ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МИКРОМОЩНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Abstract

Актуальность. Изменения геополитики и конъюнктуры мировых энергетических рынков всё больше и больше оказывают влияние на мировую экономику, вынуждая не только совершенствовать энергетические технологии, но и определять приоритеты государства в области энергетической политики. Такими приоритетами являются увеличение генерации от новых видов возобновляемых источников энергии и быстрое развитие соответствующих технологий, которые, в свою очередь, обеспечивают удешевление производств. Вместе с этим известно, что повысить надежность энергосистемы и одновременно увеличить производство электроэнергии можно за счет распределённой энергетики, основой которой является, в том числе, и микрогенерация от солнечных электростанций. В этой связи необходимы дополнительные исследования по адаптации существующих методик расчета фотоэлектрических систем к их использованию при разработке и построении маломощных солнечных электростанций. Актуальность обусловлена еще и тем, что необходимо создать максимально эффективную и недорогую систему преобразования солнечной энергии в электрическую, которая бы соответствовала любым заданным техническим требованиям, была надежной и простой в эксплуатации. Цель: разработать эффективную фотоэлектрическую систему и создать недорогую микромощную солнечную электростанцию с заранее заданными параметрами и техническими характеристиками для дальнейших экспериментальных исследований. Методы. При выполнении расчетов и исследовании основных режимов работы и элементов конструкции фотоэлектрических систем использовались результаты многочисленных научных исследований, в том числе и прикладных, и имеющийся на сегодняшний день опыт в области солнечной энергетики, который был получен при выполнении некоторых теоретических и экспериментальных работ. При разработке и моделировании электронных схем использовались многофункциональные системы DipTrace и EasyEDA. Результаты. Обоснована целесообразность применения более простых методик определения вероятной или фактической инсоляции с использованием программного обеспечения PVsyst, и погрешностью расчетов за один год не более 10 %. Разработаны: 1) технология для экспериментального производства фотоэлектрических модулей заданных геометрических размеров и номинальной мощности; 2) надежная за счет актуаторов система управления двухосным солнечным трекером, повышающая эффективность фотоэлектрических систем в широтах Западной и Юго-Западной Сибири; 3) структурная схема управления микромощной солнечной электростанцией; 4) электронные схемы солнечного контроллера MPPT, преобразователя DC-DC, инвертора DC-AC и главного управляющего блока на основе микроконтроллера ATmega326.