CC BY
6KYH ФОТОЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫНЬЩ ПЕРСПЕКТИВТ1 ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ МЕН Ж¥МЫС ЕРЕКШЕЛ1КТЕР1
Н.Б. ШЭР1ПХАНОВ
М. Х. Дулати атындагы Тараз 0щрлш Университет^ Тараз, ^азак;стан
Ацдатпа. Казацстанныц онеркэст салаларын энергиямен цамтамасыз ету YMiH жацгыртылатын энергия коздерт дамыту мгндетг барган сайын мацызды болып отыр. Соцгы онжылдыцта бул энергия коздергне цызыгушылыц Yнемi ocin келедг, ойткеш тжелей ^н радиациясын пайдалануга негiзделген энергияныц элеуетi оте жогары. Ерекше кощл бoлiнедi. K,азiргi ^н электр станцияларын (КЭС) пайдалану тек онеркэсттт жэне турмыстыц энергетикада гана емес, сонымен цатар темiр жол ЖYйесiнде де oзектi болып табылады. Алынган нэтижелер статистикалыц эд^пен oцделдi. Теориялыц зерттеулер ЖYйенiц жумыс режимiне климаттыц факторлардыц эсерт багалау Yшiн математикалыц модельдер мен багдарламалыц цамтамасыз ету алгоритмдерт эзiрлеумен цатар журд1
Tyrnndi свздер: Ky.н электр станциясы, фотоэлектрлт модульдер, желшк инверторлар, есептегш, орталыцтандырылган желi, PVстанциялары.
PROMISING TECHNOLOGIES AND FEATURES OF THE OPERATION OF SOLAR PHOTOVOLTAIC PLANTS
Annotation. The task of developing renewable energy sources is becoming increasingly important for the energy supply of Kazakhstan's industries. In the last decade, interest in these energy sources has been constantly growing, since the potential for energy based on the use of direct solar radiation is extremely high. Special attention is paid. The use of modern solar power plants (SPP) is relevant notonly in industrial and household energy, but also in the railway system. The results obtained were processed by a statistical method. Theoretical studies were accompanied by the development of mathematical models and software algorithms for assessing the influence of climatic factors on the mode of operation of the system.
Keywords: Solar power plant, photovoltaic modules, grid inverters, meter, centralized grid, PV stations.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ СОЛНЕЧНЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
Аннотация. Задачи освоения возобновляемых источников энергии становится все более актуальной для энергообеспечения отраслей Казахстана.
В последнее десятилетие интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, так как потенциальные возможности энергетики, основанной на применении непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики. Уделяется особое внимание. Использование современных солнечных электроустановок (СЭУ) не только в промышленной и хозяйственной энергетике, но и в системе железных дорог актуально.
Полученные результаты обрабатывались статистическим методом. Теоретические исследования сопровождались с разработкой математических модели и программных алгоритмов для оценки влияния климатических факторов на режим работу системы.
Ключевые слова: Солнечная электроустановка, фотоэлектрические модули, сетевые инверторы, счетчик, централизованная сеть, PV-станции.
Kipicne.
ЖерYCтi kyh электр станциялары катарларга, массивтерге жэне алацдарга бiрiктiрiле отырып, оцтустшке багытталган туракты орнатылган модульдш конструкцияларда орналасады. Kyh панельдерiн kyh сэулесш тiкелей алып жэне жыл бойына eндiрiсi бойынша тиiмдi болуы Yшiн орнату ете мацызды. Kyh сэулесшщ эсерiнен фотоэлектрлiк модульге (ФЭМ) шыгарылатын туракты токтыц электр энергиясы коммутациялык курылгы аркылы инверторга тYседi, онда ол айнымалы токтыц электр энергиясына айналады. ^осар алдында инвертор сырткы электр желюшщ параметрлерiне мониторинг жYргiзедi [1].
Сонымен, kyh электр станциясын салу Yшiн:
Желiлiк PV - фотоэлектрлш жуйенщ курамына келес элементтер кiредi:
1) Фотоэлектрлiк модульдер (ФЭМ) - генерацияланатын туракты ток.
2) Желшк инверторлар - теракты токты айнымалы токка тYрлендiредi.
3) Kyh электр станциясыныц жумыс параметрлерш бакылауга мYмкiндiк беретiн ФЭС мониторинг жуйеа.
4) Жуйенщ eнiмдiлiгiн мониторингшеуге жэне «жасыл» тариф бойынша электр энергиясын сатуга арналган есептегiштер.
5) Гимараттыц тeбесiнде кун батареяларын орналастыруга арналган устап турушы металл конструкциялары.
6) Ортальщтандырылган желi - электр станциясы косылган электр беру желiсi (ЭБЖ)
7) Электр энергиясыныц жеке тутынушылары.
8) Тарату пунктi.
Сондай-ак, кун электр станциясы орналаскан телiмнiцжанында 35-110 кВ жогары вольтты желшщ болуы мiндеттi.
Материалдар мен тэсшдер.
^азiрri уакытта кун энергетикасы - жацартылатын кездерге негiзделген энергия eндiрудiц жаца турлершщ бiрi. Энергияныц бул тYрi таусылмайтын болса да, оны энергиямен камтамасыз етудщ заманауи идеяларын езгерте алатын жэне адамзаттыц кажеттшктерш толыгымен канагаттандыра алатын энергия Ke3i ретiнде карастыруга болады.
Болжамдарды шындыкка айналдыру кeбiнесе осы саланыц технологиялык даму децгешмен байланысты казiргi уакытта кун сэулесшщ энергияныц аз гана бeлiгiнiц технологиялык мYмкiндiгi бар, бiрак бул ^лем бiз Yшiн мацызды болып табылады.
^азiргiуакытта элемдiк кун энергетикасы кун шиюзатымен жумыс iстейтiн электр станцияларыныц саны мен жалпы куатыныц eсуi жогары каркынмен дамуда, сондай-ак кун технологияларыныц экономикага эсерiнiц eсуiн болжайды.
Таяу онжылдыктарда кун энергетикасы Kern^reH елдердiц экономикалык дамуына туртк болады, бYгiнгi тацдабiрнеше технологиялык багыттар дамуда.
Олардыц бiрi - Жер орбитасында кун электр станцияларын салу жоспарлары. Егер бес орбиталык электр станциясыныц курылысы казiрдiц eзiнде жарияланганын ескермесек, мундай жобалар утопиялык тэрiздi кeрiнедi.
Акпараттык энергетикалык агенттiктiц мэлiметтерi бойынша кун энергиясын алу технологиясы мэселелерi электр энергиясын тутыну 40% -га артты, келесi 25 жылда тутынудыц тагы 50% -га eсуi болжануда. Тiршiлiктi камтамасыз ету технологиялары кeбiрек энергияны кажет етедi. Сондыктан кез - келген тиiмдi энергия ^здершщ арасында Кун мYмкiн энергия кетдершщ тiзiмiнде бiрiншi орындардыц бiрiн алады [2-3].
Кун энергетикасында казiргi уакытта екi гелиотехнология бар, олардыц бiрi PV фотоэлектрлiк эффектiнiц нэтижесшде токты алуга негiзделген технология,ал екiншiсi кYннiц жылу энергиясын салкындаткышты концентрацияланган кун сэулесiнен кыздыруга айналдырудан турады.
Алайда, к;аз1рп замангы фотоэлементтер кeрiнетiн кYн спектршщ бiр бeлiгiне есептелген, eнеркэсiптiк фотоэлементтердщ ПЭК 7-15% - дан аспайды. Бул казiргi замангы электр куатыньщ кажеттiлiктерiн канагаттандыру Yшiн жеткiлiксiз.
PV станциялары фотовольтаикалык электр станциялары модульдш принцип бойынша орнатылады жэне кажеттшктерге байланысты кeбейтiлуi мYмкiн. Алайда, панельдердщ жогары куны, эдетте, куатты ^н электр станциялары ец аз техникалык кызмет кeрсетудi кажет етедi. ^н панелшщ кызмет ету мерзiмi - 25 жыл.
Элемде тиiмдiлiк кeрсеткiштерi жогары бiркатар iрi фотовольтаикалык ^н электр станциялары бар.
Эзiргеец тиiмдi кYн кондыргылары электр энергиясын 0,12$ кВт*саг-тан арзан шыгара алмайды, бул дэстYрлi шикiзатты пайдалану аркылы алынган электр энергиясыныц кунынан бiрнеше есе ^п. Еылыми эзiрлемелер кYн панелшщ тиiмдiлiгi оныц кYнге катысты ^теген жагдайларына байланысты екенiн кeрсетедi, ^н батареялары кызып кету кезiнде тшмдшгш кYрт тeмендетедi, бултты жэне бултты ауа-райында аз куат береди
Тиiмдiлiктi арттыру, шыгындарды азайту Yшiн тиiмдiлiгi жогары кYн спектршщ кец аймагын кабылдауга кабiлеттi эмбебап панельдi куру.
Алайда, жакын арада сатылымга шыгарылады деп кYтiлiп отырFанNanosolar жука пленкалы кYн батареяларын жаткызуFа болады, eндiрушiнiц айтуынша, олар тез eтелу мерзiмiне ие болады, сонымен катар голографиялык кYн панельдерi бул ^н сэулесiн кез-келген жаFдайында статикалык ^йде устап туруFа мYмкiндiк бередi, тшмдшкп тeмендетпейдi.
Нэтижелер.
Академияныц электр жYктемесiн есептеу кезiнде, бiз кацтар айында электр энергиясын тутыну статистикалык деректер CYЙене отырып есептедiк, себебi тутыну осы айда ец жоFары ^рсв^шке ие [4].
Энергия тутыну мен цуатты аныцтау (ЛжКА б1р1нш1 павильоны)
1 кесте -Bip аптадаFы айнымалы токтыц жалпы тутынылуы Wпер(бiрiншi
павильон ушш)
№ Ьуурылгы rypi (Айнымалы ток жукгемесч) Куат, Вт Саны, шт Eip аптадаты жумыс уакыты Сатат / а иг а W тр ,ВТ сатат\апта)
1 Прожектор 105 2 84 17 640
2 LED экран 13000 1 56 728 000
3 Лайтбокстар 250 4 84 84 000
4 Келемд! жарык эрштер! 1500 1 84 126 000
Барлыты 15 710 Вт 955 640
Eip айда барлыгы 3822.56 кВт саг
^ацтар айында электр энергиясын тутыну бойынша академиядан алынган мэлiметтер максималды болды. Тутынылган энергияныц жалпы балансында академияныц электр жарыгы айтарлыктай бeлiгiн курайды.
Электр энергиясын Yнемдеу Yшiн бiз гимарат Yй-жайларыныц табиги жарыгын барынша пайдалануды жоспарлап отырмыз, сондай-ак энергия Yнемдейтiн жаца Yлriдеri шамдарды (жарык техникалык кондыргылар мен шамдар) пайдаланатын боламыз.
кВт 20
18 Л-Н~И_'
^^^ Jlllllllllllllllll
13
car 1 4 8 10 12 14 16 18 20 24 1 сурет -^ыскы тэулжтж электр жуктемелер1
2 кесте -Bip кундеп энергия тутынудыц орташа мэндер
Маусы м РмАХ, кВт
Кыс 19.3
Кектем-куз 16.8
Жаз 13.8
Талкылау.
Зерттелетiн нысан орналаскан аумакка келетiн kyh агыныньщ TYcyiH багалаймыз. Есептеу Yшiн бастапкы деректер бiздщ академия нысаныныц орналаскан жершщ географиялык координаттары болып табылады.
2 сурет - Кун панелшщ орналасу сулбасы
Бул кeрсеткiш мэш езгерш отырады: kyhí бойы алдымен улгаяды, тYCтен кейiнгi уакытта езшщ ец жогары мэнiне жете отырып азаяды. Гистограммадагы eзгерiс динамикасы 2-суретте керсетшген.
Негiзгi энергия Ke3Í ретiнде kyh энергиясын пайдалану академияны жарыктандыру оныц болжамдылыгы жэне kyh сэулесшщ тэулш узактыгына тiкелей тэyелдiлiгi болып табылады [5].
3 сурет - Кун энергиясыныц езгерушщ орташа тэулжтж кестес
Е, кВтсаг ,м2
250 ООО
4 сурет -Кун энергиясыныц езгерушщ орташа айльж кестесi
Алынган есептеулер бойынша аумактыц жацартылатын энергия кeздерiн колдана отырып, тутынушыны электрмен жабдыктау Yшiн kyh энергиясыныц айтарлыктай элеуетiне ие екендш байкалады.
Kyh энергиясыныц езгеру графигi 3-суретте кeрсетiлген жэне орташа тэушкпк графикпен бiрдей.ЭцiрYшiн бултты ^ндер жылына 20 кYннен аспайды жэне kyh энергиясын eндiрудi есептеу кезшде оларды есепке алу кажет.
Бiз NASA kyh радиациясы жэне Алматыкаласы метеодеректер (ГМО) бойынша деректер базасынан Алматы каласындагы академия орналаскан жерлерi Yшiн келденец бетке kyh радиациясыныц келуiн аныктаймыз.
250 200 ISO 100 50 О
1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12
5 сурет-Алматы каласы метеостанциясыныц (ГМО) деректер1 бойынша келденец
2 ♦
бетке жиынтык радиацияныц (KBT*caF/M ) айлык тусу1
Kyh панелi оцтуспкке багытталган жэне горизонтка катысты 30° бурышпен бекiтiлген, kyh сэулесшш максималды ащру мэнше кол жеткiзуге мYмкiндiк бередг Бiрак осы жагдайлардан белгiлi 6íp ауыткулар болса да, kyh жYЙесi жеткiлiктi куат eндiре алады. Егер kyh коллекторлары немесе kyh панельдерi оцтуспкке багытталмаса, сэл келбеу орнату тиiмдiрек болады.
Мысалы, егер kyh панельдерi оцтуспк-батыска багытталган болса, азимут 45° жэне келбеу бурышы 30° болса, онда мундай жуйе kyh сэулесшш максималды мeлшерiнш 95% -на дешн ащре алады. Немесе шыгыс немесе батыс багытта панельдердi 25 - 35°бурышпен орнаткан кезде коллекторга 85% куат алуга болады. Егер коллектордьщ келбеу бурышы улкен болса, онда коллектордыц бетiне келетш энергия мeлшерi бiркелкi болады, жылытуды колдау Yшiн орнатудыц бул нускасы тиiмдiрек болады [6-7].
Кeбiнесе кун коллекторыныц багыты кун коллекторларын орнату нускасына байланысты, коллекторды орнату гимараттыц тeбесiнде жузеге асырылады, сондыктан жобалау кезещнде коллекторларды оцтайлы орнату мумкшдшн ескеру eте мацызды.
^орытынды.
^аз1рпуакытта кун энергиясы автономды тутынушылардыц кажеттшктерш толыгымен канагаттандыру Yшiн энергиямен камтамасыз ету туралы заманауи идеяларды eзгертуге кабiлеттi элеуеттi энергия ресурстарын карастырады.
Кун энергетикасында казiргi уакытта ею гелиотехнология бар, олардыц бiрi PV технологиясыныц фотоэлектрлiк эсерiнен ток шыгаруга негiзделген, ал екiншiсi -куннш жылу энергиясын салкындаткышты шогырланган кун сэулесшен кыздыру аркылы тYрлендiру.
Алайда, казiргi замангы фотоэлементтер кeрiнетiн кун спектршщ бiр бeлiгiне есептелген, eнеркэсiптiк фотоэлементтердш ПЭК 7-15% -дан аспайды. Бул казiргi замангы электр куатыныц кажеттшктерш канагаттандыру ушш жеткiлiксiз. Мунда шешудi кажет ететiн гылыми-техникалык мiндеттер шецберш куру кажет.
ТЖ жYЙесiнде автономды тутынушыларды энергиямен жабдыктау Yшiн PV-кун технологиясын пайдалану осы кезецдеп eзектi мiндет болып табылады.
Бiз Академияныц жарыктандыру жyйесiн (ЛжКА) энергиямен жабдыктау ушш ФЭ^перспективтш сулбасын эзiрлеу ушш техникалык шешiм усындык.
ЭДЕБИЕТТЕР
[1] Онгар Б., Койшиев Т.К., Кулахметов Н.И Построение архитектуры PV-солнечной технологии в системе «Shadowanalyzer». МАТЕРИАЛЫ III МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ online КОНФЕРЕНЦИИ «Энерго-и ресурсосберегающие технологии: опыты и перспективы». КУ имени Коркыт Ата, Кызылорда, 2021 г.
[2] ^ойшиев ТД. Жацгыртылатын энергия кездерг -Алматы, 2013.-4656.
[3] Хавроничев С.В., Сошинов А.Г., Галущак В.С. «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии». - Волгоград, 2015.
[4] Сибикин Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М.: КноРус, 2012.-240 с.
[5] Койшиев Т.К. Математическое моделирование и автоматизация проектирования оптических систем солнечных электростанций. - Алматы, 2004.
[6] Койшиев Т.К. ^айта жацгырылатын энергия кездерь - Алматы, 2001.
[7] Садырбаев Ш.А., Бекбаев А.Б. Исследования и разработка солнечных концентраторов для фотомодулей в условиях города Алматы. Международная конференция «Сатпаевские чтения», май, 2014 г., Алматы, Казахстан.
