Способы Расчеты и Калибровки автономных фотоэлектрический установок. Часть 2

1 2

---

Глава II: Расчеты и Калибровки Автономных фотоэлектрических установок

II.1. Введение

В этой главе мы проведем аналитические расчеты автономной фотоэлектрической электростанции и представим результаты моделирования электростанции с помощью программного обеспечения PVSYST. Затем интерпретируются результаты моделирования.

II.2. Идентификация сайта

Мы предлагаем вам заправить префектурный регион боке . Наш сайт находится в камсаре на дороге Камсар-боке. Фотоэлектрическая установка должна быть установлена на земле. Поэтому площадь, занимаемая нашим полем, будет считаться наиболее важным параметром при калибровке. мы получили земные координаты нашего участка :
Широта : 10°39’ Северной
Долгота: 14°37’ восток
На высоте 5 м
Программного обеспечения PVSYST найдено значение: Albedo: 0, 2

II.3. Оценка энергетической потребности сайта

Чтобы рассчитать нагрузку на дом, мы возьмем ситуацию дома, для расчета нагрузки

Расположение дома

 

Таблица II.1: ежедневное потребление электрических нагрузок

 

Общая мощность дома составляет 2650 Вт.

Ежедневное потребление энергии в доме составляет 7600 ВТ / день.

 

II.4. Исследование случая а: исследование дома, работающего  на одном поле

• Особенности панели солнечных для использования для установки

Электрические характеристики используемых панелей солнечных батарей, которые относятся к программному обеспечению PVSYST :

Модель Yingli_YL220P_29b. PAN :

Мощность максимальная: Pmax= 220W.

Максимальное напряжение тока: Umax= 24V.

Максимальный ток : Imax= 9,16 А.

Ток короткого замыкания Icc= 9,75 А.

II.4.1.а. Расчет количества панелей

 

• Пиковая мощность установки

Пиковая мощность устанавливаемых панелей зависит от иррадиации места установки.. Ее вычисляют в

применяя следующую формулу :

P_п=

 

P_п — Пиковая мощность W. Крит

— энергия произведенная в день (Вт.ч)

— среднегодовое ежедневное иррадиация кВт.ч/m² в день

Относительно среднего облучение во Франции и в летний период (что соответствует использованиюю эта установка)

= 5 кВтч/м².день

— :Корректирующий коэффициент, этот коэффициент учитывает :

* Неопределенность погоды.

* Неизмененный наклон модулей в зависимости от сезона.

• От точки работы модулей.

* Средняя эффективность заряда / разряда батареи (90%).

• Эффективность регулятора (95%).

* Потери в кабелях и соединениях для систем с батареей.

K обычно составляет от 0,55 до 0,75. Значение, часто используемое в расчетах системы с батареей, равно k=0,65.

 

P_п= = 2338,5 Вт.к

• Расчет количества панелей :

 

N_P=

N_{P —} количества панелей

N_P== 10,6                — Мощность максимальная

 

так что мы берем  N_P панели

Сила поля между 2kВт и 10kВт, рекомендуемое напряжение U=48B.Электростанция будет состоять из одного поля из 11 панелей, установленных следующим образом :

• Количество панелей в серии :

N_C=

— напряжение поля

— напряжение батареи

N_C=  =2 панели в серии

 

• Количество параллельных ветвей :

 

N_C=

– КОЛИЧЕСТВО ПАНЕЛИ

N_C=  = 5,5                         — панели в серии

Так что нам нужно будет использовать: 2 панели в серии и 6 панелей параллельно, мы находим

= 6*2=12 панели

Поэтому нашему фотоэлектрическому полю потребуется 12 фотоэлектрических панелей.

II.4.1.b. Определение размера системы хранения

Выбор аккумуляторов и их емкость

Выбор свинцовых накопителей сводится к следующим событиям:

• Хорошее освоение технологий.
• Хорошее соотношение: качество / цена.
• Хорошая выдержка при внешних температурах.
• Эффективность более 90%.

Чтобы продлить срок службы, следует избегать глубокого разряда и поддерживать заряд батареи при их хранении.

Для нормального использования в Гвинее можно допустить автономию от 3 до 4 дней. Характеристики используемых солнечных батарей, выявленные в программном обеспечении PVSYST :

Модель  Electrona_3Q14.BTR :

Батареи свинцово кислотные, напряжения U = 12В и 219 A.ч емкости каждая что увеличивает общую энергию батареи будет :

= 12В*219А.ч= 2628 В.ч

 

В нашей работе требуется автономность 4 дня, поэтому запас энергии в наборе аккумуляторов должен быть равен: общая дневная энергия 4 дня.

так что мы берем:   аккумуляторов.

 

II.4.1.c. выбор регулятора нагрузки

Сила поля между 2kW и 10kW, рекомендуемое напряжение

U = 48 В.

 

II.4.1.d Определение размера инвертор

 

Характеристики используемого инвертора должны быть совместимы с установкой с напряжением U = 48В, потребляемая мощность 2,65 кВт.

Мы возьмем cos θ = 0,8 и sin θ = 0,6 для калибровки.

Таким образом, реактивная мощность равна :

Q = P*tgα

Q = 2,65*(0,6/0,8) = 1,98 kVar

полная мощность сайте :

S=(P² +Q²)^1/2

S=[(2,65)²+(1,98)²] =3,30 kVA

Поэтому мы используем инвертор SMA SUNNY BOY 3800 со следующими характеристиками :

Выходная мощность : 4000W.

Входное напряжение : 208V и 480V.

Выходное напряжение : 220/230В.

Входной ток: 2.15 А.

Максимальная доходность: 94,7%.

 

II.4.1.e. выбор кабелей

Расчет выходного тока панели при номинальной мощности :

 

 

= 9,16 A

Определение сечений проводов между панелями и корпусом разъема :

= 0,96 V

Итак: R_макс  линии : R_makc = = 0,1Ω.

сечение кабеля :

S=ρ_cu. =(1,6.10^-8×20)/0,1 = 3,2mm²

Что соответствует нормализованному разделу : S= 4mm²

Расчет тока между корпусами и инвертором :

Сила поля между 2kW и 10kW, рекомендуемое напряжение U = 48V.

Пиковая мощность фотоэлектрического поля :

 

= 2640 Вт

 

= 55A

Определение сечения проводов между корпусом разъема и инвертор :

= 0,96V

 

Итак: R_макс  линии : R_makc =

 

R_makc = = 0,01Ω.

сечение кабеля:

S=ρ_cu. =(1,6.10^-8×20)/0,01= 32mm²

что соответствует сечение проводящей : S= 35mm²

3.Расчет тока, протекающего между батареями и инвертором, когда ивертор расходует свою номинальную мощность :

 

Сила поля между 2kW и 10kW, рекомендуемое напряжение

U = 48B.

Определение сечения проводников между парком батарей и инвертором :

= 0,96V

 

Итак: R_макс  линии : R_makc =

R_makc = = 0,01Ω.

сечение кабеля:

S=ρ_cu. =(1,6.10^-8×8)/0,1 = 12,8mm²

Что соответствует нормализованному разделу : S= 16mm²

II.4.1.f. поверхность фотовольтаического поля

 

Длина используемой панели: 1640 mm.

Ширина панели : 992 mm.

Сечение панели: S_m = 1,640 0,992 = 1,627m².

Итак : общая площадь, занимаемая всеми панелями :

 

II.5. Моделирование и результаты с программным обеспечением PVSYST

 

II.5.1. Введение

С целью изучения производительности изолированной фотоэлектрической системы с батареей. Моделирование системы осуществлялось с помощью программного обеспечения PVSYST, разработанного Женевским университетом с целью определения поведения системы после ее базы данных с географическим местоположением, а также технических параметров различных компонентов. Это программное обеспечение, изучает и измеряет изолированные системы с батареями или подключены к сети.

Поэтому в рамках нашей работы было предложено изучить изолированную систему с батареями для питания нашего участка, который находится в Боке.

В этой части приведены данные сайта и технические параметры, на которых основано программное обеспечение для измерения нашей изолированной системы с батареями.

II.5.2. Данные сайта

 II.5.2.a. географическое положение

Диаграмма II.1 : географическое Положение боке [16].

 

 

II.5.2.b. Данные о погоде

мы получили метеорологические данные о температуре и месячном облучении места нашего участка.

Место             Боке (Гвинея)

Источник данных: Meteonorme 7.1, Sat=100%

Требуемые данные

• Полное горизонтальное излучение
• Средняя внешняя температура

Дополнительные данные

• Рассеянное горизонтальное излучение
• Скорость ветра
• Единицы излучения         МДж / м². день
• МДж / м². м/с
• Вт / м²
• Индекс ясности Кт кВтч / м². м/с
• кВтч / м². день

Диаграмма II.2: погодные данные Боке [16].

 

Из таблицы на рис.2, можно сделать вывод, что ежегодное глобальное солнечное излучение Боке составляет 205,7 Вт / м², при температуре окружающей среды 14 °С, значение диффузного излучения 122,6 Вт / м².

II.5.3. Параметры Солнца

II.5.3.a. высота солнца

 

Для техников Гелиос, определение дня с астрономической точки зрения, это период между восходом и заходом солнца, в течение которого, солнце встает, пройдя путь до достижения максимальной высоты в полдень (12: 00) истинное солнечное время, в этой точке он достигает своего максимума, и наша Солнечная система достигает своей максимальной эффективности.

После этой фазы он медленно опускается до сна с уменьшением

излучение излучается из-за положительных значений затенения в небе, что вызывает снижение производительности системы, находясь ближе к сну.

Диаграмма II.4: траектория от Солнца до Боке [16].

? Информация о приборах              Общее суточное потребление      7600 ватт-час/день

                                                           Общее месячное потребление      228.0 кВт.ч/день

Определение потребления по

• Годам
• Временам года
• Месяцам

 

Использование по выходным или еженедельное

Использовать только в течение 7 дней в неделю                                                Диаграмма II.7: предварительная калибровка энергии ежедневного использования с помощью программного обеспечения PVSYST [16]

II.5.6. Результаты, полученные с помощью программного обеспечения PVSYST

Выберите модуль солнечных батарей

 

Диаграмма II.8: результаты, полученные с помощью программного обеспечения PVSYST [16].

 

II.5.7. Калибровка всей системы

Диаграмма II.9 : схематическое Изображение фотоэлектрической системы [13]

 

II.6 Результаты моделирования и обсуждение

Основные результаты моделирования PVSYST будут представлены в виде графиков и таблиц, а затем все эти результаты будут обсуждаться. Также будет обсуждаться целесообразность системы в целом.

 

II.6.1 солнечная энергия доступна

На рисунке показано, что доступная солнечная энергия достигает максимального значения (3400kWh) в летнее время (Июль-Август), в то время как минимальное среднее значение обычно низкое в зимнее время (декабрь-январь).

       Диаграмма II.10 : солнечная Энергия доступна [13] .

 

II.6.2 вход / выходная схема

 

Диаграммы ввода / вывода включают выход системы на основе входного облучения. В идеале, поглощение фотогальваники должно увеличиваться линейно с облучением в любое время, чтобы продемонстрировать оптимальное использование облучения в таблицах. Схема ввода / вывода позволяет получить представление о том, как работает система, и сразу дает ей указания на неэффективные дни. График ввода / вывода должен быть как можно более сильным, подразумевающим благотворную долю поглощения солнечной энергии, другими словами, хорошую эффективность модуль. Ось X представляет собой общее падающее излучение на м² в день (кВтч / м².day), а y-ось указывает энергию, впрыскиваемую в сеть (кВтч / сутки).

Все точки, есть 365 из них на диаграмме, представляют собой среднее падающее облучение каждого дня и соответствующее поглощение матрицы.

 

Диаграмма II.10 :    вход / выходная схема[16] .

 

Схема ввода / вывода для системы иллюстрирует хорошо функционирующую и эффективную систему, обозначенную большинством точек, удерживаемых на самой крутой линии. Есть, однако, несколько дней, которые отличаются от тренда, но основная часть дней лежала на от линейной.

 

II.6.3 Потери

Что касается потерь, то в моделировании реализуются значения потерь по умолчанию, содержащие потери инверторов, фотоэлектрических модулей и других компонентов системы. Однако в систему могут быть добавлены и другие потери. Примером этого являются потери дезадаптации, связанные с неравномерным форматированием матрицы. Мы также можем добавить дополнительные потери проводки. Тем не менее, он был выбран, чтобы остаться с потерями по умолчанию, потому что исследования показывают, что они очень тщательно подобраны и реалистичны, а также на них не должно влиять тень.

Диаграмма на рисунке II.13-диаграмма потерь, показывает энергии на разных уровнях системы, с оценкой потерь на каждом этапе.

Диаграмма II.13 : Диаграмма потерь [13]

Взглянув на рисунок II.13, мы понимаем, что есть много способов взглянуть на потери в отношении фотоэлектрических систем. Мы можем, например, посмотреть на общую энергию, достигающую фотоэлектрических модулей, или избежать принятия эффективности модулей во внимание. В том числе потери из-за модуля неэффективность не очень распространенная вещь, чтобы сделать, как фотоэлектрические модули, как правило, имеют низкую степень эффективности. Рисунок III.14 показывает нам, что таблица номинальная энергия для системы 5661 кВтч и энергия, подаваемая пользователю 1511 кВтч. Это означает потерю 39,71%. Другим интересным фактором является потребляемая пользователем энергия (нагрузка), которая составляет 763,2 кВтч.

 

II.6.4. Стандартизированная продукция

 

Диаграмма II.14: диаграмма стандартизированной продукции

Потери массива и потери системы одинаковы в течение года, что не очень удивительно, что модули одинаковы и что нет тени мешают системе. Красные полосы, указывающие на энергию, произведенную и является самым высоким в июне, июле и августе. Месяцы с низкими производственными потерями намного ниже Для месяцев с низким производством, чем для других месяцев, поскольку нагрузки поставляются непосредственно из сетки.

II.6.6 таблица результатов, полученных с помощью обоих методов расчета

Интерпретация результатов

Мы видим, что результаты, полученные с помощью теоретических вычислений, почти равны результату, полученному с помощью программного обеспечения PVSYST. Эта небольшая разница на поверхности фотоэлектрического поля обусловлена приближением результатов, полученных с теоретическим расчетом, погрешностью, требуемой программным обеспечением PVSYST, а также различными параметрами, представленными в последнем, такими как метеорологические данные солнечный свет …и т. д. В отличие от первого расчета, который является прямым, несмотря на это результаты одинаковы.

 

II.7 Заключение

Фотоэлектрические установки должны быть масштабированы, чтобы они могли поставлять энергию в наиболее благоприятных условиях, что позволяет нам добиться лучшей оптимизации фотоэлектрических установок.

В этой главе мы провели различные расчеты размеров поля фотоэлектрических панелей, были выполнены две конфигурации исследований, а именно :

Случай а: питание каждого дома одним фотоэлектрическим полем.Случай B: питание всего участка одним фотоэлектрическим полем.Во-вторых, были представлены шаги по калибровке электростанции с помощью программного обеспечения для моделирования PVSYST.

В этой главе мы попытались масштабировать нашу станцию с помощью двух различных способов, либо с помощью теоретических вычислений, или с помощью программного обеспечения calcul.il оказывается, оба способа справедливы, а результаты почти идентичны.

Мы представили шаги по калибровке PV-электростанции с программным обеспечением PVSYST. Основываясь на результатах моделирования, мы можем сделать вывод, что PV-электростанция обеспечивает максимальную выработку энергии.

Потери из-за качества инвертора оказывают значительное влияние на энергию, производимую PV-электростанцией, поэтому необходимо выбрать технологию, которая обеспечивает максимальную эффективность этого компонента, который является ключевым и более сложным элементом PV-установки.

Расчет с использованием программного обеспечения PVSYST является более эффективным, так как он позволяет нам иметь больше деталей и больше элементов, влияющих на систему, как, например, диаграмма потерь, наклон модулей …и т.д. Поэтому расчет программного обеспечения является более дополняющим для размеров.

Общий заключение

 

Работа представленная в этом мемуары, касается размеров фотоэлектрической установки дома, расположенного в Боке. Исследования проводились на основе ежедневного потребительского баланса, составленного на этом участке. Эта автономная установка представляет собой систему генератора электроэнергии, предназначенную для выполнения четко определенной задачи.

Иными словами, он служит для покрытия энергетических потребностей изолированных в нашем случае мест проживания, о которых идет речь. Для этой системы требуются фотоэлектрические модули, которые представляют поле улавливания солнечных лучей, батареи, где мы храним энергию, производимую этими модулями, регулятор, который защищает батарею от перегрузки и, таким образом, регулирует значение номинального напряжения, инвертор, который обеспечивает преобразование постоянного тока в переменный ток, и проводка, которая соединяет различные компоненты этой системы.

Чтобы добиться успеха в Автономной фотоэлектрической установке, мы провели детальное исследование, посвященное методу калибровки фотоэлектрической системы с учетом ее предполагаемого потребления из доступных электрических приборов на уровне

из этого дома. Наша автономная система состоит из нескольких фотоэлектрических модулей с номинальной мощностью 220 Bт, предназначенных для питания электроприборов, которые ежедневно потребляют постоянную электрическую энергию в течение всего года. Для потребности в энергии 7,6 кВтч / дней мы выбрали использование 12 модулей, объединенных друг с другом.

 

Реферат библиографический

 

[1]    J. Royer et T. Djiako et E. Schiler, B. Sadasy, ״ Le pompage photovoltaïque       ,״Université d’Ottawa, 1998.

 

[2]    “Моделирование солнечного излучение’’ – Справка / Arc Gis for Desktop

[3]     SIE Guinee, “Atlas Energie”. 2020

[4]     wikipedia, земные кординатые в боке,2020      

[5]     Julien LABBÉ, ״ l’hydrogène électrolytique comme moyen de stockage d’électricité pour systèmes photovoltaïques isoles ״, thèse de doctorat de l’école des mines de paris, Spécialité “Énergétique” le 21 décembre 2006.

 

[6]   B.B бесель «излучение  солнечные фотоэлектрических элементов» москва 2016

 

[7] ] Salaheddine MANSOUR, ״ Etude de Dimensionnement optimal d’une station solaire autonome en site isolé ״, Mémoire de Master, Université de Tlemcen, 2014.

 

[8] Aminata. Sar, ״ Simulation du système hybride Photovoltaïque ״, Mémoire de doctoral 1998, canada.

 

[9] Smaïl SEMAOUI, ״ Etude de l’électrification d’un village avec de l’énergie solaire photovoltaïque ״, Mémoire de Magister, Université de Ouargla, 2004.

 

[10] A. Karima, ״ Contribution à l’étude de conception d’une centrale photovoltaïque de puissance 1MW interconnectée au réseau de distribution électrique moyenne tension ,״ Mémoire de Master Electronique, UMMTO 2015.

 

[11]  

[12]  https://www.solaris-store.com/content/44-principe-de-fonctionnement-d-un-regulateur-solaire

[13] Smaïl SEMAOUI, ״ Etude de l’électrification d’un village avec de l’énergie solaire photovoltaïque ״, Mémoire de Magister, Université de Ouargla, 2004

 

[14] M.Reggane, D.Djidja, ״ Etude d’une installation photovoltaïque pour l’alimentation en électricité d’un centre enfûteur de GPL(NAFTAL) ״ , Mémoire de Master, UMMTO 2012.

 

 

[15] H. Belmili, M. Ayad, E. Berkouk et M. Haddadi, ״ Optimisation de dimensionnement des installations photovoltaïques autonomes – Exemples d’applications, éclairage et pompage au fil du soleil ״, Revue des énergies renouvelables, 2008.

 

[16]  Программное обеспечение PVSYST V6.7, Женевский университет, Бельгия.

---

1 2