Разработка солнечной фотоэлектрической системы автономного электроснабжения индивидуальных потребителей в тропических условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Нян Линн Аунг

  • Нян  Линн Аунг
  • кандидат науккандидат наук
  • 2015, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
  • Специальность ВАК РФ05.09.03
  • Количество страниц 157
Нян  Линн Аунг. Разработка солнечной фотоэлектрической системы автономного электроснабжения индивидуальных потребителей в тропических условиях: дис. кандидат наук: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ». 2015. 157 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Нян Линн Аунг

Мьянме

1.1. Географическое положение и климатические условия Мьянмы

1.2. Проблемы электроэнергетики Мьянмы

1.3. Мировая солнечная энергетика

1.4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Мьянмы

1.4.1. Ресурсы солнечной энергии в Мьянме

1.5 Анализ последних известных схем автономной фотоэлектрической 22 установки (ФЭУ)

1.5.1 Инверторы для традиционных автономных солнечных

фотоэлектрических систем

1.5.2.Снижение потерь в солнечных фотоэлектрических системах

1.5.2.1. Трансформаторная схема, сочетающая инверторную

и конверторную части ФЭУ

1.5.2.2 Одноступенчатая система повышения напряжения и

инвертирования

1.6 3 адачи работы

Выводы по первой главе

Глава 2. Синтез структуры фотоэлектрической установки

2.1. График потребления электроэнергии в жилом доме

2.2. Выбор типа аккумуляторной батареи и его система обслуживания

2.3. Оптимальный угол наклона солнечной батареи для Мьянмы

(г. Мандалай)

2.4 Выбор конструкции и напряжения автономной фотоэлектрической 37 установки

2.5 Анализ традиционной структуры автономной фотоэлектрической

38

установки

2.5.1. Синтезированная структура автономной фотоэлектрической

установки

Выводы по второй главе

Глава 3. Расчёт площади солнечной батареи и ёмкости аккумуляторной ^

батареи

3.1. Выбор типа солнечной батареи

3.2. Влияние температуры окружающей среды на характеристики 47 солнечной батареи

3.3. Моделирование солнечной батареи в программе 81ши11пк и в разделе 5 1 SimPowerSystem

3.4. Баланс энергии фотоэлектрической установки

3.4.1 Расчёт площади солнечной батареи

3.4.2 Проектирование солнечного модуля из рыночных элементов

3.5 Расчёт рабочей циклограммы ёмкости аккумуляторной

батареи

3.5.1 Расчёт номинальной ёмкости аккумуляторной батареи по её

зарядному току

3.5.2 Расчёт номинальной ёмкости аккумуляторной батареи по

разрядному току

Выводы по третьей главе

Глава 4. Инвертор напряжения и характеристики фотоэлектрической

установки для коттеджа

4.1. Решаемые вопросы при создании фотоэлектрической установки

4.2. Исследование разных вариантов схем инверторов

4.3 Расчёт трансформатора инвертора с нелинейной симметричной

характеристикой намагничивания

4.4. Расчёт индуктивности рассеяния трансформатора с размещением

82

обмоток на разных сердечниках

4.4.1 Обеспечение гармонического состава выходного

84

напряжения

4.5. Моделирование инвертора с силовым трансформатором с учётом 9^ насыщения сердечника

4.5.1. Моделирование ФЭУ с трансформатором, у которого 9^

обмотки размещены на разных сердечниках

4.5.2 Моделирование ФЭУ с учетом гистерезиса сердечника 95 трансформатора

4.6. Расчёт силовых элементов регулятора зарядного режима АБ

4.7. Исследование инвертора при разных нагрузках

4.8 Автоматическая стабилизация выходного напряжения инвертора

4.8.1. Исследование стабильности выходного напряжения в однофазном инверторе по класическому алгоритмаму 101 регулирования

4.8.2. Релейный регулятор напряжения

4.8.3. Регулятор с широтно-импульсной модуляцией

4.8.4 Биспособ регулирования (БР) напряжения инвертора

4.8.4.1. Исследование работы БР

4.8.4.2 Исследование влияния на работу однофазного

инвертора дополнительного включения несимитричной Ц9

импульсной нагрузки

4.9 Экспериментальное исследование характеристик солнечных батарей

4.9.1. Снятие реальных вольт-амперных характеристик СБ

4.10. Расчёт надёжности и стоимости электроэнергии автономной 10С)

1 ~

фотоэлектрической установки

4.10.1. Вероятность безотказной работы аккумуляторной батареи

4.10.2. Рекомендации при применении устройств защитного 131 отключения

Выводы

Заключение

Перечень аббревиатур

Список литературы

Приложения

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка солнечной фотоэлектрической системы автономного электроснабжения индивидуальных потребителей в тропических условиях»

Введение

Потребности населения и промышленности Мьянмы в электрической энергии ограничены запасами нефти и газа, что приводит к необходимости использования возобновляемых источников энергии. Мьянма одна из развивающихся стран Юго-Восточной Азии. Удельное электропотребление в ней по сравнению с соседними странами низкое. В настоящее время одной из важнейших задач электроэнергетики является обеспечение надежного, бесперебойного электроснабжения всех промышленных и бытовых объектов.

Актуальность темы исследования: развитие малых солнечных фотоэлектрических установок (ФЭУ), работающих как параллельно с сетью, так и в автономном режиме, может улучшить электроснабжение бытовых потребителей эффективнее и быстрее, чем развитие крупной энергосистемы. Поэтому работа, посвященная исследованию и совершенствованию оборудования малой солнечной фотоэлектрической установки (ФЭУ) является актуальной и имеет большое практическое значение.

Степень разработанности темы является актуальной в связи с тем, что: не исследованы малые ФЭУ в условиях тропического климата. Не выявлена оптимизация структура ФЭУ из неориентируемой солнечной батареи (СБ), гелевого аккумулятора и инвертора при различных напряжениях элементов. Недостаточно исследована и не освещена в научно-технической литературе работа однофазных инверторов с низким коэффициентом гармоник и быстрым способом регулирования напряжения в ФЭУ.

Цель диссертационной работы заключается в создании информационного и методического обеспечения проектирования автономной системы электроснабжения (АСЭС) для тропических условий на основе ФЭУ.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи: 1. Исследование вариантов структур и выбор оптимальной схемы.

2. Создание модельного описания ФЭУ, учитывающего активно - индуктивной характер нагрузки и климатические условия.

3. Разработать быстродействующую схему регулятора напряжения инвертора, обеспечивающую точность стабилизации напряжения в широком интервале нагрузок и температур с низким коэффициентом нелинейных искажений.

4. На основе системного проектирования АСЭС разработать техническое предложение, учитывающее результаты, полученные в пунктах 1^3.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Расчетным путем и компьютерным моделированием установлено, что в заданных условиях применения ФЭУ дроссель переменного тока выходного Г образного ЬС фильтра инвертора напряжения можно исключить, а его функцию целесообразно возложить на индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток согласующего трансформатора (который проектируется по традиционной методике)

2. Предложеннй новый алгоритм формирования управляющих импульсов инвертора напряжения с выходным фильтром, который в совокупности с используемым параметрическим способом и контуром отрицательной обратной связи по напряжению обеспечивает быстродействующую стабилизацию выходного напряжения ФЭУ с приемлемой точностью ±8% во всем диапазоне изменения возмущающих воздействий по питанию и по нагрузке.

3. На основе учета климатических условий Мьянмы, характеризуемых 98% использованием установленной мощности СБ (включая изменяемую их ориентацию относительно Солнца), подтверждена возможность создания ФЭУ для тропических условий с непосредственным соединением СБ и аккумуляторной батареи (АБ).

Теоретическая и практическая значимость работы: 1. Разработаны две модели солнечной батареи, обобщающие известные математические описания СБ, учитывающие солнечную радиацию, температуру

окружающей среды и позволяющие рассчитывать площадь СБ, максимальную мощность и КПД.

2. Реализована ФЭУ с низковольтной СБ, обеспечивающая безопасность бытовых потребителей и надежность системы.

3. Разработана новая концепция построений инверторов без использования ограничивающих импульс тока дросселей при высоком коэффициенте трансформации Кту =22.

4. Разработана схема ФЭУ, работающая при изменении сопротивления нагрузки от номинального до холостого хода для любых бытовых электроприборов.

Методологию и методы исследования: использовалась методология по шагового приближения каждого элемента ФЭУ к общему оптимальному результату. При выполнении работы применялись методы модельно - ориентированного математического исследования, ценологический подход расчёта стоимости электроэнергии, на основе суточного энергобаланса оптимизирована цикличность включения потребителей. Результатом теоретических исследований явились разработанные универсальные прикладные математические модели, реализованные посредством программных пакетов МаЙаЬ в разделе SimPowerSystem. Положения, выносимые на защиту:

1. Структура ФЭУ с непосредственным соединением СБ и АБ без дополнительного дросселя в цепи инвертора.

2. Быстродействующий регулятор напряжения, совмещающий релейный и широтно - импульсный модуляторы, обеспечивающий точность стабилизации напряжения с низким коэффициентом нелинейных искажений.

3. Новая концепция построения фильтра высших гармоник, использующая индуктивность нагрузки в качестве элемента фильтра, позволяющая обеспечить низкий коэффициент искажений при изменении нагрузки от номинальной до холостого хода.

Степень достоверности и апробацию результатов: результаты выполненной работе докладывались и получились положительные отзывы: XI Международная ежегодная конференция «Возобновляемая и малая энергетика-2014» Москва, выставочный комплекс «Экспоцентр» 27.05.2014г. Организаторы : Экспоцентр, Комитет по проблемам применения возобновляемых источников энергии РосСНИО(комитет ВИЭ РосСНИО), секция «Энергетика» российской инженерной академии, НИМК ЦАГИ, ЗАО НИЦ «ВИНДЭК»; Третья международная научно-техническая конференция «Аэрокосмические технологии», посвященная 100-летию со дня рождения академика В.Н. Челомея, Реутов-Москва 20.05.2014; Девятнадцатая международная научно - техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в НИУ «МЭИ» 2013.г; Двадцатая международная научно - техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в НИУ «МЭИ» 2014.г. Двадцать первая международная научно - техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в НИУ «МЭИ» 27.02.2015.г. Краткое содержание диссертационной работы:

В первой главе рассмотрены климатические условия, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Мьянмы. Представлены сравнительные данные об удельном электропотреблении в Мьянме и в соседних странах. Указано на дефицит выработки электроэнергии в стране. Приведена информация о развитии солнечной энергетики в развитых странах и в странах азиатского региона. Проанализирована возможность применения фотоэлектрической установки в Мьянме.

Вторая глава посвящена синтезированная структура фотоэлектрической установки для потребления электроэнергии в течение 24 часов. Выбрана структура ФЭУ с наиболее простой схемой защиты и управления АБ без повышающего напряжение преобразователя между СБ и АБ, что актуально для тропических широт.

На основе статистического анализа выбрана гелевая АБ из 7 типов АБ по критерию: отсутствие обслуживания, максимальная энергетическая плотность до 180 Вт/кг. Выбран способ защиты АБ от перенапряжения закорачиванием СБ.

В третьей главе введены расширенные матричные (табличные) характеристики СБ и аккумуляторов, позволяющие обоснованно, на основе статистического анализа, выбрать типы АБ и СБ (6 типов СБ и 7 типов АБ). Предложены универсальные модели солнечной батареи, совместимые с разделом SimPowerSystems в программе МаЙаЬ, позволяющие моделировать систему электроснабжения с учетом изменения солнечной радиации, температуры окружающей среды. Проведен расчет параметров известных СБ с помощью модельно - ориентированного математического исследования с программой МаЙаЬ. Создана модель ФЭУ, адаптированная к эксплуатации в условиях тропического климата. Разработаны и внедрены в учебный процесс кафедры ЭКАОиЭТ модели и программа моделирования СБ и ФЭУ.

В четвертой главе разработана новая структура фотоэлектрической установки с преобразователем, в котором выходной конденсатор фильтра с индуктивностью нагрузки образует параллельный резонансный контур, позволяющий исключить из схемы последовательный дроссель в цепи переменного тока. Моделировался сердечник трансформатора с учётом гистерезисом и без учёта гистерезиса. Учет гистерезиса необходим, поскольку при высоком напряжении АБ коэффициент гармоник выходного напряжения ухудшается в 3.2 раза, но остается ниже 10%. Разработанный инвертор можно использовать для любых бытовых электроприборов. Рассмотрены три способы автоматической стабилизации выходного напряжения инвертора. Рекомендуется использовать новый регулятор с интегрированным релейным и широтно-импульсным модулятором, поскольку он обеспечивает точность и не имеет высокий коэффициент искажений: напряжение ин-3 = 221 ^ 231,3 В, а коэффициентом искажений Кг(ин3)=5,7^12,8%. Сравнена стоимость ФЭУ с другими источниками энергии

10

ГЛАВА 1

ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ БЫТОВОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В МЬЯНМЕ 1.1 Географическое положение и климатические условия Мьянмы

Мьянма - государство в западной части Индокитайского полуострова Азии. До 1989 года страна официально называлась Бирма. Она расположена между 9°32' и 28° 31' градусами северной широты и между 92°10' и 101° 11' восточной долготы. Площадь страны составляет 678500 км .

На западе Мьянма граничит с Бангладеш и Индией, на севере с Китаем, на востоке - с Лаосом, на юго-востоке - с Таиландом (см. рис.1.1). Общая протяженность границ - 5876 км, из них 2185 км приходится на границу с Китаем, 1800 км - на границу с Таиландом. С юго-запада страна омывается водами Бенгальского залива, с юга - водами Андаманского моря. Длина береговой линии равняется 2832 км. В состав Мьянмы входит остров Янбье, архипелаг Мьюи (Мьей), остров Препарис и Кокосовые острова находящиеся в Андаманском море. Протяженность страны с севера на юг составляет 2051 километров и 936 километров - с запада на восток.

В Мьянме выделяются три сезона: влажный — с конца мая по конец октября, прохладный — с конца октября по середину февраля, жаркий — с середины февраля по конец мая. В январе среднемесячная температура составляет +24° С в Янгоне, +21° С в Мандалае, максимальная температура летом обычно составляет +41° С. В горных районах гораздо прохладнее (в частности, на Шанском нагорье температуры ночью в зимний период могут иногда опускаться до - 5° С), в долинах температуры января не превышают +15° С. Максимум осадков выпадает в июле.

Количество осадков зависит от высоты и экспозиции склонов по отношению к влагонесущим муссонным ветрам, дующим с юго-запада. На побережье областей Ракхайн и Танинтайи за год выпадает в среднем 4600—5100 мм осадков, а на центральной равнине — всего 635 мм. В Ситуэ (Акьяб) среднее годовое количество

осадков достигает 4950 мм, в Минбу, в дождевой тени хребта Ракхайн в Сухом поясе, — лишь 740 мм, в Янгоне — 2510 мм [9].

Рис.1.1 Республика Союз Мьянма Население Мьянмы в 2013 году составляло 51 миллион человек. Страна относится к развивающимся странам с экономикой, основанной на сельскохозяйственном производстве. Более 70% населения страны живет в сельской местности, занимается сельским хозяйством, выращивает рис, пшеницу и.т.д.

1.2 Проблемы электроэнергетики Мьянмы

В Мьянме в 2012 году удельное электропотребление на душу населения составляло всего 166 кВт-ч /год [8]. Это в 20 раз меньше, чем в Китае и в 12 раз меньше, чем в Таиланде. На рис. 1.2 представлены данные об удельном электропотреблении в Мьянме и в соседних развивающихся странах [19].

Рис. 1.2.Удельное электропотребление Мьянмы и соседних стран На рис.1.2 видно, что уровень электропотребления в Мьянме является самым низким в Юго-Восточной Азии.

В Мьянме в 2012 году установленная мощность электростанций составляла 3945 МВт. В табл. 1 представлено распределение установленной мощности по типу электростанций в энергосистеме Мьянмы [20].

Табл.1.1

Распределение установленной мощности по типу электростанций в энергосистеме Мьянмы.

Тип станций ГЭС ГТУ ТЭС итог

Установленная мощность (МВт) 2660 715 119 3495

Доля установленной мощности (%) 76 20 4 100

Централизованным электроснабжением обеспечено, главным образом, население городов, где сосредоточено основное промышленное производство, потребляющее основную часть выработки электроэнергии страны. Удельное

потребление электроэнергии в городах в несколько раз превышает потребление энергии в селах. Однако и население городов не обеспечено 24-х часовым электроснабжением. В сухой сезон, который продолжается с ноября до апреля, в городах, где есть связь с объединенной энергосистемой, электроснабжение происходит не круглосуточно (7 - 8 часов в сутки) из-за того, что гидроэлектростанции работают не на полную мощность.

В Мьянме более 70% населения занимается сельскохозяйственным производством. Население деревень, как правило, не имеет никакой связи с объединенной энергосистемой и обеспечивается электроэнергией от дорогих, но широко доступных бензиновых и дизельных генераторов. Стоимость электричества в деревнях Мьянмы настолько высока по сравнению с доходами, что не все домашние хозяйства могут использовать электричество даже в целях освещения помещений и подключения телевизоров.

Для одного светильника мощностью не более 20 Вт стоимость потребляемой электроэнергии в среднем в деревнях составляет около 1,8 доллара в месяц. Для телевизора мощностью не более 100 Вт средний тариф в деревнях составляет приблизительно 6 долларов в месяц (время их работы 120-150 час/мес). В случае наличия в доме трёх светильников и телевизора тариф на электричество будет равен 11,4 доллара в месяц. Ежегодно владельцы 1 дома в деревне вынуждены платить 136 долларов за потреблённую электроэнергию [7]. В деревнях стоимость 1 кВт. ч в среднем составляет около 0.5 доллара. Это очень дорого для жителей деревень. По последним данным министерства энергетики Мьянмы на февраль 2015 года электроснабжение населения страны составило 34,6 %[25]. Для нормального уровня энергообеспечения страны выработка электроэнергии должна увеличиться не менее, чем в 2 раза. В последние годы темпы роста выработанной электроэнергии составляют 15%, а потребление электроэнергии в стране увеличивается на 12% -15% каждый год [24]. В таблице 1.2 представлены значения выработанной электроэнергии с 2008 по 2012 год в Мьянме. При таких темпах роста потребления

дефицит выработки электроэнергии в Мьянме будет сохраняться до следующего десятилетия.

Выработанная электроэнергия в Мьянме с 2008 по 2012 год Табл. 1.2

Годы 2008/09 2009/10 2010/11 2011/2012 Ежегодный рост (%)

Выработка электроэнергии (миллионы кВт. ч) 6622 6964 7543 10000 14,7

В настоящее время правительство старается сократить дефицит выработки электроэнергии в стране. Для этого строятся новые газогенераторные и гидроэлектростанции. Однако эти меры пригодны для улучшения электроснабжения только в городах, где есть связь с объединенной энергосистемой. Благодаря тому, что в Мьянме имеется высокий потенциал ресурсов солнечной энергии, использование солнечной энергии остаётся в настоящее время одним из лучших решений для удаленных районов, где не удается подключиться к объединенной энергосистеме.

В Мьянме сегодня можно купить солнечную фотоэлектрическую установку, в которую входят солнечный модуль, аккумуляторная батарея и инвертор. В такой ФЭУ один пиковый Ватт мощности обходится всего в 1 ^ 3 доллара в зависимости от качества и производителя СБ. В Мьянме большинство потребителей используют СБ, произведенные в Китае. В деревнях срок окупаемости ФЭУ небольшой, он составляет сегодня 2-3 года, если учесть современную стоимость электроэнергии, получаемой от дизельных генераторов. В результате этого в деревнях Мьянмы, особенно в центральных регионах, автономные потребители, даже имеющие связь с сетью, начали активно использовать солнечную энергию. В настоящее время некоторые международные организации и общественные объединения оказывают помощь в использовании солнечной энергии в некоторых деревнях страны.

Мьянма находится вблизи экватора, и данные экспериментальных измерений прихода солнечной радиации в стране показывают, что среднегодовой приход составляет приблизительно 5 кВт. ч/м в сутки [22]. Это намного выше, чем, например, в странах Евросоюза, где сегодня интенсивно используется солнечная энергия.

В Мьянме весьма перспективно развивать солнечную энергетику. С помощью автономных малых ФЭУ можно обеспечить электроэнергией сельскохозяйственных потребителей (отдельные дома или поселки в целом), учитывая очень высокие тарифы на электроэнергию, полученную от бензиновых или дизельных генераторов. В более далекой перспективе возможно и создание большой солнечной электростанции в Мьянме, учитывая высокую интенсивность прихода солнечной радиации в стране. Недавно правительство Мьянмы и Тайская компания GEP подписали договор о строительстве солнечной фотоэлектрической станции, мощностью 210 МВт, в центре Мьянмы. Цель постройки этой станции -обеспечивать электроэнергией промышленные зоны, находящиеся в центре страны. В перспективе солнечная энергия сможет играть большую роль в топливно -энергетическом комплексе Мьянмы.

1.3 Мировая солнечная энергетика

Преобразование солнечного излучения в электроэнергию может осуществляться двумя основными способами: фототермическим (преобразование световой энергии в тепловую, а затем, при необходимости, в электрическую) и фотоэлектрическим (прямое преобразование световой энергии в электрическую) [54]. По прогнозам европейской ассоциации фотоэлектрической промышленности (EPIA) солнечная энергетика в будущем вытеснит нефть и атомную энергетику. Сегодня в Европе интенсивно используют солнечные фотоэлектрические установки. За 2012 год суммарная мощность действующих во всем мире гелиоэнергетических установок выросла на 31 ГВт, превысив рубеж в 100 ГВт. Сегодня они производят

столько же электричества, сколько 16 крупных угольных или атомных электростанций. Установленная мощность солнечной энергетики в 2012 году показана на рис.1.3. Суммарная мощность действующих в странах ЕС солнечных батарей достигла 70 ГВт (см. рис.1.3). В Италии они обеспечивают уже примерно 7 % потребляемой электроэнергии, в Германии - 6, в Греции - 4, а в Болгарии, Чехии, Бельгии и Испании - по 3 процента. За 2012 год в Евросоюзе были установлены новые фотоэлектрические преобразователи мощностью в 17 ГВт. Более половины этого прироста - 8 ГВт - обеспечила Германия. Для сравнения: суммарная мощность европейской ветровой энергетики за тот же период увеличилась на 12 ГВт, а газовых электростанций - на 5 ГВт. Одновременно из эксплуатации окончательно выводились электростанции, работающие на нефти (3 ГВт) и АЭС (1 ГВт) [8]. Это говорит о том, что в последние годы в странах ЕС интенсивно используется солнечная энергетика, причём из-за географического положения интенсивность солнечной радиации намного меньше по сравнению с Мьянмой, где имеется высокий потенциал ресурсов солнечной энергии.

Рис. 1.3. Установленная мощность солнечной энергетики в 2012 году

В 2012 году Китай и США установили в два раза больше фотоэлектрических преобразователей, чем в 2011 году. В Японии возросла установленная мощность солнечной энергетики на 50 %, а в Индии введенные в строй мощности в 5 раз превысили показатель 2011 года. С большой долей вероятности самый крупный

прирост мощностей произойдет в этом году в Китае, на втором месте окажется Япония, на третьем - США (рис.1.4) [8].

#

Рис. 1.4. Динамика роста установленной мощности ФЭУ (МВт) в странах Азии в 2011 году

Основное условие интенсивного использования солнечной энергии - это относительно низкая себестоимость генерируемой ей электроэнергии. 20 лет назад производство одного киловатт-часа солнечной энергии стоило 1 евро. Сегодня в странах, где высокий потенциал ресурсов солнечной энергии, оно обходится менее чем в 10 евро центов, а в некоторых регионах в 6-7 центов [8].

По словом европейской ассоциации фотоэлектрической промышленности (EPIA) в 2015 году суммарная мощность солнечных энергоустановок на планете по сравнению с 2012 годом увеличится в 2 раза. Мировые цены для СБ в евро за один ватт приведены на рис.1.5. На графике видно, что стоимость электроэнергии, полученной от СБ, в течение 2011- ого года уменьшалась.

Тонкопленочные СБ Тонкопленочные СБ a-.SiZu-.Si

Рис.1.5. Глобальные цены для кристаллических и тонкопленочных СБ за 2011 год

Эти цифры означают, что технический прогресс делает солнечную энергетику всё более рентабельной и доступной для развивающихся стран.

1.4 Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Мъянмы

Мьянма обладает всеми видами возобновляемых источников благодаря географическому положению. Наиболее перспективными для использования являются: гидроэнергетические, солнечные, ветровые и геотермические. Из перечисленных источников только гидроэнергетические ресурсы наиболее исследованы. В центральных и южных равнинных зонах страны перспективно использовать солнечную энергию.

Используются геотермальные ресурсы в виде горячих минеральных источников, которые нашли широкое применение по всей стране. Эти горячие

минеральные источники существуют не только в вулканических районах, но ив невулканических и метаморфических районах, где грунтовые воды нагреваются на глубине и поднимаются через разломы. На сегодняшний день было зарегистрировано 93 горячих источника, которые находятся в штатах Качин, Шан, Мон, Ракхайн, а также в центральной Мьянме и в провинции Танинтайи. На 43 горячих минеральных источниках различными международными институтами и компаниями были сделаны предварительные исследования. С точки зрения использования геотермальной энергии как альтернативного источника энергии необходимы подробные экспериментальные и технико-экономические обоснования.

Мьянма обладает богатыми лесными ресурсами. Около 50,81% (343 767 кв км) общей площади покрыто лесами. Страна обладает большим ресурсом биомассы. Мьянма в настоящее время является аграрной страной, т.к. большинство населения проживает в сельских районах и его главным занятием является земледелие, реже животноводство. В сельских районах энергия добывается с помощью дров, угля и биомассы и идет для приготовления пищи и другие бытовые цели.

Центральная равнина страны находится между двумя параллельными горными хребтами, поэтому преобладающее направление ветра проходит в параллельном направлении хребтов. Также присутствуют сильные прибрежные ветра. Использование энергии ветра находится на самом начальном этапе. Потенциальная энергия ветра в Мьянме составляет около 365,1 млн. кВт. ч в год [27]. Из-за большой первоначальной стоимости использование ветровой энергии осуществляется только в виде экспериментальных и научно-исследовательских работ. Перспективными регионами по использованию энергии ветра могут быть холмистые районы Чин и Шан, прибрежный район и центральная часть страны.

Проливные дожди с тропическим муссоном создают гидроэнергетические ресурсы на всей территории страны. Гидроэнергетический потенциал страны оценивается в более, чем 39,72 ТВт. Выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС) в период 1999-2000 годов составляла около 959.46

млн.кВт.ч (21% от общего объема производства электроэнергии). В течение последних нескольких лет вклад ГЭС в выработку электроэнергии составляет около 35 % от общего объема потребления энергии в стране [10]. В последнее время Министерством разработано 26 проектов малых ГЭС и 9 проектов ГЭС средней мощности (установленные мощности ГЭС от 24 кВт до 5000 кВт). Эти проекты рассчитаны на отдаленные пограничные районы.

По сравнению с установленной мощностью производимая электроэнергия фактически намного меньше. Проблема заключается в том, что гидроэлектростанции не могут работать с полной мощностью из-за малого притока воды, а строительство и эксплуатация крупных гидроэлектростанций негативно влияет на окружающую среду. Кроме того, 50 % производимой электроэнергии теряется из-за технических неисправностей в объединенной системе при передаче. Через 15 лет установленная мощность ГЭС в Мьянме увеличится в 2 раза, так как в настоящий момент почти 19 гидроэлектростанций находятся на стадии строительства.

Мьянма находится недалеко от экватора, поэтому практически целый год солнце освещает всю территорию. Экспериментальные измерения показывают, что солнечная радиация в Мьянме имеет интенсивность более 5 (кВт. ч/м /сутки), в сухой сезон. Потенциал солнечной энергии составляет около 51973,8 ТВт-ч/год в соответствии с [10]. В первую очередь фотоэлектрические системы будут использоваться для электроснабжения отдаленных сел. Сейчас в некоторых районах уже используется солнечная энергия для освещения и перекачки воды. Суммарная установленная мощность фотоэлектрических установок (ФЭУ) составляет всего около 533 кВт. Использование солнечной энергии актуально для удаленных районов Мьянмы.

Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нян Линн Аунг, 2015 год

Литература

1. Ерёменко В.Г., Жирнова Н.Б., Нян Линн Аунг. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С АРСЕНИД-ГАЛЛИЕВОЙ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕЕЙ. Практическая Силовая Электроника, 2012г.,№ 1 (45). - 43 т 46 с.

2. Ерёменко В.Г., Жирнова Н.Б., Нян Линн Аунг. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОТТЕЖДА С СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕЙ. Практическая силовая электроника. № 1 (53) / 2014г.- 12 т 16с.

3. Нян Линн Аунг, В.Г. Ерёменко, Н.Б. Жирнова. Солнечная фотоэлектрическая установка автономного электропитания для бытовых потребителей в индивидуальных хозяйствах. Научно-технический журнал

« Электропитание ». № 3 / 2013г. 21 т 26 с.

4. Нян Линн Аунг, асп.; рук. В.Г. Еременко, д.т.н., проф. (НИУ « МЭИ »). Выбор типа солнечной батареи для бытового электропитания в тропических условиях: XI Международная ежегодная конференция «Возобновляемая и малая энергетика-2014». Москва. УДК 785.78, ББК 45.53 А-99, стр. 68.

5. Нян Линн Аунг, асп.; рук. В.Г. Еременко, д.т.н., проф. (НИУ « МЭИ »). ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ ДЛЯ ТРОПИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ: Двадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспиратов: Тез. докл. В 4 т. Т. 2.: Издательский дом МЭИ, 2014. - 194с.

6. Нян Линн Аунг, асп.; рук. В.Г. Еременко, д.т.н., проф. (НИУ « МЭИ »). МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С АРСЕНИД- ГАЛЛИЕВОЙ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕЕЙ: Аэрокосмические технологии МНТК-2014. УДК 629.78, ББК 39.53 А-99, ISBN 978-57038-3976-8, стр. 41. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2014.

7. Лин Аунг Тет, Малинин Н.К, Шестопалова Т.А. Исследование информационного обеспечения гелиоэнергетических расчетов и ресурсов солнечной энергии Мьянмы // Вестник МЭИ. 2014, №1. 43- 49с.

8. Геро Рютер, Андрей Гурков. Мировая солнечная энергетика: переломный год [Электронный ресурс]/Геро Рютер, Андрей Гурков.

Экономика. - 2013. - Режим доступа:http://dw.de/p/18g0r

9. Большой атлас мира «ГЛОБУС», АЗИЯ. - М.: ООО «Издательство Мир книги», 2006. - 80с.

10. Ей Вин. Исследование эффективности использования солнечной энергии для систем автономного энергоснабжения в Республике Союза Мьянма: дис. ... канд. тех. наук: 05.14.08/ Ей Вин. - М., 2013. - 155 с.

11. Thet Thet Han Yee, Su Su Win, and Nyein Nyein Soe. Solar Energy Potential and Applications in Myanmar [Электронный ресур^/Thet Thet Han Yee, Su Su Win, and Nyein Nyein Soe//International Science Index Vol:2, №6. - 2008. - Режим доступа: waset.org/Publication/12130

12. U Htun Lwin. Weather in Myanmar [Электронный ресурс]/ U Htun Lwin // Department of meteorology Union of Myanmar - 2014. - Режим доступа: http://www.climateandweather.com/weather-in-myanmar-burma

13. Marcelo Gradella Villalva, Jonas Rafael Gazoli, and Ernesto Ruppert Filho. Comprehensive Approach to Modeling and Simulation of Photovoltaic Arrays [Электронный ресурс] / Marcelo Gradella Villalva, Jonas Rafael Gazoli, and Ernesto Ruppert Filho. Brazillian Journal of Power Electronics, vol. 14, no.1, pp. 35-45, 2009 -Режим доступа:

http://www.researchgate.net/publication/224397300 Comprehensive Approach to Model ing and Simulation of Photovoltaic Arrays

14. Энергетические режимы источников энергии космических аппаратов/ учебное пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 1991. - 92 с.

15. Tom Markvart & Luis Castaner. Practical handbook of photovoltaics fundamentals and applications/ Tom Markvart & Luis Castaner. - Oxford: Elsevier Ltd, 2003. - 1015с.

16. Aldo V. Da Rosa. Fundamentals of renewable energy processes/Aldo V. Da Rosa. -London: Elsevier Inc, 2009. - 818 с.

17. Хрусталев, Д.А. Аккумуляторы: учебное пособие для студентов средних и высших учебных заведений/ Д.А/ Хрусталев. - М.: Изумруд, 2003. — 224 с.

18. Wind Power vs Diesel Power vs Solar Power (Comparison)[Электронный ресурс]/ Uprise Energy, LLC. San Diego, CA, USA. - 2012. - Режим доступа: http://upriseenergy.com/blog/2012/9/15/wind-power-vs-diesel-power-vs-solar-power-comparison

19. James P. Electricity production by country[Электронный ресурс]/James P.//CIA World Factbook / Index mundi. - 2012. - Режим доступа: http://www.indexmundi.com/g/r.aspx?t=100&v=79

20. Ей Вин, Виссарионов В.И. Оптимизация параметров системы энергоснабжения с использованием солнечной энергии для автономного потребителя в Мьянме/ Ей Вин, В.И. Виссарионов. - М.: Издательский дом МЭИ/Вестник МЭИ. 2012, No 5, 42 т 49 с.

21. Дьяконов, В.П. Основы применения MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 (Серия « Библиотека профессионала») / В.П. Дьяконов. - М. : СОЛОН- Пресс, 2005. - 800 с.

22. Roberto Bocca, Arthur Hanna, Kunio Senga. New energy architecture:Myanmar [Электронный ресурс]/ Roberto Bocca, Arthur Hanna, Kunio Senga// World economic forum. - June 2012. - Режим доступа: http://www.adb.org/sites/default/files/publication/30265/new-energy-architecture-mya.pdf

23. Robert, L. H. The Geology of Burma (Myanmar):An Annotated Bibliography of Burma's Geology, Geography and Earth Science/ Robert Lee Hadden. - USA: Topographic Engineering Center, September 2008. - 312 с.

24. David Dapice. Electricity Demand and Supply in Myanmar Electricity in Myanmar [Электронный ресурс/David Dapice//HARVARD Kennedy School. - December 2012. -Режим доступа: http://ash.harvard.edu/files/electricitydemand.pdf

25. Аунг Вин Мо, Виссарионов В.И. Оценка ресурсов солнечной энергетики Мьянмы. /Вестник МЭИ. 2010, No1. 32- 34 с.

26. Виссарионов, В.И., Малинин,Н.К., Дерюгина,Г.В., Кузнецова, В.А. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов/ В.И.Виссарионов, Н.К.Малинин, Г.В. Дерюгина, В.А.Кузнецова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 276 c.

27. Зай Я Минт. Исследование энергетических характеристик региональной ветровой энергетики в Республике Союза Мьянма: дис. ... канд. тех. наук: 05.14.08/ Зай Я Минт. - М., 2013. - 214 с.

28. Расчёт электромагнитных элементов источников вторичного электропитания : учебное пособие для вузов / Горский, А.Н., Русин, Ю.С., Иванов, Н.Р.- М.: Радио и связь, 1988. - 176 с.

29. Выбор и расчёт сердечника трансформатора [Электронный ресурс] - 2003. - N 4. - Режим доступа: URL: http://katod-anod.ru/articles/49

30. Шмелёв В.Е., Дюков А.Н. Учебно-исследовательское моделирование однофазного трансформатора с учетом насыщения магнитной цепи и вихревых токов в пластинах [Электронный ресурс] / В.Е.Шмелёв., А.Н.Дюков. Владимирский государственный университет, Владимир. - 2010. - Режим доступа: http://matlab.ru/upload/resources/EDU%20Conf/pp%20680-688%20Shmeliov.pdf

31. Михеев, Г.М., Шевцов, В.М., Иванова, Т.Г. Методы определения индуктивности рассеяния обмоток силового трансформатора [Электронный ресурс] / Журнал ВЕСТНИК ЧУВАШСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, Выпуск № 2 / 2009. - Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/metody-opredeleniya-induktivnosti-rasseyaniya-obmotok-silovogo-transformatora/

32. Копылов, И.П., Клоков, Б.К., Морозкин, В.П. Проектирование электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1993.- 464с.

33. Курзуков, Н.И. Стартерный аккумулятор на автомобиле / Н.И.Курзуков. - М.: Никкель, 2009. - 96 с.

34. Оптимизация устройств автономной энергетики: сборник статей. - Киев: Изд-во Наукова думка, 1978. - 167 с.

35. Хасаев, О.И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты/ О.И. Хасаев. - М.: Наука, 1966. - 175 с.

36. Основы преобразовательной техники: учебник для вузов / Руденко В.С.,Сенько В.И., Чиженко И.М.: - М.: Высшая школа, 1974. - 422 с.

37.Поисковое проектирование устройств силовой электроники (трансформаторно-полупроводниковые устройства): учебное пособие для вузов / Мыцык,Г.С., Берилов, А.В, Михеев, В.В. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 284 с.

38. Готтлиб, И.М. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы/ И.М.Готтлиб. - М.: Постмаркет, 2000. - 552 с.

39. Курзуков, Н.И, Ягнятинский, В.М. Стартерные аккумуляторные батареи/ Н.И.Курзуков., В.М.Ягнятинский. - М.: Никкель, 2011. - 220 с.

40. Химические источники тока: справочник. - М.: Издательский дом МЭИ, 2003. -740 с.

41. Попков, О.З. Физические основы электроники (конспект лекций): учебное пособие / О.З.Попков. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - 100 с.

42. Кашкаров, А.П. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции / А.П.Кашкаров. - М.: ДМК Пресс, 2011. - 144 с.

43. Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии: учебное пособие для вузов / Баранов, Н.Н. - М.: Издательский дом МЭИ, 2012. - 383 с.

44. Нян Линн Аунг, асп.; рук. В.Г. Еременко, д.т.н., проф. (НИУ « МЭИ »). Система электропитания коттеджа с солнечной батареей. Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика: Девятнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 2.: Издательский дом МЭИ, 2013. 195 с.

45. Нян Линн Аунг, асп.; рук. В.Г. Еременко, д.т.н., проф. (НИУ « МЭИ »). Солнечная батарея и аккумулятор для системы автономного электропитания: Двадцать первая международная научно - техническая конференция студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 2.: Издательский дом МЭИ, 2015, стр. 153.

46. Кастров М.Ю. Однокаскадный понижающий - повышающий инвертор. Практическая силовая электроника № (32) / М.Ю. Кастров. 2008. - 4-10с.

47. Малышков Г.М., Крючков В.В., Соловьев И.Н., Карзов Б.Н. Синус синусоидальная широтно-импульсная модуляция. Практическая силовая электроника № (32) / Г.М. Малышков, В.В. Крючков, И.Н. Соловьев, Б.Н. Карзов. 2008. - 11-14с.

48. Шевцов ДА., Maнбeкoв Д.Р. Aнaлиз несимметричных режимов перемагничивания сердечника трансформатора в двухтактных преобразователях с дросселем переменного тока в первичной цепи. Практическая силовая электроника № (32) / ДА. Шевцов, Д. Р Ыанбеков. 2008. - 46-47с.

49. Брылина O.Г. Mнoгoзoнныe регуляторы с различными законами широтно- и частотно-широтно-импульсной модуляции. Практическая силовая электроника №2 (54) / OX. Брылина. 2014. - 36-40с.

50. Чудесников M.A. Meтoдикa выбора параметров фильтра нижних частот для инвертора. Практическая силовая электроника №30/ M.A. Чудесников. 2008.- 18-20с.

51. Буре И.Г., Буре A^., Xeвсуриaни KM., Армеева Д.Р. Oптимизaция параметров пассивных элементов силовых гибридных фильтров. Практическая силовая электроника №43/ И.Г. Буре, A^. Буре, KM. Xeвсуриaни, Д.Р. Армеева. 2011.- 10-13с.

52. ПЗСТ трансформаторное оборудование [Электронный ресурс]. OOO «Псковский Завод Силовых Tрaнсфoрмaтoрoв» - Режим доступа: URL: www.PZST.ru

53. Фоченков Эдуард. Программы расчёта моточных изделий в импульсных преобразователях.

54. Белгородский институт альтернативной энергетики [Электронный ресурс].-Режим доступа: http://www.altenergo-nii.ru

55. Душкин КД., Moнaкoв B.K., Старшинов B.A. Рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации зданий при применении

устройств защитного отключения/ КД. Душкин, B.K Moнaкoв, B.A Старшинов. -M.: Издательство MЭИ, 2001. 120с.

56. Prof. Devang Khakhar. The National Centre for Photovoltaic Research and Education\Jawaharlal Nehru National Solar Mission of the Government of India [Электронный ресур^/Devang Khakhar//NCPRE. - December 2013. - Режим дoстvпa:http://www.ncpre.iitb.ac.in/pages/current_activities_solar_pv_systems_modules.h tml#pe

ПреложениеП. 1

Параметры диода, используемого при проектировании инвертора ФЭУ.

122NQ030 International

Bulletin PD-2.274 rev. В 03/01 ШК Rectifier

Voltage Ratings

Part number 122NQ030

VR Max. DC Reverse Voltage (V) 30

VRWv1 Max. Working Peak Reverse Voltage (V)

Absolute Maximum Ratings

Parameters 122NQ Units Conditions

lF(AV) Max.AverageForwardCurrent * See Fig. 5 120 A 50%dutycyde@Tc = 110° C, rectangularwavefbrm

lpsM Max.PeakOneCycleNon-Repetitive SurgeCurrent*SeeFig.7 22,500 A 5ps Sineor3ps Rect.pulse Following any rated load condition and with ratedVRRMapplied

2400 10msSineor6ms Rect. pulse

Едз Non-RepetitiveAvalancheEnergy 54 mJ Tj = 25°C, 1дз= 12Amps, L = 0.75mH

1др RepetitiveAvalancheCurrent 12 A Currentdecayinglinearlytozeroin 1 psec Frequency limitedby Tjmax.VA = 1.5xVR typical

Electrical Specifications

Parameters 122NQ Units Conditions

VFM Max. Forward Voltage Drop (1) * See Fig. 1 0.49 V @ 120A TJ= 25 °C

0.59 V @240A

0.41 V @ 120A TJ = 125°C

0.54 V @240A

lRM Max. Reverse Leakage Current (1) 4 See Fig. 2 10 mA TJ= 25 X VR = rated VR

560 mA TJ = 125°C

C^ Max. Junction Capacitance 7400 PF VR = 5Vdc, (test signal range 100Khz to 1Mhz) 25 °C

Ls Typical Series Inductance 7.0 nH From top of terminal hole to mounting plane

dv/dt Max. Voltage Rate of Change (RatedVR) 10,000 V/ps

(1) Pulse Width < 300|js, Duty Cycle < 2% Thermal-Mechanical Specifications

Parameters 122NQ Units Conditions

Tj Max. JunctionTemperature Range -55to150 °C

Ts(g Max.StorageTemperatureRange -55to150 °C

R(hJC Max.Thermal ResistanceJunction toCase 0.40 °C№i DCoperation 'See Fig.4

Rthcs TypicalThermal Resistance, Caseto Heatsink 0.15 °C№ Mounting surface, smooth andgreased

wt ApproximateWeight 25.6(0.9) g(oz.)

T MountingTorque Min. Max. 40(35) 58(50) Kg-cm (Ibf-in) Non-lubricatedthreads

TerminalTorque Min. Max. 58(50) 86(75)

CaseStyle HALF PAK Module

Параметры транзистора, используемого при проектировании инвертора ФЭУ.

International TOR Rectifier

AUTOMOTIVE GRADE

Features

• Advanced Process Technology

• Ultra Low On-Resistance

• 175°C Operating Temperature

• Fast Switching

• Repetitive Avalanche Allowed up to Tjmax

• Lead-Free, RoHS Compliant

• Automotive Qualified *

Description

Specifically designed for Automotive applications, this HEXFET® Power MOSFET utilizes the latest processing techniques to achieve extremely low on-reslstance per silicon area, Additional features of this design are a 175°G junction operating temperature, fast switching speed and improved repetitive avalanche rating . These features combine to make this design an extremely efficient and reliable device for use in Automotive applications and a wide variety of other applications.

PD - 974S2

AUIRF1324

HEXFET® Power MOSFET

VDSS 24V

^DS^on) tyPmax. 1.2mQ

1.5mQ

'd (Silicon Limited) 353АФ

(Package Limited) 195 A

'nS

TO-220AB AUIRF1324

G D S

Gate Drain Source

Absolute Maximum Ratings

Stresses beyond those listed under "Absolute Maximum Ratings" may causa permanent damage to the device. These are stress ratings only; and functional operation of the device at these or any other com ri^n/mgyond those Indicated in the specifications is not Implied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may^ifectitewie reliability. The thermal resistance and power dissipation ratings are measured under board mounted and still air conditions. Ambient temperatu jS(TA) Is 25°C, unless otherwise specified.

Symbol Parameter Max. Units

lD О Tc = 253C Continuous Drain Current, MjBBKlV (Silicon Limited) 353 Ф A

lD ® Tc = 1 00°C Continuous Drain Current, 10V (Silicon Limited) 24Э Ф

lD @ Tc = 25QC Continuous Drain Current, VGa @ 10V (Package Limited) 195

'dm Pulsed Drain Current ® 1412

PD @TG= 25UC Maximum Power Dissipation 300 W

Linear Derating Factor 2.0 w/°c

VGS Gate-to-Source Voltage ± 20 V

Eas Single Pulse Avalancha Energy (Thermally Limited) ® 270 mJ

Ur Avalanche Current © See Fig. 14, 15, 22a, 22b A

Ear Rep?fitlve Avalanche Energy <J> mJ

dv/dt Peak Diode Recovery © 0.46 V/ns

Tj Operating Junction and Storage Temperature Range -55 to + 175 °C

Soldering Temperature, for 10 seconds (1.6mm from case) 300

Mounting torque, 6-32 or M3 screw 10lb'in {1.1 N-m)

Thermal Resistance

Symbol Parameter Typ. Max. Units

Reue Junction-to-Case ® — 0.50 DC/W

Raes Case-to-SInk, Flat Greased Surface 0.50 -

Poja Junction-to-Amblent - 62

HEXFET® is a registered trademark of International Rectifier, Qualification standar da can be found at http://www.irf.com/

Приложение П.3

Механические параметры гелевой аккумуляторной батареи, используемой в данной ФЭУ.

Приложение П.4

Электрические параметры гелевой аккумуляторной батареи, используемой в данной ФЭУ.

Фотоэлектрический модуль на основе монокристаллического кремния PSM4 150W Применение

• Электрификация сельского хозяйства

• Домашние солнечные системы

• Насосные водяные станции

• Системы телекоммуникации

• Строительство

• Сетевые системы

Конструкция

• Окрашенная алюминиевая рама 38 мм

• 72 монокристаллических солнечных элементов последовательно

• Стекло марки M1 закаленное

• Герметизация метилметакрилат, PET

• Соединительная коробка с защитой IP65 TYCO

• Напряжение в системе до 600В

• Для удобства установки в раме предусмотрено 4 отверстия O5.5 мм

• Для уменьшения потерь при затенении в соединительной коробке установлено 3 диода

Посмотреть в *.pdf

Стандарты качества

• Разработан с учетом требований стандарта 1ЕС 61215

• Каждый модуль подвергается индивидуальной проверке и тестированиюЭлектрические параметры

PSM4-150 PSM4-135* PSM4-120

Максимальная мощность Pmp, Вт 150 135 120

Напряжение при макс. мощности Ump, В 34

Ток при макс. мощности Imp, A 4.2 3.7 3.1

Напряжение х.х. Uoc, В 43.2

Ток к.з. Isc, A 4.4 3.8 3.3

Напряжение в системе В 600

ШСТ 0C 45

КПД ФЭП >=14.6% 13.2...14.6% 11.3.13.2%

Допуск ±10%

* Зависит от КПД солнечных элементов;

При производстве Р8М4-135 используются солнечные элементы с более низким КПД.

Стандартные условия тестирования (ЭТО):

• Мощность освещения 1000Вт * м спектр

• АМ 1,5 температура 250С.

Температура в освещаемом модуле повышается пропорционально мощности освещения.

На рисунке показаны вольтамперные характеристики при реальной температуре модуля в зависимости от освещения и температуре окружающего воздуха 250С

1000 W/M? ijj rt-iiTC STC

soo n"/W

ijow \

500 Wfrit \ \

74W 41T 1 \

200 ffW \ \

2SW 31 "t \

О 10 20 S0 40

Vortag е, V

Механические параметры

Общая площадь 1.28 m2

Масса 19 kg

Лицевая поверхность Стекло марки M1 (4мм)

Тыльная поверхность PET пленка 0.1 мм

Герметизация модуля метилметакрилат

Герметизация края Силикон

Рама Окрашенный алюминий

Соединит. коробка Герметичная IP65 TYCO

Количество элементов 72

Тип Монокристаллические 125 мм псевдоквадрат, фото-чувствительная тыльная сторона

Влажность до 100%

Температура воздуха -40...600C

Размер 1600x800x38

Градостойкость 40 mm hailstones/speed 15 m/s

Aw

I i Y rs Ь к о о :

V

у Y Т

■■■ С > < <

> > у — У у {> т <> о о о о < <

Л > у V <

л

я

|

i

Электрические параметры солнечных элементов

H ж 8 5 H a b h —i 5 Й il — * 1- X Е = Н f * j а ■ 1 < & S $ S 5 it s * а * я И И i < Е £ * 1 рН | Pi 8 И 1 1 § «

ФЭП 103/135 135 13,5 от 141 до 145 от 2,96 до 3,63 0,58 от 2,81 до 3,38 041

140 14 от 146 до 1.51 or 3,08 до 3,82 0.59 ог 2.93 до 3.57 041

145 14.5 от 1.51 до 1.55 от 3.19 до 3.96 0.59 от 3.03 до 3.68 0.41

150 15 от 1.56 до 1.61 от 3.19 до 4.01 0.59 от 3,12 до 3.74 042

ФЭП 125.'150 135 13.5 от 2.00 до 2.06 от 421 до 5,15 0,58 ог 3.99 до 4.80 041

140 14 от 2.07 до 2.14 от 4.37 до 5.43 0.59 от 4, 16 до 5.08 041

145 14,5 от 2,15 до 220 от 4.53 д о 5.62 0,59 от 4,30 до 522 041

150 15 от 221 до 229 от 4,68 до 5.70 0.59 от 440 до 5.32 042

Приложение П.7

Модельное описание солнечной батареи в программе Matlab.

Ниже приведён пример вычислительного сценария MATLAB, задающего параметры моделируемой солнечной батареи. После выполнения сценария в рабочей области MATLAB будут храниться соответствующие переменные, значения которых будут использоваться моделью Simulink.

%Constants for volt-ampere characteristics

q=1.6*10A-19;T=300;k=1.38*10A-23; %Input power density (W/mA2) Pin=1000/10A4;

%Indeed to enter open circuit voltage

%and short circuit current of solar cell

Uoc=input('Enter open circuit voltage(B): ');

Ipv=input('Enter short circuit current(mA): ');

%Calculation of diode dark current

%Uoc=0.887;Ipv=19.4e-3;

Io=Ipv/(exp((q*Uoc)/(k*T))-1);

%Volt-ampere characteristic with the funcion

%of Is (0 to Ipv)

Is=0:0.0000001:Ipv;

U=(k*T/q)*log(((Ipv-Is)/Io)+1);

%Output power of solar cell

P=(U',*Is');

%Finding at maximum power point (pmax),(iopt),u(opt) Pmax=max(P);Iopt=Is(P==Pmax);Uopt=U(P==Pmax); %Current coefficient and voltage coefficient

Ku=Uopt/Uoc;Ki=Iopt/Ipv; %Calculation of fill factor (FF) FF=(Iopt*Uopt)/(Ipv*Uoc); %Calculation of coefficient(%) coefficient=((Uoc*Ipv*FF)/Pin)*100; %Calculation of three point Uvd=0.1 ;

U3=Uoc-(Ipv/Iopt)*(Uoc-Uopt)-Uvd; r3=(Uoc-Uopt)/Iopt; % Display values

fprintf('Pmax(W) =%5.5f\n',Pmax);

fprintf('Uoc(V) =%5.5f\n',Uoc);

fprintf('Uopt(V) =%5,5f\n',Uopt);

fprintf('Ipv(A) =%5.5f\n',Ipv);

fprintf('Iopt(A) =%5,5f\n',Iopt);

fprintf('Current coefficient Ki=%5.3f\n',Ki);

fprintf('Voltage coefficient Ku=%5.3f\n',Ku);

fprintf('The value of FF=%5.3f\n',FF);

fprintf('Efficiency(1000(W/mA2))=%5.3f\n',coefficient);

fprintf('By algorithm U3=%5.3f\n',U3);

fprintf('By algorithm r3=%5.3f\n',r3);

fprintf('By algorithm Uvd=%5.3f\n',Uvd);

%Solar module

Urequire=input('Enter the amount of require voltage for solar module: ');

Irequire=input('Enter the aumount of require current for solar module: ');

%Urequire=12;Irequire=5;

Nsm=fix(Urequire/Uopt);

Npm=fix(Irequire/Iopt);

Uocm=U,*Nsm;Ism=Is.*Npm;

Pm=Uocm.*Ism;

%Finding at maximum power point for solar modules (pmax),(iopt),u(opt) Pmaxm=max(Pm);Ioptm=Ism(Pm==Pmaxm);Uoptm=Uocm(Pm==Pmaxm); figure(1)

subplot(2,2,2);plot(Ism,Uocm,'r','LineWidth',1.5);grid;xlabel('Current (A)');ylabel('Voltage (V)');

text(Ioptm,Uoptm,' \leftarrow Uoptm:Ioptm','FontSize',11); title(' Solar module I-V curves',... 'FontWeight','bold');

x2=max(Ism)*1.4;y2=max(Uocm)*1.1;set(gca,'xtick',0:(fix(x2/10)):x2);set(gca,'ytick',0 : (y2/10) :y2);

xlim([0 max(Ism)*1.4]);ylim([0 max(Uocm)*1.1]); subplot(2,2,4);plot(Uocm,Pm,'blue','LineWidth',1.5);grid;xlabel('Voltage (V)');ylabel('Power (W)');

text(Uoptm,Pmaxm,' \leftarrow Poptm','FontSize',11); title('Solar module P-V curves',... 'FontWeight','bold');

x3=max(Uocm)*1.3;y3=max(Pm)*1.1;set(gca, 'xtick',0: (fix(x3/10)) :x3);set(gca, 'ytick',0: (fix(y3/10)):y3);

xlim([0 max(Uocm)*1.3]);ylim([0 max(Pm)*1.1]) %Plotting volt-ampere characteristics

subplot(2,2,[1 3]);hlines=plot(U,P,U,Is,'r','LineWidth',1.5);grid text(Uopt,Pmax,' \leftarrow Pmax','FontSize',11); text(Uopt,Iopt,' \leftarrow Uopt:Iopt','FontSize',11); xlabel('Voltage (V)');ylabel('Power(W):Current (A)'); title('Adjusted P-V & I-V curves',... 'FontWeight','bold'); %x nae y nae axis twe ko a sate sate lot ya aung lot htar dar x1=Uoc*1.1;y1=Ipv*1,1;set(gca, 'xtick',0: (x1/10) :x1);grid;set(gca, 'ytick',0: (y1/10) :y1 );grid

xlim([0 Uoc*1.1]);ylim([0 Ipv*1.1]);

% Set DisplayNames for the lines for use by the legend set(hlines(1),'Displayname','Power Curve') set(hlines(2),'Displayname','Voltage-ampere Curve') % Center a legend at the top of the graph legend('Location','South')

%Current coefficient and voltage coefficient for module Kum=Uoptm/max(Uocm);Kim=Ioptm/max(Ism); %Calculation of fill factor (FF) for module FFm=(Ioptm*Uoptm)/(max(Ism)*max(Uocm)); %To calculate Pinm totalcell=Nsm*Npm; Pinm=totalcell*Pin;

%Calculation of coefficient(%) for module coefficient_m=((max(Uocm)*(max(Ism))*FFm)/Pinm)*100; %area of modules (mA2) area=totalcell/10A4;

%Calculation of three point for module Uvdm=0.1;

U3m=max(Uocm)-((max(Ism))/Ioptm)*(max(Uocm)-Uoptm)-Uvd; r3m=(max(Uocm)-Uoptm)/Ioptm; %to display results

fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf

'Pmax(W) =%5.5f\n',Pmaxm); 'Uocm(V) =%5.5f\n',max(Uocm)); 'Uoptm(V) =%5.5f\n',Uoptm); 'Ipvm(A) =%5.5f\n',max(Ism)); 'Ioptm(A) =%5.5f\n',Ioptm); 'The amount of series cells Nsm=%5. 'The amount of parallel cells Npm=%5. 'The amount of total cells Ntotal=%5. 'The area of modules area (mA2)=%5. 'Current coefficient Ki=%5.

'Voltage coefficient Ku=%5.

'The value of FF_m=%5.

'Efficiency(1000(W/mA2)) =%5.

'By algorithm U3_m=%5.3f\n',U3m); 'By algorithm r3_m=%5.3f\n',r3m); 'By algorithm Uvd_m=%5.3f\n',Uvdm);

0f\n',Nsm);

0f\n',Npm);

0f\n',totalcell);

2f\n',area);

3f\n',Kim);

3f\n',Kum);

3f\n',FFm);

3f\n',coefficient_m);

Моделирование солнечного элемента в программе 81ши11пк

Рис. 5.35 Разработанная схема моделирования СБ в области SimPowerSystems

Рис. 5.36 Моделирование СБ, с использованием постоянного источника питания в качестве солнечного элемента в области SimPowerSystems

Характеристики инвертора для ФЭУ

N

â 'III ^ 1HV Ш I

Е R С Y

The MS Series Pure Sine Wave Inverter / Charger

MODEL NUMBERS

■ MS2000

■ MS2000-15B

■ MS2000-20B

■ MS2012

■ MS.tti245B

■ MS2012-k)B

■ MS2024

■ MS 2812

■ MS4Q24 (sedesstackablej

AVAILABLE FOR

■ Renewable Energy Systems

Qff-grid Power Back-up Power

■ Marine Systems

■ RV Systems

AVAILABLE ACCESSORIES

■ AGS

■ Battery Monitor Kit

■ Conduit Box

■ DC Load Disconnect

■ Fuse Blocks

■ MagWeb-

■ Remote - ME-ARC

■ Remote - ME-RC

■ Remote Switch Adapter

■ Series Stacking Interface (MS4024 Only)

■ Small Battery Combiner

Tile \H Series Inverter/Charger from Magnum Energy - a pure sine wave inverter designed specifically for the most demanding mobile; back-up, and off-grid applications. The MS Series is powerful, easy-to-use, and best of all, cost effective.

Power Factor Corrected (PFC) Charger: Our PFGcharger is built info all of our inverter / chargers. It uses less energy from a generator than a standard charger - using 25-30% less AC current than standard chargers.

Safe and reUable: The MS2000, MS2012, MS2812, and MS4S24 are ETL Listed to the stringent requirements of UL/cUL 458 for mobile use and the MS2012, MS2812, antj MS4024 are 1.11. Listed UL 1741 and CSAC22.2#107.1 01 for renewable ftte-rgy installations. All models also meet KKK-A-1822E standards for emergency vehicle use.

Easy-to-iustall: Install the MS Series in four easy steps: simply connect the inverter's output to your distribution circuits or electrical panel, connect your utility power cable to the inverter's easy-torteach terminal blocte eonnect the batteries, and switch on the power.

The Powerful Difference

Features:

Pure sine wave: Power your T.V.s, stereos, plasma screens, and other sensitiva,electronics without worry. The pure sine wave: inverter and power factor corrected, charger provide clean, h'liable inverter powei with low tcital harmonic distortion i till); of less than 5%.

Choices: The MSSeriesicomes in 12 and 24 volt configurations, allowing you to choSse the model that is right for you.

Versatile mounting: Mount the: MS Series on a shelf, bulkhead, or even upsid&down.

Lightweight: The lightweight aluminum base and coyer also provides nois9;|eduction and corrosion resistance.

Multiple ports: The MS

Series provides multiple ports, including an RS485 communication port for network expansion, and a remote port.

Accessible design: Thegxtra large AC access cover with terminal screw biaefe and 36QC DC connection terminals with covers make this inverter more accessible when it needs to In'.

Convenient switches:

The MS Series comes with an on/ ;off inverter-mounted, switch with an .>asy tos haul l.l l) indicator;

Expanded transfer relay:

60 Amp transfer service is available on all moijsfs except MS2000, which is 30 Amp only.

Buy with ease:

The MS Series is backed by a three-year (36-month) limited warranty, and a five-year limited warranty when installed on an MMP or MP system.

NEW WARRANTY!

Three-year warranty standard. Five-year warranty if installed on an MP or MMP panel.

Характеристики инвертора для ФЭУ с мощностью 2000 Вт.

N

MS Series Specifications

Inverter Specifications

Input battery voltage range 9-17 VDC 9-17VDC 18- 34 VDC 9-17VDC 18- 34 VDC

Nominal AC output voltage 120 VAC ± 5% 120 VAC ± 5% 120 VAC ± 5% 120 VAC ± 5% 120 VAC ± 5%

Output frequency and accuracy 60 Hz ± 0.1 Hz 60 Hz ± 0.1 Hz 60 Hz ± 0.1 Hz 60 Hz ± 0.1 Hz 60 Hz ± 0.1 Hz

Total Harmonic Distortion (THD) <5% <5% <5% <5% <5%

1 msec surge current (amps AC) 50 50 75 70 120

100 msec surge current (amps AC) 33 33 37 40 72

5 sec surge power (real watts) 3300 3300 2850 3900 5800

30 sec surge power (real watts) 3100 3100 2750 3800 5400

5 min surge power (real watts) 2800 2800 2700 3200 4900

30 min surge power (real watts) 2200 2200 2200 3000 4500

Continuous power output at 25° C 2000 VA 2000 VA 2000 VA 2800 VA 4000 VA

Maximum continuous input current 266 ADC 266 ADC 133 ADC 373 ADC 266 ADC

Inverter efficiency (peak) 89% 89% 86% 88% 87%

Transfer time 16m sees 16m sees 16m sees 16m sees 16m sees

Search mode (typical) 5 watts 7 watts 7 watts 7 watts 7 watts

No load (120VAC output, typical) 25 watts 25 watts 25 watts 30 watts 25 watts

Waveform Pure Sine Wave Pure Sine Wave Pure Sine Wave Pure Sine Wave Pure Sine Wave

Charger Specifications

Continuous output at 25° C 100 ADC 100 ADC 60 ADC 125 ADC 105 ADC

Charger efficiency 85% 85% 85% 85% 85%

Power factor > .95 > .95 > .95 > .95 > .95

Input current at rated output (ACamps) 15 15 7.9 18 29

General Features and Capabilities

Transfer relay capability MS2000: 30 A single input MS2012, MS2812, MS4024: 2 legs at 30 A for 120V/30A or 240 V/60 A service

Five stage charging capability Bulk, Absorb, Float, Equalize (requires remote), and Battery Saver™

Battery temperature compensation Yes, 15 ft Battery Temp Sensor standard

Internal cooling 0 to 120 cfm variable speed drive using dual 92mm brushless DC fans

Overcurrent protection Yes, with two overlapping circuits

Overtemperatureprotection Yes on transformer, MOSFETS, and battery

Conformai coating on FCB's for corrosion protection Yes

Fbwder coated chassis & top for corrosion protection Yes

Stainless steel fasteners for corrosion protection Yes

Dual AC branch rated output breakers Optional on the MS2000 and MS2012 - AC breakers in 15 or 20 amp ratings

Listings MS2000: ETL Listed to UL/cUL 458, CSA C22.2 #1071-01, meets KKK-A-1822E standard/MS2012, MS2812, MS4024: ETL Listed to UL/cUL 458, UL 1741, CSA C22.2 #107.1-01, meets KKK-A-1822Estandard / MS2024: NA

Warranty Three years (five years when installed on MMPor MP system)

Environmental Specifications

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.