Эффективность гетероструктурных фотоэлектрических модулей на территории России и корректность методики выбора защитных аппаратов в их цепях

Юрий [Yuriy] Викторович [V.] Монаков [Monakov]; Санжар [Sanzhar] Алимович [A.] Шарапов [Sharapov]; Даниил [Daniil] Юрьевич [Yu.] Середкин [Seredkin]

doi:10.24160/1993-6982-2021-6-49-58

Юрий Викторович Монаков
Санжар Алимович Шарапов
Даниил Юрьевич Середкин

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-6-49-58

Ключевые слова: ток короткого замыкания, фотоэлектрический модуль, защитные аппараты, солнечная электростанция, возобновляемые источники энергии

Аннотация

Цель настоящей работы — оценка эффективности фотоэлектрических модулей (ФЭМ) солнечных электростанций (СЭС) на территории Российской Федерации и анализ корректности принятой методики выбора защитных аппаратов в их цепях.

При проведении исследования использована расчетная модель солнечной электростанции, разработанная в программном обеспечении PVSyst с использованием базы метеоданных SolarGIS.

Выполнен анализ действующего ГОСТ Р 56978—2016 (IEC/TS 62548:2013) «Батареи фотоэлектрические. Технические условия», регламентирующего методику выбора защитных аппаратов в цепях ФЭМ, на предмет полноты учета факторов, влияющих на уровни токов в этих цепях.

В результате моделирования получены значения удельной вырабатываемой мощности и посчитаны коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ) СЭС в различных регионах России. Они могут быть использованы при оценке целесообразности строительства СЭС на территории РФ, в том числе для собственных нужд потребителей, и необходимы при разработке/актуализации методики выбора защитных аппаратов в цепях ФЭМ.

По итогам проведенного исследования можно сделать вывод о высокой эффективности работы ФЭМ на территории Российской Федерации и необходимости разработки методики выбора защитных аппаратов в цепях ФЭМ, учитывающей влияние уровня инсоляции, температуры и деградации модулей на уровни токов короткого замыкания в этих цепях.

Сведения об авторах

Юрий Викторович Монаков

кандидат технических наук, доцент кафедры электрических станций НИУ «МЭИ», e-mail: MonakovYV@mpei.ru

Санжар Алимович Шарапов

начальник отдела перспективного развития и технического сопровождения проектов ООО «Юнигрин Инжиниринг», e-mail: S.Sharapov@unigreen-energy.com

Даниил Юрьевич Середкин

аспирант кафедры электрических станций НИУ «МЭИ», e-mail: SeredkinDY@mpei.ru

Литература

1. IEA PVPS. Trends in Photovoltaic Applications 2020 [Электрон. ресурс] www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/11/IEA_PVPS_Trends_Report_2020-1.pdf (дата обращения 03.12.2020).
2. World Nuclear Performance Rep. 2019 [Электрон. ресурс] www.world-nuclear.org/getmedia/d77ef8a1-b720-44aa-9b87-abf09f474b43/performance-report-2019.pdf.aspx (дата обращения 01.11.2020).
3. Solar Energy Industries Association [Офиц. сайт] www.seia.org/solar-industry-research-data (дата обращения 05.01.2021).
4. IEA. Installed Power Generation Capacity by Source in the Stated Policies Scenario, 2000—2040 [Электрон. ресурс] www.iea.org/data-and-statistics/charts/installed-power-generation-capacity-by-source-in-the-stated-policies-scenario-2000-2040 (дата обращения 10.10.2020).
5. IEA. Global Solar PV and Wind Power Capacity Additions, 2010—2020 [Электрон. ресурс] www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-solar-pv-and-wind-power-capacity-additions-2010-2020e (дата обращения 15.10.2020).
6. IEA. Renewables 2020 [Электрон. ресурс] /www.iea.org/reports/renewables-2020 (дата обращения 10.01.2021).
7. IRENA. Final Renewable Energy Consumption 2020. International Renewable Energy Agency [Электрон. ресурс] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Renewable-Energy-Balances/Final-Renewable-Energy-Consumption (дата обращения 11.12.2020).
8. IRENA. Solar Costs 2020. [Электрон. ресурс] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Costs/Solar-Costs (дата обращения 02.05.2021).
9. Годовой отчет о деятельности ассоциации «НП Совет рынка» за 2018 г. [Электрон. ресурс] www.np-sr.ru/sites/default/files/go_2018_god_.pdf (дата обращения 15.10.2020).
10. SolarGIS [Офиц. сайт] www.solargis.com (дата обращения 15.11.2020).
11. Recent Facts about Photovoltaics in Germany [Электрон. ресурс] www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/recent-facts-about-pv-in-germany.html (дата обращения 15.03.2021)
12. Jäger-Waldau A. PV Status Rep. Luxembourg: Office of the European Union, 2019.
13. Бессель В.В., Кучеров В.Г., Мингалеева Р.Д. Изучение солнечных фотоэлектрических элементов. М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016.
14. Davarifar M., Rabhi A., El Hajjaji A. Comprehensive Modulation and Classification of Faults and Analysis Their Effect in DC Side of Photovoltaic System // Energy and Power Eng. 2013. V. 5. Pp. 230—236.
15. Hariharan R., Chakkarapani M., Saravana Ilango G., Nagamani C. A Method to Detect Photovoltaic Array Faults and Partial Shading in PV Systems // IEEE J. Photovoltaics. 2016. V. 6. No. 5. Pp. 1278—1285.
16. Какурина Н.А., Какурин Ю.Б., Курсай Д.Е., Осипов Н.А. Исследование электрофизических характеристик солнечной панели с помощью компьютеризированного измерительного стенда // Инженерный вестник Дона. 2016. № 3(42). С. 1—10.
17. Dash S. e. a. A Comprehensive Assessment of Maximum Power Point Tracking Techniques under Uniform and Non-uniform Irradiance and its Impact on photovoltaic Systems: a Review // J. Renewable and Sustainable Energy. 2015. V. 7(6). P. 063113.
18. Haber I., Farkas I. Combining CFD Simulations with Blockoriented Heatflow-network Model for Prediction of Photovoltaic Energy-production // J. Physics: Conf. Series. 2011. V. 268(1). P. 012008.
19. Vergura S.A Complete and Simplified Datasheet-Based Model of PV Cells in Variable Environmental Conditions for Circuit Simulation // Energies. 2016. V. 9(5). Pp. 326—337.
20. Alam M.K., Khan F., Johnson J., Flicker J. A Comprehensive Review of Catastrophic Faults in PV Arrays: Types, Detection, and Mitigation Techniques // IEEE J. Photovoltaics. 2015. V. 5. No. 3. Pp. 982—997.
---
Для цитирования: Монаков Ю.В., Шарапов С.А., Середкин Д.Ю. Эффективность гетероструктурных фотоэлектрических модулей на территории России и корректность методики выбора защитных аппаратов в их цепях // Вестник МЭИ. 2021. № 6. С. 49—00. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-49-58