Выбор параметров и анализ эффективности применения систем слежения за Солнцем

Abstract

Актуальность. Эффективным способом повышения производительности фотоэлектрических станций является применение систем слежения за положением Солнца. Ярко-выраженная зависимость величины солнечного излучения, поступающего на приемную поверхность солнечных батарей, от географического положения электростанции и климатических условий обуславливает значительные различия в характеристиках солнечной радиации для разных регионов России. Соответственно, существенно могут различаться и параметры следящих систем, обеспечивающих максимальную производительность солнечной электростанции. Опыт практического применения солнечных трекеров в России небольшой, и актуальной является задача выбора параметров следящей системы, обеспечивающих максимальную технико-экономическую эффективность фотоэлектрической станции в заданном районе ее эксплуатации. Цель исследования: выбор параметров и оценка эффективности применения солнечных систем слежения в высоких северных широтах Методы исследования: математическое и компьютерное моделирование с использованием программной среды MatLab/Simulink. Результаты. Рассмотрена классификация и основные компоненты солнечных следящих систем, выполнен анализ их основных технических характеристик. Даны рекомендации по выбору параметров следящих систем для эксплуатации в высоких северных широтах. Разработана имитационная модель фотоэлектрической станции с системой слежения за положением Солнца, обеспечивающая моделирование ее энергетических характеристик с учетом реальных условий эксплуатации. Рассмотрен практический пример выбора параметров и оценки эффективности применения солнечных систем слежения для фотоэлектрической станции, территориально расположенной в г. Томске.

Relevance. Solar tracking systems are the effective way to increase the efficiency of photovoltaic plants. The obvious dependence of the amount of solar radiation arriving at the surface of solar panels on geographic location of the photovoltaic plant and climatic conditions shows significant differences in the characteristics of solar radiation for different regions of Russia. Thus, the parameters of tracking systems that provide the maximum efficiency of solar power plants can vary significantly. So far, solar tracking systems have not been widespread in Russia. Therefore, choosing the parameters of tracking systems is crucial to ensure the maximum technical and economic efficiency of photovoltaic stations in a given area. The aim of the study is to choose the parameters and analyze the efficiency of solar tracking systems in high northern latitudes. Research methods: mathematical and computer modeling using the MatLab/Simulink software environment. Results. The paper considers classification and main components of solar tracking systems; their main technical characteristics are analyzed. The authors give the recommendations for choosing the parameters of a tracking system to provide its proper operation in high northern latitudes. A simulation model of the photovoltaic station with a solar tracking system was developed to enable modeling of its energy characteristics with respect to actual operating conditions. The paper provides a practical example of choosing the parameters and evaluating the efficiency of solar tracking systems for photovoltaic station located in Tomsk. The results of the study can be of value to a wide range of specialists dealing with the design and operation of photovoltaic plants.