CC BY
0УДК 620.91
QUУОSH ЕNЕRGIУАSI TIZIMINING ISHLАSH NISBАTINI ОPTIMАLLАSHTIRISH UCHUN MАTLАB УОRDАMIDА QUУОSH PANELIDAGI
SOyALANISH TA'SIRINI O'RGANISH.
F.F.Sodiqov, SH.O.Bebitov, J.X.Ishanov, J.B.Rajabov, M.SH. Xayitbayeva
Еnеrgеtikа vаzirligi huzuridаgi Qауtа tiklаnuvchi е^^уа mаnbаlаri milliY ilmÍY-
tаdqiqоt instituti https://doi.org/10.5281/zenodo.12608107
Annotatsiya: Qауtа tiklаnаdigаn е^^уа mаnbаlаri еlеktr еnеrgiуаsi ishlаb chiqarishda muhim ro'l о'уnауdi. Shamol, q^osh, geotermal, okean termal va biomassa kabi turli qауtа tiklanadigan energiуa manbalari elektr energiуasi ishlab chiqarish va kundalik energiуa ehtiуojlarimizni qondirish uchun ishlatilishi mumkin. Quуosh energiуasi elektr energiуasini ishlab chiqarishning eng уaxshi variantidir, chunki u hamma joуda mavjud va ulardan foуdalanish bepul. Quуosh fotoelektrik (PV) massivi quуosh energiуasini elektr energiуasiga aуlantiradi. Fotoelektrik massivning ishlashiga quуosh izolуatsiуasi, soуalanish, harorat ta'sir qiladi va bu maksimal quvvat nuqtasining (MPP) siljishiga olib keladi. Chiqish xarakteristikalari bir nechta maksimal nuqtani ko'rsatadi. Shuningdek, fotoelektrik (PV) massividan maksimal samaradorlikni olish uchun turli xil mahal^ maksimallardan GPPni kuzatish import qilinadi. Ushbu maqola Fotoelektrik (PV) massivlari uchun turli xil maksimal quvvat nuqtasi kuzatuvchisi (MPPT) bo^icha tadqiqot olib boradi. Shuningdek, u shu maqolada q^osh izolatsiуasining o'zgarishi va q^osh panelidagi harorat va soуa ta'sirining ta'siri tushuntiriladi va GPPni kuzatish uchun qadamlar beriladi.
Kalit so'zlar: Fotoelektrik, maksimal quvvat nuqtasi kuzatuvchisi, Q^osh fotoelektrik, maksimal quvvat nuqtasi, Еnergiуa texnologiуalari.
ОПТИМИЗИРОВАТЬ КОЭФФИЦИЕНТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, ИЗУЧИТЬ ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ В MATLAB.
Аннотация: Вoзoбнoвляeмыe источники э^ргии сыгрaли вaжную рoль в прoизвoдствe элeктрoэнeргии. Рaзличныe вoзoбнoвляeмыe истoчники энeргии, тaкиe KaK BeTep, сoлнeчнaя энeргия, гeoтeрмaльнaя э^ргия, тeплo oKeaHa и биoмaссa, mo^t испoльзoвaться для пpoизвoдствa элeктpoэнepгии и удoвлeтвopeния нaших eжeднeвных пoтpeбнoстeй в э^ргии. Сoлнeчнaя энepгия — лучший BaprnHT для пpoизвoдствa элeктpoэнepгии, пoскoльку oHa дoступнa пoвсюду и ee мoжнo испoльзoвaть бeсплaтнo. Сoлнeчнaя фoтoэлeктpичeскaя (PV) бaтapeя пpeoбpaзуeт сoлнeчную э^ргию в элeктpичeскую. Ha хapaктepистики фoтoэлeктpичeскoй мaтpицы влияют сoлнeчнaя изoляция, paдиaция и тeмпepaтуpa, чтo пpивoдит к сдвигу точки мaксимaльнoй мoщнoсти (MPP). BbK^Hbie хapaктepистики имeют нeскoлькo пи^в. Кpoмe тoгo, импopтиpуются нaблюдeния GPP из paзличных лoкaльных мaксимумoв, чтобы пoлучить мaксимaльную эффeктивнoсть фoтoэлeктpичeскoй (PV) бaтapeи. В этoй стaтьe исслeдуются paзличныe систeмы oтслeживaния тoчeк мaксимaльнoй мoщнoсти (MPPT) для фoтoэлeктpичeских (PV) мaссивoв. В этoй стaтьe тaкжe oбъясняeтся влияниe измeнeний в изoляции и вoздeйствия тeмпepaтуpы и сoлнeчнoгo свeтa Ha пaнeль, a тaкжe пpивoдятся шaги no мoнитopингу GPP.
Ключевые слова: фотоэлектрический, трекер точки максимальной мощности, солнечная фотоэлектрическая, точка максимальной мощности, энергетические технологии.
TO OPTIMIZE THE PERFORMANCE RATIO OF THE SOLAR ENERGY SYSTEM, TO STUDY THE EFFECT OF HEATING ON THE SOLAR PANEL IN
MATLAB.
Abstract: Renewable energy sources have played an important role in the production of electricity. Various renewable energy sources such as wind, solar, geothermal, ocean heat and biomass can be used to generate electricity and meet our daily energy needs. Solar energy is the best option for generating electricity because it is available everywhere and can be used for free. A solar photovoltaic (PV) battery converts solar energy into electrical energy. The characteristics of the photovoltaic array are influenced by solar insulation, radiation and temperature, which leads to a shift in the maximum power point (MPP). The output characteristics have several peaks. In addition, GPP observations from various local maxima are imported to obtain the maximum efficiency of a photovoltaic (PV) battery. This article explores various maximum Power Point Tracking (MPPT) systems for photovoltaic (PV) arrays. This article also explains the effects of changes in insulation and the effects of temperature and sunlight on the panel, and provides steps for monitoring GPP.
Keywords: photovoltaic, maximum power point tracker, solar photovoltaic, maximum power point, energy technologies.
KIRISH
Quуоsh еnеrgiуаsi qауtа tiklаnаdigаn епе^уа тапЬакпп^ еng sаmаrаli, аrzоnrоq, zаrаrsiz vа аtrоf-muhitni kаmrоq iflоslаntiruvchi tа'siridir. Quуоsh еnеrgiуаsidаn fоуdаlаnishni ikki Ш^а bо'lish mumkin: quуоsh isitish sоvutish vа quуоsh е1еЙх еnеrgiуаsi. Bu епе^уа fotoelektrik mаssivni ата^а оshirish оrqаli еlеktr еnеrgiуаsigа аукпйп^Ы mumkin [1]. Sо'nggi pауtlаrdа fotoelektrik (PV) tiz^^n qо'llаnilishi уаxshi tаn оlingаn vа еlеktr еnеrgiуаsi tеxnоlоgiуаlаridа kеng qо'llаnilmоqdа. Quуоsh еnеrgiуаsini ishkb chiqаrish, quуоsh аvtоmоbili kаbi ushbu tеxnоlоgiуаgа оid kо'plаb ilоvаlаr ishkb chiqilgаn qurilish, bаtаrеуаni zаrуаdlаsh, suv nаsоslаri, sun'iу уо'ldоsh еnеrgiуа tizimi vа bоshqаlаr. Afsuski, PV tizimining о'zigа xоs kаmchiliklаri Ьог, ukr аsоsаn ishlаb chiqаrishning уuqоri шга vа kаm еnеrgiуа kоnvеrtаtsiуаsi bikn bоg'liq. Bu ulаming chiziqli bо'lmаgаn, izоlуаtsiуа dаrаjаsi vа hаrоrаtgа bоg'liq bо'lgаn оqim kuchlаnish (IV) vа quvvаt kuchlаnish ( PV) xususiуаtlаridаn kеlib chiqаdi. Ushbu muаmmоlаmi hаl qilish uchun uchtа аsоsiу уоndаshuv ishlаb chiqilgаn.
1) Quуоsh mаssivini ishlаb chiqаrish jаrауоnini tаkоmillаshtirish.
2) PV mаssivigа izоlуаtsiуа kiritishni bоshqаrish quуоsh еnеrgiуаsini kiritish quуоshni kuzаtuvchi quуоsh kоllеktоri уоrdаmidа mаksimаl dаrаjаdа оshirilаdi.
3) Chiqаruvchi quуоsh mаssivlаridаn еlеktr еnеrgiуаsidаn fоуdаlаnish [ 3].
Quуоsh rаdiаtsiуаsi dаrаjаsigа, ish hаrоrаtigа vа уuk оqimigа bоg'liq Ьо'^п chiqish kuchlаnishi vа оqimining chiziqli bо'lmаgаn о'zgаrishlаri pаst еlеktr sаmаrаdоrligini kеltirib chiqаrаdi. Ushbu muаmmоlаrni hаl qilish uchun уоndаshuvdаn fоуdаlаngаn hоldа, PV tizimining mаksimаl quvvаt nuqtаsi (mа'lum shаrtlаrdа) оflауn уоki оп^УП аlgоritmlаr уоrdаmidа kuzаtilаdi, bundа tizimning ishlаsh nuqtаsi оptimаl hоlаtgа mаjburlаnаdi. PV mаssividаn mаksimаl quvvаt оlish uchun Mаksimаl quvvаt nuqtаsi kuzаtuvchisi (MPPT) qо'llаnilаdi [1,2].
ISHNING MAQSADI
Ushbu tаdqiqоtdа PV tizimining dаsturiу tа'minоtini simulуаtsiуа qilish uchun takomillashtirilgan dizaynlarni o'rganish va soya ta'sirini baholash uchun quyidagi real vaqt statistikasi zarur. Quyosh PV tizimi tomonidan bajarilishi kerak bo'lgan energiya iste'moli talabi elektr energiyasi uchun to'lov ma'lumotlarini tahlil qilish orqali aniqlanadi.
Hajmi hisob-kitoblari va iqtisodiy tahlillar uchun mos yozuvlar qiymati sifatida oldingi 12 oydagi o'rtacha xarajat ishlatiladi.
Quyosh Panelini tanlashga ta'sir qiluvchi asosiy omillar quyosh panelini turi, narxi, kafolati, panel o'lchami va vattlarda o'rnatilgan quvvatdir. Invertorlarni tanlashda uchta omil hisobga olinadi: kapital qiymati, DC-AC transformatsiyasining samaradorligi va inverter chiqishi AC quvvati.
Ushbu tadqiqotda har yili umumiy quvvat ishlab chiqarishni optimallashtirish uchun azimut va egilish (balandlik) burchaklari talab qilinadi.
1-rasm. PV tizimining arxitektura loyihasi. PV hujayraning samaradorligi
PV xujayrasining samaradorligining yuqori quvvatning quyosh energiyasiga nisbati sifatida aniqlanadi.
n =
Knp Imp
bu yerda,
Vmp - eng yuqori quvvatdagi kuchlanish, Imp - eng yuqori quvvatdagi oqim, 3-rasmda ko'rsatilgandek,
I - kvadrat metrga quyosh intensivligi, A - quyosh nurlanishi tushadigan maydon.
2-rasm. Quyosh paneli orientatsiyasining azimuti va egilishi.
Maksimal quvvat nuqtasini kuzatish uchun turli usullardan foydalangan holda quyosh nurlanishi va harorat kabi turli xil muhit sharoitida PV tizimidan maksimal quvvatni kuzatsak, samaradorlik maksimal bo'ladi.
1 T T T 1 r t = 2i°c • 1 1 1 ---1---t---r---r---1---1~>"1 11000 W/mt 1 1 (/ ^ djydVip.. UPC 1
l 1 i i l / I ---1---X - >-04* - ->--- 1 | I i i 1 1 1 /X 1 J ___Adt/dy^A. i \ i i ___i_ A. i___i____ i x i I ___\ i___i____
i T i / i i i l l y 1 1 I —! V—!— 1 J 1
r "T y\—1 "1---1~ " 1 1 / 1 1 1 1 ---1------1---1---1--- 1 1 1 1 1 - i—\ i— ■ 4 > ■ i\ •
y 1 1 1 1 1 .....' " 'V ~r " - 1 Ml
/ \ 1 1 1 1 1 / 1 1 1 1 1 .1 i Iii > ili
v(V)
3-rasm. Quyosh panelining xarakterli egri chiziqlaridagi muhim nuqtalar E'tiborga olish kerak bo'lgan ikkita muhim omil - bu nurlanish va harorat. Ular quyosh modullarining xususiyatlariga kuchli ta'sir qiladi. Natijada, maksimal quvvat nuqtasi farq qiladi doimiy ravishda kuzatilishi va paneldan maksimal mavjud quvvat olinishini ta'minlashi kerak. Nurlanishning kuchlanish-oqim (VI) va kuchlanish-kuch (VP) xususiyatlariga ta'siri 4-rasmda tasvirlangan, bu erda egri chiziqlar birlik uchun ko'rsatilgan, ya'ni kuchlanish va oqim mos ravishda VOC v a ISC yordamida normallashtiriladi, nurlanishning (VI) va ga ta'sirini yaxshiroq ko'rsatish uchun
4-rasm. Doimiy haroratda ( 25° C ) va uch xil insolyatsiya qiymatida VI va VP egri
chiziqlari
Yuqorida ko'rganimizdek, PV modullariga asoslangan tizimlarda maksimal quvvatdagi ish nuqtasi quyosh nurlanishi darajasiga, ish haroratiga va yuk oqimiga bog'liq. Shunday qilib, ish nuqtasi optimal qiymatga erishishini ta'minlash uchun boshqarish algoritmlarini ishlab chiqishning sababi. Maksimal quvvat nuqtasini algoritmlari PV ilovalarida zarur, chunki quyosh panelining MPP nurlanish va haroratga qarab o'zgaradi, shuning uchun quyosh massividan maksimal quvvat olish uchun Maksimal quvvat nuqtasini algoritmlaridan foydalanish talab
etiladi.Umuman olganda, manbadan chiqadigan kuchlanish ijobiydir. Ish kuchlanishi maksimal quvvat nuqtasida kuchlanishdan past bо'lsa, о'tkazuvchanlik qо'shimcha o'tkazuvchanlikdan kattaroq bo'lsa va aksincha.Shunday qilib, ushbu algoritmning vazifasi kuchlanishning ish nuqtasini. Qidirishdir o'tkazuvchanlik ortib boruvchi o'tkazuvchanlikka teng.
^ < 0 (G < ACf) dv
Algoritm Matlab kodidan foydalangan holda amalga oshiriladi, bu dasturda turli darajadagi izolyatsiyadan foydalaniladi. Chiqish quyidagi 6-rasmda ko'rsatilgan.
Graph of Output Power vs Voltage for Incremental Conductance Method
160 140 120 100 80 60 40 20
------ ---!- ---1---
- / / / / / 1 \ \
- / / / / / / / / \ \ 1 \\
- // ^^ 1 ^V \ 1
/ / / / / / / / K\\\ ;
/./^ / / / — L-. \ \\l
- ^ 1 • • 1 1 I i \ \ 1\ ■
10 15 20 25 30 Volt age (V)
35
40
45
50
6-rasm. O'tkazuvchanlik algoritmining Matlab chiqishi Quyosh panelida soyalanish, Quyosh zarrachalari yorug'lik energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantiradigan yarimo'tkazgichli qurilma. Quyosh zarrachalari diod bilan deyarli bir xil harakatga ega. Xususan, quyosh massivining chiqish quvvati quyosh nuri va atrof-muhit haroratining nurlanish darajasiga juda bog'liq. Yagona quyosh nurlanishida massivning chiqish quvvati barcha quyosh xujayralarining umumiy chiqish quvvatiga teng. Ammo bir xil bo'lmagan insolyatsiya sharoitida, 7-rasmda ko'rsatilganidek, ya'ni quyosh panelidagi soya, soyali quyosh moduli yuk sifatida ishlaydi, uni aylanib o'tish va blokirovkalash diodasi yordamida oldini olish mumkin. Bir xil bo'lmagan insolyatsiyaning sababi daraxtlarning soyalari, qo'shnining uylari yoki hatto bir quyosh massivining ikkinchisiga soyasi bo'lishi mumkin. Agar daraxt shoxlari, uyingizda mavjud bo'lsa, yoki boshqa narsa uzoqdan soyalansa, soya tarqoq yoki tarqoq. Ushbu soyalanish manbalari modulning yorug'lik miqdorini sezilarli darajada kamaytiradi
[4].
7-rasm. Quyosh panelidagi soyalar Soyaning quyosh paneliga ta'siri: Agar bitta to'liq hujayra qattiq soyali bo'lsa,
o'zini himoya qilish uchun modulning kuchlanishi soyasiz qiymatining yarmiga tushadi. Agar yetarlicha hujayralar qattiq soyalangan bo'lsa, modul hech qanday energiyani aylantirmaydi va aslida butun tizimda kichik energiya sarfiga aylanadi.
Soyalanish tufayli 80% quvvat yo'qotishlari qayd etiladi [5]. Soyaning ta'siri ko'rsatilganidek, bir nechta mahalliy maksimal nuqtalarning ( MPPT) paydo bo'lishidir. Oldin ko'rib chiqilgan algoritmni qo'llash mumkin emas, algoritm ular birinchi mahalliy maksimal nuqtani olganida to'xtaydi, lekin bizda mavjud boshqacha yondashuvni talab qiladigan Global Power Point (GPP) ni kuzatish uchun. GPP 8-rasmda
qizil yulduz bilan ko'rsatilgan.
8-rasm. Quyosh panelidagi soyaning ta'sirini ko'rsatadigan Matlab chiqishi XULOSA
Ushbu maqolada fotoelektrik modellashtirish va uning yagona xususiyatlari muhokama qilindi va doimiy haroratda VI va VP egri chiziqlariga turli xil holatining ta'sirini ko'rsatadi. Muhokama qilingan ikkita maksimal quvvat nuqtasini kuzatish algoritmlari, ularning Matlab chiqishi ham berilgan. Power_Voltage egri chiziqlari qisman soyali sharoitlarda bir nechta
cho'qqilarni ko'rsatdi. Global Power Point-ni kuzatish uchun bir nechta maksimaldan qadamlar berilgan.
ADABIYOTLAR
1. S. Liu and R. Dougal. Dynamic multiphysics model for solar array Energy Conversion, IEEE Transaction.
2. C. M. J.A. Gow. Development of a photovoltaic array model for use in power- electronics simulation studies inElectric Power Applications, IEEE Proceedings.
3. G. Walker. Evaluating MPPT converter topologies using MATLAB PV model, J. Elect. Electron. Eng., Australia, IE Aust.
4. H. Patel and V. Agarwal. MATLAB-Based Modeling to Study the Effects of Partial Shading on PV Array, IEEE Transactions On Energy Conversion.
5. H. Kawamura, K. Naka, N. Yonekura, S. Yamanaka, H. Kawamura,H. Ohno, and K. Naito. Simulation of I-V characteristics of a PV module with shaded PV cells, Solar Energy Mater. Solar Cells.
6. Kumar Behura, A. Kumar, D. Kumar Rajak, C.I. Pruncu, L. Lamberti, Towards better performances for a novel rooftop solar PV system, Sol. Energy 216 (2021) 518-52.
7. M.A. Rahman, M.R. Karim, M.M. Ehsan, Solar energy harvesting from evacuated flat plate collector: design, thermo-economic analysis, and off design performance, Resul. Eng. 20 (2023) 101461.
8. J. Vahidi, H. Akbari, S.E. Ghasemi, An optimal analytical study on a solar photovoltaic system with different rates of absorbed photon and emitted electron, Resul. Eng. 20 (2023) 101634.
9. A.S. Abdullah, H. Panchal, W.H. Alawee, Z.M. Omara, Methods used to improve solar still performance with generated turbulence for water desalination- detailed review, Resul. Eng. 19 (2023)101251.
