CC BY
9ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ВЫРАБОТАННОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ МОЩНОСТЬЮ 5 МВТ В ГОРОДЕ БОХТАР, РЕСПУБЛИКА ТАДЖИКИСТАН, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАЗЫ ДАННЫХ NASA
МАХСУМОВ ИЛХОМ БУРХОНОВИЧ
к.т.н., заведующий кафедрой альтернативных источников энергии Института энергетики
Таджикистана, р. Кушониён, Таджикистан
ДАВЛАТЗОДА АБУФАЗЛ НУСРАТУЛЛО
началник центра регистрации, консультирования и тестирования Института энергетики
Таджикистана, р. Кушониён, Таджикистан
САЙВАЛИЕВ МАРУФДЖОН МУЗАФАРОВИЧ
ст. преподаватель кафедры электроснабжения и электробезопасность Института энергетики
Таджикистана, р. Кушониён, Таджикистан
АБДУРАХМОНОВ ГУЛМУРОД ТАГОЙМУРОДОВИЧ
ст. преподаватель кафедры автоматизированного электропривода Института энергетики
Таджикистана, р. Кушониён, Таджикистан
Аннотация: В данной статье приводится определения интенсивность солнечной инсоляции падающей на территории южного региона Таджикистана, расчетным путём с использованием база данных NASA, на основе которой производится расчет выработки электрической энергии фотоэлектрической системы мощностью 5 МВт. Также в работе даётся оценка эффективности работы фотоэлектрической системы с учетом интенсивности солнечной инсоляции в течение года.
Ключевые слова: солнечная инсоляция, фотоэлектрическая система, база данных
NASA.
ESTIMATION OF THE GENERATED POWER OF A 5 MW PHOTOVOLTAIC SYSTEM IN THE CITY OF BOKHTAR, THE REPUBLIC OF TAJIKISTAN, USING THE
NASA DATABASE
Abstract: This article provides the determination of the intensity of solar insolation falling on the territory of the southern region of Tajikistan, by calculation using the NASA database, on the basis of which the calculation of the electrical energy generation of a photovoltaic system with a capacity of 5 MW is made. The paper also evaluates the efficiency of the photovoltaic system, taking into account the intensity of solar insolation during the year.
Key words: solar insolation, photovoltaic system, NASA database.
Введение
Солнце является глобальным источников энергии для нашей планеты. За один час Земля получает солнечной энергии достаточной для удовлетворения своих энергетических потребностей в течение года. Прямое преобразование солнечного света в электричество происходит за счет фотоэлектрической системы (ФЭС). Это привлекательная альтернатива традиционным источникам электроэнергии по многим причинам: это безопасная, бесшумная и экологически чистая высокомодульная система, в которой емкость солнечных модулей может постепенно увеличиваться в соответствии с постепенным ростом нагрузки. ФЭС не требует специальной подготовки для работы и технического обслуживания, ее можно установить практически на любом открытом месте. Надежность системы обусловлена тем, что
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
она не содержит движущихся частей, имеет минимальную частоту отказов и предполагаемый срок службы от 20 до 30 лет [1,2]. Производство электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) снижает воздействие на окружающую среду и производит наименьшее количество вторичных отходов.
Фотогальваническая (РХ) система состоит из фотоэлектрической батареи, аккумулятора и элементов для питания. Фотоэлектрическая система преобразует солнечную энергию в энергию постоянного тока. Если используются переменные нагрузки, системе требуется преобразователь постоянного тока в переменный. Существует два типа фотоэлектрических систем: для параллельной работы с сетью и автономная [3].
Фотоэлектрические системы, подключенные к электросети, подают электроэнергию непосредственно в электрическую сеть, работая параллельно с обычным источником энергии. Системы, подключенные к сети, вырабатывают чистое электричество вблизи точки использования, без потерь при передаче и распределении, а также без необходимости использования батарей.
Автономная система не требует взаимодействия с энергосистемой, поэтому генерируемые источники питания обеспечивают только проектную нагрузку. В случае, если фотоэлектрическая станция напрямую не отдает энергию на нагрузку, необходимо использовать аккумулятор [3,4]. Аккумуляторная батарея накапливает энергию, когда мощность, подаваемая фотоэлектрическими модулями, превышает нагрузку и освобождает ее при недостаточном питании. Автономное фотоэлектрическое производство электроэнергии используется в основном в домах или в зданиях для целей электрификации [4-6]. Цель данной работы является оценка выработки электрической энергии фотоэлектрической системы мощностью 5 МВТ на юге Таджикистана.
Технический расчет выработки электроэнергии фотоэлектрической системы
Местность: г. Бохтар, РТ
Широта: 37,872
Долгота: 68,724
Высота над уровнем моря: 419 м
Методика выбора мощности фотоэлектрической системы [7].
Алгоритм выбора мощности солнечной
1. Расчитываем годовай количество электроэнергии для потребителей
Производим расчет количество потребляемой электроэнергии потребителей за год. Определяем среднегодовая значения количество вырабатываемой электроэнергии солнечными модулями за год по известной формуле:
где, Есум.сол.рад - суммарная солнечная энергия, попадающая на поверхность Земли в горизонтальной плоскости;
К0 - поправочный коэффициент пересчета суммарного потока солнечной энергии с горизонтальной плоскости на поверхность солнечных модулей. Для расчета принимаем К0=1,2;
Рсм - суммарная мощность солнечных модулей. (установленная мощность 5000 кВт); Кпот - коэффициент, учитывающий потери солнечной батареи при преобразовании и передаче электроэнергии;
1исп = 1000 Вт/м2 (1 кВт/м2) - солнечная инсоляция, стандартной условия испытания. 2. Потер электроэнергии в СМ
Суммарный потер электрической энергии при выработках электроэнергии включают в
себя:
У потери в проводах - 1 %
У потери в инверторе - 3-7 %
У потери связанные с ростом температуры модуля - 4-8 %
У потери в процессе работы солнечной батареи в период низкого уровня солнечного излучения - 1-3 %
У потери, связанные с затенением и загрязнением солнечных панелей 1-3 % (в случае неоптимального ориентирования эти потери могут быть значительно выше)
У потери шунтирующих диодов - 0,5 %
Для расчета общую сумму потери принимаем - 16 %, тогда Кпот= 0.84
Благодаря оптимальной выборе оборудования эффективность солнечная система в 85% считается очень хорошей. На практике бывают случаи, когда общие потери могут достигать 25-30% из-за некачественного оборудования или неправильного подбора элементов системы, а также других факторов.
Произведем расчет сетевой солнечной фотоэлектрической станции со следующими параметрами:
Общая номинальная мощность солнечных батарей - 5000 кВт; Регион - г. Бохтар, Хатлонская область; Ориентация солнечных батарей строго южного направления; Общие потери равны 16%.
Используя данные из базы данных NASA солнечной радиации, мы рассчитали суммарное месячное и годовое поступление солнечной радиации на горизонтальную поверхность для города Бохтар.
3. Выбор мощности и типа инвертора
Мощность инвертора определяется мощностью электроприборов, которые он питает. Суммарная установленная мощность инвертора равняется:
^об.м.инв ^уст
где, Руст - установленная мощность фотоэлектрической системы; Кпр - коэффициент преобразования.
Роббер = 5000 -1,25 = 6250 кВт
Выбираем сетевой инвертор SmartWatt Grid 10 КВт однофазный + 3 МРРТ Определяем необходимое количество инверторов:
Далее принимается во внимание количество и мощность фотоэлектрических модулей оборудования, на энергоснабжение которого будет направлена энергия.
Исходя из характеристик оборудования выбираем схема исполнение солнечной станции. Станция компонуется из 2 рядов в каждом ряде имеется 12 фотоэлектрических модулей от китайского производителя (Solar Powerwell) модель BW-SM200M72. Общее количество стационарных модулей будет равен:
Nссмтт = (2 -12) = 24 шт.
стт v /
Общая суммарная установленная мощность фотоэлектрической системы будет равна:
Руст = NZ, - Рсм = 24 - 0,2 = 4,8 кВт. где, Щмтт - общее количество солнечных модулей;
Рсм -установленная мощность солнечных модулей.
Определение месячного и годового прихода суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность
На следующим этапе определяем месячный и годовой распределения суммарной солнечной инсоляции на горизонтальную поверхность города Бохтар с использованием база данных NASA [8]. Результаты расчета приводится в табл. 1.
Таблица 1.
Месячные и годовые показатели прихода солнечной радиации на горизонтальную поверхность (кВт*ч/м2) по расчетным данным NASA
Данные NASA по Показатель Данные NASA по Показатель
месяцам солнечной месяцам солнечной
инсоляции инсоляции
Январь 71.57 Июль 236.44
Февраль 92.94 Август 216.85
Март 125.46 Сентябрь 176.82
Апрель 162.35 Октябрь 132.84
Май 210 Ноябрь 82.22
Июнь 235.82 Декабрь 68.53
Годовой 1811,84
Подставив полученные значения месячного прихода суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность, получим месячную и годовую мощность солнечных панелей и результаты расчетов вводится в табл. 2.
Таблица 2.
Ежемесячные и годовые выработки электрической энергии 5МВт-ной солнечной фотоэлектрической станции (кВт*ч)
Месяцы Выработка электроэнергии
Январь 360712,8
Февраль 468417,6
Март 632318,4
Апрель 818244
Май 1058400
Июнь 1188532,8
Июль 1191657,6
Август 1092924
Сентябрь 891172,8
Октябрь 669513,6
Ноябрь 413280
Декабрь 18164160
За год 26949333,6
Сумма выработки электрической энергии за год:
ЕфЭС L ЕфэС п
Выводы
В данной работе произведен расчет выработки электроэнергии фотоэлектрической системы мощностью 5 МВт на основе рассчитанные данные о приходе солнечной инсоляции из база данных NASA в городе Бохтар Республики Таджикистан. Данные о солнечной инсоляции по база данным NASA показали, что город Бохтар имееи благоприятная географическая расположения и среднемесячный приход солнечной радиации составляет 2245777,8 кВт*ч. Для расчета фотоэлектрической системы выбрано 24 солнечных модулей мощьностью 200 Вт от китайского производителя Solar Powerwell и сетевой инвертор SmartWatt Grid 10 КВт однофазный + 3 МРРТ. Результаты расчетов показали что фотоэлектрическая система за год вырабатывает 26950 МВт электроэнергии и может полностью обеспечивать электроэнергией потребителей, подключенных к этим системам.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Chetan Singh Solanki, "Solar Photovoltaics: Fundamentals, Technologies and Application", Third edition, pp 375 - 440.M. Young, The Technical Writer's Handbook. Mill Valley, CA: University Science, 1989.
2. Asia'u Talatu Belgore, Prof. Ranjit Rajak, Prof. Priyanka Patel, Performance Evaluation of Stand-alone and On Grid Photovoltaic System using PVSYST Software // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). - December 2012. - Vol. 5, no. 12. - P. 542-547. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2012.12.004
3. Jaydeep, V. Ramoliya, Performance Evaluation of Grid-connected Solar Photovoltaic plant using PVSYST Software / J.V. Ramoliya // Journal of emerging Technologies and Innovative Research (JETIR). - February 2015. - Vol. 2, no. 2. - P. 372-378. http://www.jetir.org/papers/JETIR1502036.pdf
4. Rekhashree, Dr. J.S Rajashekar, Dr.H.Naganagouda, Study on Design and Performance Analysis of Solar PV Rooftop Stand alone and On Grid System Using PVSYST // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). - 2018. - Vol. 05, no. 07. - P. 41-48. https://www.irjet.net/archives/V5/i7/IRJET-V5I707.pdf
5. Kandasamy, C.P. Solar Potential Assessment Using PVSYST Software / C.P. Kandasamy, P. Prabu, K. Niruba // 2013 International Conference on Green Computing, Communication and Conservation of Energy (ICGCE). - Chennai, India. - 2013. - P. 667-672. DOI: https://doi.org/10.1109/ICGCE.2013.6823519
6. Кирпичникова, И.М. Выбор электрооборудова-ния автономной фотоэлектрической системы с ис-пользованием программного обеспечения PVsyst / И.М. Кирпичникова, И.Б. Махсумов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2020. - Т. 20, № 2. - С. 77-88. DOI: 10.14529/power200207
7. Койшиев Т.К., Бекбаев А.Б., Садырбаев Ш.А., Кошелеков Р.У. Design and construction of the DC/DC power converter for stand-alone PV system with battery storage Colloids and nanotechnologies in industry// Вестник КазНТУ им.К.И.Сатпаева. -2012. №9. -С. 153.
8. PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM. European Commission [Электронный ресурс]. - URL:
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg tools/en/tools.html?fbclid=IwAR0OOt2TVkJMxfT3iYqOaWr z6HosF 1 -7XkR7 HKIpWty6I2segJ6BvldNmE#PVP (дата обращения 24.02.2023).
