Анализ эффективности тепловой защиты фотоэлектрических преобразователей солнечной электростанции

И. М. Кирпичникова; А. С. Мартьянов; И. Б. Махсумов

doi:10.34831/EP.2021.83.85.006

Анализ эффективности тепловой защиты фотоэлектрических преобразователей солнечной электростанции

И. М. Кирпичникова, А. С. Мартьянов, И. Б. Махсумов

Аннотация

Рассмотрено использование тепловой защиты фотоэлектрических преобразователей для повышения эффективности солнечных электрических станций. Исследовано применение тепловой защиты на основе голографической плёнки, на основе призмаконов для концентрации солнечного излучения видимого спектра. Приведены результаты натурных испытаний и регрессионного анализа работы солнечной электростанции с использованием тепловой защиты солнечных модулей и без нее. Разработана математическая модель тепловой защиты солнечного модуля в виде аналитической зависимости температуры модуля от температуры окружающей среды. Полученная математическая модель тепловой защиты использована для анализа работы солнечной электростанции в среде MATLAB/Simulink. Получены вольт-амперные и мощностные характеристики солнечных модулей с тепловой защитой.

Ключевые слова

солнечная электростанция; фотоэлектрический преобразователь; тепловая защита; регрессионный анализ; математическая модель

Полный текст:

PDF

Литература

Routhier, A. F. Using PV and Thermal Energy Storage to Decrease Carbon Dioxide Emissions / A. F. Routhier, C. Honsberg. In 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, WCPEC 2018 - A Joint Conference of 45th IEEE PVSC, 28th PVSEC and 34th EU PVSEC (pp. 1477 - 1480). [8548133] Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.

Xie, Lujia. Stabilizing the MAPbI3 perovksite via the in-situ formed lead sulfide layer for efficient and robust solar cells / Lujia Xie, Taiyang Zhang, Yixin Zhao // Journal of Energy Chemistry. - August 2020, - Vol. 47. - Pp. 62 - 65.

Philippe, B. Chemical distribution of multiple cation (Rb+, Cs+, MA+, and FA+) perovskite materials by photoelectron spectroscopy / B. Philippe, M. Saliba, J.-P. Correa-Baena, U. B. Cappel, S.-H. Turren-Cruz, M. Gratzel // Chem. Mater., 2017. - Vol. 29. - Pp. 3589 - 3596.

Verma, A. Solar PV performance parameter and recommendation for optimization of performance in large scale grid connected solar PV plant / A. Verma, S. Singhal // J. Energy Power Sources. - 2015. - Vol. 2 (1). - Pp. 40 - 53.

Jordan, D. C. Compendium of photovoltaic degradation rates / D. C. Jordan, S. R. Kurtz, K. T. Vansant, J. Newmiller // Prog. Photovolt. Res. Appl., 24 (2016). - Pp. 978 - 989.

Кирпичникова, И. М. Исследование температуры поверхности солнечных модулей с использованием голографической защиты от перегрева / И. М. Кирпичникова, И. Б. Махсумов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2019. - Т. 15. - № 4. - С. 19 - 29.

Кирпичникова, И. М. Повышение энергетической эффективности работы солнечных модулей за счет снижения температуры поверхности / И. М. Кирпичникова, И. Б. Махсумов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2020. - № 2. - С. 489 - 499.

Piotrowski, L. J. Feasibility of water-cooled photovoltaic panels under the efficiency and durability aspects / L. J. Piotrowski, M. G. Simхes, F. A. Farret // Solar Energy. - 2020. - № 207. - Pp. 103 - 109.

Mehrtash, M. Performance evaluation of sun tracking photovoltaic systems in Canada / M. Mehrtash, Q. Guillermo, D. Yvan, R. Daniel // Proceedings of the 20th Annual International Conference on Mechanical Engineering-ISME. - 2012. - Pp. 16 - 18.

Piotrowski, L. J. Optimization of photovoltaic generation by temperature control / L. J. Piotrowski, E. F. Vaz, F. A. Farret // Proceedings of the 11th Seminar on Power Electronics and Control. - 2018. - pp. 1 - 6.

Ruther, R. Performance assessment of a microcrystalline Si PV installation in a warm climate / R. Ruther, L. Nascimento, J. U. Junior, P. Pfitscher, T. Viana // Proceedings of the 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. - 2010. - Pp. 1027 - 1031.

Colmenar-Santos, A. Water canal use for the implementation and efficiency optimization of photovoltaic facilities: tajo-Segura transfer scenario / A. Colmenar-Santos, A. Buendia-Esparcia, C. Palacio-Rodrнguez, D. Borge-Diez // Sol. Energy. - 2016. - № 126. - Pp. 168 - 194.

Farret, F. A. Integration of Renewable Sources of Energy / F. A. Farret, M. G. Simoes // (second ed.), John Wiley and Sons, New York. - 2018. - Рр. 688.

Голографическая пленка на основе призмаконов (полезная модель): пат. № 201526 Рос. Федерация: МПК H01L 31/054 (2014.01) / И. М. Кирпичникова, И. Б. Махсумов, Е. А. Сироткин. - № 2020132145; заявл. 30.09.2020; опубл. 21.12.2020, Бюл. № 36. - 7 с.

Kirpichnikova, I. M. Application of solar concentrators for increasing of solar power generation / I. M. Kirpichnikova, I. B. Makhsumov // IEEE Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), Magnitogorsk, Russian Federation. - 2020. - Pp. 93 - 97.

Kirpichnikova, I. M. Investigation of Surface Temperature of Solar Modules Using Holographic Overheating Protection / I. M. Kirpichnikova, I. B. Makhsumov // IEEE Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), Magnitogorsk, Russian Federation. - 2019. - Pp. 80 - 84.

Chantana, J. Influences of environmental factors on Si-based photovoltaic modules after longtime outdoor exp osure by multiple regression analysis / J. Chantana, A. Kamei, T. Minemoto // Renewable Energy. - 2017. - № 101. - Pp. 10 - 15.

Махсумов, И. Б. Разработка энергокомплекса на базе возобновляемых источников энергии для электроснабжения труднодоступных районов Республики Таджикистан с использованием термозащиты солнечных модулей: автореф.. дис.. канд. техн. наук: 05.09.03 / Махсумов И. Б. - Челябинск: ЮУрГУ, 2021. - 20 с.

Abdulridha, Zainab Sh. Simulation Model of Hybrid Renewable Energy System / Zainab Sh. Abdulridha, Andrey S. Martyanov, Nikita A. Martyanov // 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Sochi, Russia, Russia 18 - 22 May, 2020, pp. 1 - 7.

By Richard Gaughan, How Does Temperature Affect Solar Panels? [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //sciencing.com/temperature-affect- solar-panels-20687.html (дата обращения 20.06.2020).

Kirpichnikova, I. Study of the Operation of Solar Modules Using Holographic Thermal Protection / I. Kirpichnikova, I. Makhsumov, Z. Madiyar, I. Abdulloev, K. Boboev, and P. Shohnazarov // International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering (EECE-2019). E3S Web of Conferences, St. Petersburg, Russian Federation, 2019. - Vol. 140. - Pp. 1 - 5.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.83.85.006