливает необходимость проведения исследований и создания пальцевой решётки, обеспечивающей повышение эффективности технологического процесса сепарации. Применение математической теории планирования эксперимента предусматривает нормальный закон распределения параметров, характеризующих качество функционирования пальцевой решётки. Одним из наиболее существенных параметров, характеризующих качество функционирования пальцевой решётки, является коэффициент засорённости зерна. В статье обоснована актуальность определения закона распределения плотности вероятностей значений коэффициента засорённости зерна при его использовании в качестве критерия, характеризующего качество функционирования экспериментальной пальцевой решётки стрясной доски зерноуборочного комбайна. Приведены характеристики условий экспериментального исследования. Обоснованы и описаны состав и свойства приведенного вороха. Приведены значения конструктивных параметров и режимов работы экспериментальной пальцевой решётки. Приведены основные результаты исследований и выполнен их анализ. Сделано заключение о нормальном законе распределения плотности вероятностей значений коэффициента засорённости зерна на экспериментальной пальцевой решётке стрясной доски зерноуборочного комбайна, что позволяет в дальнейших исследованиях использовать математическую теорию планирования экспериментов при использовании этого параметра для характеристики процесса сепарации и других технологических процессов в зерноуборочном комбайне.
Ключевые слова: процесс сепарации, качество функционирования, пальцевая решётка, теория планирования эксперимента, закон распределения.
To improve the efficiency of the process of separation in air-grate cleaning due to its better organization on the finger grate of the friction board. The essential drawbacks of the currently used finger grids are the poor quality of the separation process due to its low organization, as well as the complexity of the design. This makes it necessary to conduct research and create a finger grating, which ensures an increase in the efficiency of the separation process. Application of the mathematical theory of experiment planning, provides for a normal law of distribution of parameters characterizing the quality of the finger grating function. One of the most significant parameters characterizing the quality of the finger grate function is the graininess factor of the grain. The article substantiates the urgency of determining the law of distribution of the probability density of values of the graininess factor of grains, when used as a criterion characterizing the quality of the experimental finger grate operation of a friction board of a combine harvester. The characteristics of experimental research conditions are given. The composition and properties of the reduced heap are justified and described. The values of design parameters and operation modes of the experimental finger grating are given. The main research results are presented and their analysis is performed. A conclusion is made about the normal law of distribution of the density of probabilities of values of the graininess factor of grain in the experimental
