Розробка математичної моделі сонячної фотоелектричної установки

Abstract

У процесі дослідження розглянуто світовий досвід і взяті до реалізації основні рішення у сфері ефективного проєктування автономної сонячної фотоелектричної установки. У роботі розглянуто три варіанти просторової орієнтації сонячної фотоелектричної установки, які знайшли широке застосування в експлуатації цих установок, як-от сонячна фотоелектрична установка з незмінною орієнтацією, сонячна фотоелектрична установка з азимутною орієнтацією та сонячна фотоелектрична установка з повною орієнтацією на Сонце. На основі методики дослідження розроблено математичну модель сонячної фотоелектричної установки для визначення енергетичних характеристик сонячної фотоелектричної установки при її просторовій орієнтації, що забезпечує автоматичну орієнтацію на Сонце через узгодження режиму вироблення і рівня надходження сонячної радіації. Визначено показники, що враховують комплексну дію інтенсивності сонячного випромінювання, температури повітря, швидкості вітру, тимчасові, географічні і кліматичні чинники, міри орієнтації сонячної фотоелектричної установки на Сонці залежно від пори року і доби, технічні і конструктивні параметри установки для уточнення вольт-амперної характеристики сонячної фотоелектричної установки при її просторовій орієнтації. У розробленій математичній моделі прийнято такі допущення: величина фотоструму пропорційна інтенсивності сонячного випромінювання і не залежить від температури; розподіл сонячного випромінювання на поверхні сонячних фотоелектричних батарей рівномірний; температура за всім обсягом сонячних фотоелектричних батарей однакова; значення швидкості вітру для лицьової і тильної поверхні сонячних фотоелектричних батарей однакове. Установлено залежності вихідної напруги і струму сонячної фотоелектричної установки від конструктивних, технологічних параметрів сонячних фотоелектричних елементів, сонячних фотоелектричних батарей і зовнішніх факторів, що впливають на роботу сонячної фотоелектричної установки. Установлено вплив просторової орієнтації на роботу сонячної фотоелектричної установки з урахуванням чинників, які комплексно впливають. Використання азимутної орієнтації на Сонце дозволяє збільшити вироблення сонячної фотоелектричної установки в середньому на 28%, а повної орієнтації – на 40% (порівняно з незмінною орієнтацією).