Моделирование солнечной электростанции с учётом изменения параметров окружающей среды

Аннотация

Подробно описан подход для моделирования режимных параметров фотоэлектрических преобразователей с учётом изменения природно-климатических условий. Представлен обзор часто используемых подходов при моделировании фотоэлектрических преобразователей в задачах оптимизации состава оборудования. На основании базовых положений системных энергетических исследований был сформирован ряд требований к предлагаемому подходу. Описан алгоритм расчёта режимных параметров фотоэлектрических преобразователей таких, как выходные ток, напряжение, активная мощность, КПД и рабочая температура. При расчёте рабочей температуры преобразователя используются корреляционные коэффициенты Koehl, позволяющие учесть дополнительное охлаждение за счёт ветрового потока на поверхности земли. Также в работе представлены численные значения необходимых для моделирования коэффициентов.

В качестве примера был выбран посёлок Иннялы (Республика Якутия, Ленский район), в котором до 2022 г. планируется строительство солнечной электростанции мощностью 40 кВт. Для рассматриваемой территории выполнено формирование массива данных типичного метеорологического года с использованием программно-вычислительного комплекса «Локальный анализ параметров окружающей среды и солнечной радиации», разработанного в ИСЭМ СО РАН. При формировании типичного метеорологического года использовались ретроспективные природно-климатические данные формата FM_12 Synop с ближайшей метеостанции.

Результаты моделирования показали адекватность предлагаемого подхода. Например, при изменении уровня солнечной радиации существенно изменяются выходные ток и активная мощность, в то время как напряжение практически не меняется. При этом уменьшение рабочей температуры фотоэлектрического преобразователя увеличивает КПД и напряжение соответственно. Характер смоделированных режимных параметров совпадает с реальными данными, полученными Австралийским центром солнечной энергии на электростанции в г. Алис-Спрингс. Предложенный подход может использоваться в задачах оптимизации состава оборудования, балансовой надёжности, расчёта экономической эффективности и других системных энергетических исследованиях.