Пв 1 характеристики: Nothing found for Kabeli I Provoda Silovye Provod Pv 1 271%23___1

Содержание

технические характеристики и области применения

Данная маркировка этого образца электротехнической продукции соответствует ГОСТ № 6323 от 1979 года. По новому стандарту (Р 53768 от 2010 г.) провод ПВ-1 обозначается как ПуВ. Отсюда и его двойное обиходное название – кабель силовой или установочный провод.

С характеристиками провода ПВ-1, особенностями использования и средней стоимостью за погонный метр мы и познакомимся.

Расшифровка аббревиатуры ПВ-1

  • П – общее обозначение изделий класса провод.
  • у – (по новому ГОСТ) установочный.
  • В – тип изоляции (ПВХ).
  • 1 – цифра показывает класс жилы. Различия – в пределах сечения (мм²). Для первого класса он составляет 0,5 – 100. Это означает, что данный провод характеризуется определенной жесткостью, что сказывается на специфике его монтажа. Следует учесть,  что не все производители придерживаются ГОСТ, поэтому в продаже встречается ПВ-1 как с меньшим, так и большим сечением (указано ниже).

Особенности исполнения ПВ-1

Данный провод является одножильным, то есть используется для прокладки одной линии коммуникации. Для изготовления ПВ-1 (ПуВ) берется только луженая медь. Более подробная информация по конструктивным особенностям продукции – в пояснениях к рисунку.

Модификации ПВ-1

Достаточно их перечислить, так как у каждой свои технические параметры и особенности исполнения – КСПВ, БПВЛ, АПВБ и ряд других.

ПВ-1 – основные характеристики

Температурный диапазон (ºС):

  • Эксплуатационный: от -50 до +75;
  • монтажный – до -15, не ниже;
  • предельного (кратковременного) нагрева – +70.

Допустимые напряжения сети (В):

  • постоянное – до 750;
  • переменное – до 1 000.

Влажность среды (%) – не выше 98 (при t0 = +35).

Радиус изгиба (допустимый) – 10 D.

Параметры жилы:

  • количество – 1;
  • сечение (мм²) – от 0,12 до 300.
  • электрическое сопротивление (Мом/км) – не менее 1.

Горение в канале (при любом типе монтажа) не распространяется.

Провод ПВ-1 способен переносить длительные механические и вибрационные нагрузки.

Линейное расширение – минимальное.

Длина строительная (м) – от 20 и более. Как правило, ПВ-1 продается бухтами по 100 метров.

Сроки пригодности (в годах):

  • гарантированный производителем – не менее 2;
  • эксплуатационный – до 15 (или наработка в 10 000 часов).

Сфера применения провода ПВ-1

По сути, она не ограничена, так как характеристики продукции делают ее универсальной. Вот лишь краткий перечень возможного применения.

  • Обустройство заземления.
  • Монтаж линий освещения и силовых.
  • Подключение различных приборов и установок к сети 220/50 или 400.
  • Межблочные коммутационные соединения.

Цена ПВ-1

Она зависит лишь от сечения жилы. Ориентировочная стоимость (руб/п.м.) по московскому региону – от 2,3 (1 х 0,12) до 990 (1 х 300).

Провод ПВ-1 120 — ТРЕВИС и ВВК

Цена: 660,1

Краткие характеристики

Сечение кабеля 120 Количество жил 1

Другие товары из категории

Сечение кабеля 25 Количество жил 1

Сечение кабеля 25 Количество жил 1

Сечение кабеля 25 Количество жил 1

Сечение кабеля 16 Количество жил 1

Сечение кабеля 16 Количество жил 1

Сечение кабеля 120 Количество жил 1

технические характеристики и сертификат соответствия

Вниманию желающих осуществить стационарный монтаж или обеспечить электропитанием оборудование, станки и машины, на рынке электротоваров представлен широкий ассортимент различных токопроводящих систем. Одним из наиболее востребованных изделий считается медный провод ПВ-1.

Данная электротехническая продукция с 1979 года соответствует ГОСТу №6323-79. С 2010 провод ПВ-1 маркируется как ПуВ № 53768. Это значит, что данный силовой провод может использоваться и в качестве установочного. Информация о том, что собой представляет провод ПВ-1, технические характеристики и сфера применения данного изделия представлены в статье.

Устройство

Провод ПВ-1 производится из луженой меди. Если изделие одножильное, то с его помощью прокладывают только одну линию коммуникации.

Провод ПВ-1 состоит из следующих компонентов:

  • токопроводящей медной жилы;
  • изоляции.

Жила

В зависимости от класса сечений токопроводящая жила может быть одно- или многопроволочной. В соответствии с ГОСТом 22483, провода, сечение которых составляет от 0,5 до 10 мм. кв., содержат жилу из одной проволоки и относятся к первому классу жесткости. Изделия, имеющие сечения от 16 до 35 мм. кв., оснащаются семью проволочными жилами, благодаря чему гибкость проводов увеличивается. Эти изделия также называются ПВ-1. Сечение от 50 до 95 мм кв. имеют провода, которые содержат не менее 19 жил. Токопроводящие электротехнические системы с сечением 12 см кв. оснащены 37 жилами.

Изоляционное покрытие

В качестве обмотки для проводов ПВ-1 используется поливинилхлоридный пластик с добавлением в его основу различных стабилизаторов, пластификаторов, наполнителей и красителей. Благодаря применению изоляционного пластиката провод обладает хорошими электрическими характеристиками. За счет шлангового пластиката изоляционная обмотка обладает высокими механическими свойствами и стойкостью к внешним механическим воздействиям. Поливинилхлоридный пластик применяется для изготовления как наружного, так и внутреннего изолирующего слоя.

Изоляционное покрытие может иметь различные цвета. В зависимости от сферы применения проводов расцветки на них наносятся по-разному. Чтобы выполнить заземление, используется провод ПВ-1 желто-зеленого цвета. Сечение жил таких изделий не превышает 6 мм. У проводов, сечения которых выше 6 мм, изоляционное покрытие представлено одиннадцатью цветами.

Также электротехническая токопроводящая система может быть закрашена полностью или содержать продольные диаметрально расположенные полосы.

Аббревиатура

  • П – является общим обозначением класса электротехнического изделия: провод. При маркировке токопроводящей электротехнической продукции используются еще буквы «Ш» (шнур) и «К» (кабель).

Иногда изделие обозначается так: ПуВ. Это значит, что провод ПВ-1 — установочный.

  • В – указывает на тип изоляции: поливинилхлоридный пластик. За счет его высоких физико-химических свойств он является хорошим диэлектриком.
  • Цифра указывает на то, к какому классу жесткости относится токопроводящая жила. Чем выше данная цифра, тем меньше радиус изгиба провода.

Технические характеристики провода ПВ-1

  • Поперечное сечение токопроводящих жил варьируется от 0,5 до 120 мм кв.
  • Провод предназначается для работ с переменным напряжением (450/750 Вольт) и постоянным (1000 Вольт).
  • Частота переменного тока составляет 400 Герц.
  • Климатическое исполнение – УХЛ.
  • Провод обладает электрическим сопротивлением 1 Мом*км.
  • Строительная длина до 100 метров.
  • Провод характеризируется высокой устойчивостью к влажности воздуха, механическим ударам, линейным ускорениям. Выдерживает изгибания, вибрационные нагрузки и акустические шумы.
  • Провод не распространяет горение. Данная особенность обусловлена использованием в изделии склонной к «затуханию» изоляционной обмотки.
  • Обладает высокой устойчивостью к грибкам плесени.
  • Эксплуатационный срок провода рассчитан до 15 лет.
  • Продаются бухтами от 20 до 100 метров.
  • При покупке изготовитель предоставляет гарантийный талон на два года.

Что такое УХЛ?

Для каждой изготовленной на территории Российской Федерации электромашины, прибора или другого электротехнического изделия по ГОСТу 15150-69 предусмотрен соответствующий вид климатического исполнения. Обозначается он буквенной частью в последней группе знаков. Климатическое исполнение провода ПВ-1 производитель обозначил: УХЛ. Чтобы не ошибиться при покупке необходимой токопроводящей электротехнической системы, необходимо знать, как эти аббревиатуры расшифровываются.

Буква «У» указывает на то, что изделие пригодно для влажного, жаркого, сухого, но умеренного температурного режима.

«ХЛ» — изделие с таким обозначением также можно эксплуатировать и в холодном климате. Таким образом, его можно использовать при температуре от -50 до +70 градусов.

Где применяется провод?

Благодаря своим характеристикам, провод ПВ-1 — это универсальное электротехническое изделие. Данную продукцию используют:

  • Во время установки стационарных осветительных и электросиловых линий.
  • При подключении промышленного оборудования, различных электроприборов.
  • При монтаже межблочных коммутационных соединений.
  • При обустройстве заземления.

Что нужно учитывать во время работ?

Используя силовой провод ПВ-1, следует учитывать его температурный диапазон. Эксплуатировать изделие можно при температуре от -50 до +75 градусов.

Для монтажа данной токопроводящей системы температурный диапазон должен быть не ниже -15 градусов. Это значит, что при такой температуре предварительно не разогретый провод использовать не рекомендуется.

Характеристики провода ПВ-1 делают возможным его предельный кратковременный нагрев до 70 градусов.

В местах, где будет прокладываться провод, элементы конструкций не должны содержать конденсацию влаги.

Где укладывают изделие?

Местами для изделий могут быть:

  • Строительные каналы, металлические трубы.
  • Пластмассовые или металлические лотки.
  • Пластиковые или металлические трубы. Уложенные в них провода протягиваются по земле.

На что следует обращать внимание при покупке?

Перед тем как приобрести провод ПВ-1, опытные мастера рекомендуют учесть следующие нюансы:

  • Выполнить внешний осмотр изделия. На поверхности изоляционного покрытия не должно быть никаких повреждений и деформаций.
  • Проверить конструктивные размеры провода. Для этого нужно измерить сечение ПВ-1. Она должна соответствовать толщине изоляционного слоя.
  • Проверить изделие на легкость снятия изоляционного покрытия. Для этого нужно, используя строительный нож, сделать надрез на расстоянии 130 мм от края провода. Согласно ГОСТу, во время разделки ПВ-1 изоляция от медной жилы должна отделяться легко и без разрывов. Если же для снятия приходится прилагать усилия, то это свидетельствует о том, что при хранении провода были нарушены технологии и условия содержания либо истек срок его пригодности.
  • Испытать электрическое сопротивление провода. Для этого можно использовать один и тот же кусок.
  • Проверить стойкость по изгибу. Работа осуществляется при помощи валика, диаметр которого должен соответствовать десяти диаметрам ПВ-1. Проверяется изделие путем проводки провода через данный валик. Если в конце испытаний на поверхности токопроводящей системы деформации отсутствуют, то данный провод можно эксплуатировать.
  • Проверить маркировку. На бирках бухт ПВ-1 обязательно должны присутствовать все необходимые обозначения: длина провода, вес бухты, завод-производитель и дата изготовления.

Мнение потребителей

Судя по многочисленным отзывам, для медного провода ПВ-1 характерны следующие качества:

  • Высокая влагоустойчивость. Мастерами по достоинству оценена способность провода полноценно работать при температуре 30 градусов в помещениях со 100% влажностью воздуха.
  • Неподверженность горению.
  • Провод исправно функционирует даже при взаимодействии с химически активными материалами.

Высокие характеристики ПВ-1 оценены изготовителями различных электротехнических систем. База ПВ-1 используется также при создании высоковольтных проводов ПВВ-1 для автомобилестроения.

Особенности провода ПВ 1, характеристики, VSE-E

Провода ПВ1 прокладываются в строительных пустотах, лотках кабелей, трубах, под слоем штукатурки. Они находят свое широкое применение в производственной сфере и в быту. Главные плюсы изделий – хорошие технические параметры и доступная цена.

Аббревиатура и назначение ПВ-1

ПВ-1, ПВ-1нг расшифровываются как:

  • П – провод;
  • В – изоляция на виниловой основе;
  • 1 – класс гибкости жил;
  • нг – негорючесть.

Провода задействуют в монтаже электроустановок, специализированного оборудования, машин, применяют в силовых, осветительных установках, электрических системах. ПВ 1 изделия можно считать универсальными. Они подходят для прокладки в трубах из стали, пустотных каналах стройконструкций, пластиковых, металлических рукавах высокой гибкости, при монтаже электроцепей, на лотках.

Какую конструкцию имеет ПВ 1

В состав провода ПВ1 входят медные монолитные жилы, имеющие сечение в диапазоне 0.5-95 мм2. Обязательно наличие тепловой изоляции из ПВХ. Цвета – серый, красный, желтый, розовый, оранжевый, желтый с зеленым, голубой, фиолетовый, черный, коричневый. Реже, но тоже встречаются двух-, трехцветные варианты.

Основные характеристики проводов:

  • 450-700 В – диапазон напряжений;
  • 50-400 Гц – рабочая частота;
  • от – 50 °С, до +35 °С – диапазон рабочих температур, измерения делаются при 100% влажности;
  • температура во время монтажа от – 15 °С;
  • стойкость к ударам, изгибам, вибрациям, шумам, плесневым грибкам;
  • стандартное сопротивление жилы при температуре в 20 градусов – 0.01724 Ом•мм2/м;
  • монтажный радиус изгиба – от 10 диаметров;
  • строительная длина для провода – от 100 метров.

Одна из главных характеристик – способность провода сильно изгибаться. Но ПВ 1 не относится к эластичным изделиям. Зато нехватку гибкости компенсируют прочие номинальные параметры вроде расширенного диапазона эксплуатационных температур. Деформации не происходят даже при +150 градусах.

Другое преимущество изделий – устойчивость к влаге. При температурах среды около 30 градусов провод сможет работать даже при относительной влажности в 100%. Стойкость к акустическим, вибрационным и прочим нагрузкам высокая. Для специалистов эти параметры могут особой роли не играть, но во время эксплуатации очень важны. Плюс ПВ 1 горение не распространяет, устойчивый к активным с химической точки зрения компонентам. На базе изделий были созданы высоковотльники ПВВ 1, которые находят свое повсеместное применение в автопроме.

Статья от магазина VSE-E, больше проводов здесь.

Провод ПВ-1 одножильный в Алматы, Астане: Цены, Характеристики

Характеристики и описание провода ПВ-1

ПВ1 – провод одножильный с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката. Подобный вид провода обычно применяется при монтаже механизмов, электрооборудования, станков, силовых или осветительных сетей. Он работает при номинальном напряжении до четырехсот пятидесяти Вольт либо с постоянным напряжением в тысячу Вольт. Чаще всего кабель одножильный эксплуатируется в закрытых помещениях или под навесами, так как по техническим характеристикам применение подобной кабельной продукции возможно в объемах, где нет сильного колебания температуры, однако в это же время обеспечивается свободный доступ воздуха снаружи. Таким образом, эксплуатация кабеля возможна внутри таких объектов как кузов, прицепы, металлические помещения, не оснащенные теплоизоляцией, и другие.

Одножильный провод активно применяется внутри изделий или является частью встроенных элементов. Однако в подобных случаях конструкция должна быть устроена таким образом, чтобы препятствовать появлению конденсата на элементах. В остальном одножильные провода с изоляцией могут прокладываться в строительных конструкциях в пустотных каналах, а также применяться для монтажа электроцепей.

Особенности одножильного провода ПВ1

Маркировка провода ПВ1 обозначает, что изделие выполнено с изоляцией и имеет жесткую модификацию. Для сравнения ПВ3 или ПВ4 отличаются большей гибкостью. Из конструктивных особенностей можно выделить, что это провод с одной жилой из меди. Сама жила может быть как одно- так и многопроволочной. Изоляция провода — ПВХ, при этом цвет изоляции никак не определяется ГОСТами, что позволяет производить провода с изоляцией коричневого, красного, синего или других цветов.

Что же касается эксплуатации провода, то его можно монтировать при температуре не ниже -15 градусов Цельсия, в это же время температура для правильной работы изделия установлена в диапазоне от -50 до +75 градусов Цельсия. Кратковременный нагрев допускает температуру +70 градусов. У нас вы можете приобрести провод одножильный ПВ1 по стоимости производителя. Мы занимаемся изготовлением всех видов кабельной продукции, предоставляем провода в различных модификациях, обеспечиваем оптовые продажи или реализуем в розницу. Узнать подробнее обо всей продукции компании вы можете у нас на сайте или позвонив по указанным телефонам, а наши специалисты помогут подобрать вам правильный вариант.

 

Марко-размеры провода ПВ-1

В таблице указаны только основные наименования,  информацию о других марко-размерах уточняйте у менеджера.

Провод ПВ-1 — 0,75
Провод ПВ-1 — 1,5
Провод ПВ-1 — 2,5
Провод ПВ-1 — 4
Провод ПВ-1 — 6
Провод ПВ-1 — 10
Провод ПВ-1 — 25
Провод ПВ-1 — 35

 

Где купить ПВ-1 в Алматы, Астане и Казахстане по хорошей цене?

Хорошо отлаженная логистическая система компании K.AZ TEL предоставляет возможность купить и доставить провод ПВ-1 по доступной цене во все регионы Казахстана: Алматы, Астана (Нур-Султан), Актау, Атырау, Шымкент, Караганда, Костанай, Кокшетау, Кызылорда, Павлодар, Семей, Тараз, Темиртау, Усть-Каменогорск.

В таблице указаны только основные наименования,  информацию о других марко-размерах уточняйте у менеджера.

ПВ-1 — 0,75
ПВ-1 — 1,5
ПВ-1 — 2,5
ПВ-1 — 4
ПВ-1 — 6
ПВ-1 — 10
ПВ-1 — 25
ПВ-1 — 35

Реализовать модули фотоэлектрических массивов — Simulink

Выберите Определяемый пользователем или предустановленный фотоэлектрический модуль из NREL. База данных системных консультативных моделей. Более 10 000 модулей перечислены из основных производители, отсортированные в алфавитном порядке. База данных NREL включает паспорта производителя, измеренные в стандартных условиях испытаний (STC), где освещенность 1000 Вт/м 2 и температура 25 градусов Цельсия.

Примечание

В выпусках до R2021a список модулей включает модули производителей, которых больше нет в списке.если ты использовать один из этих модулей, блок устанавливает Параметр модуля для Определяется пользователем и не изменяет значения параметров данных модуля.

При выборе модуля эти параметры обновляются данными из NREL база данных:

  • клетки на модуль (NCell)

  • Напряженное напряжение на открытом цепи VOC (V)

  • Короткого тока ISC (A)

  • Напряжение при максимальной точке мощности VMP (В)

  • Ток в точке максимальной мощности Imp (A)

  • Температурный коэффициент Voc (%/град.C)

  • Температурный коэффициент Isc (%/град.С)

Функция вычисляет эти пять соответствующих параметров модели, используя функцию оптимизации и отображает их в правой части чат.

  • Светового тока IL (A)

  • Диод Насыщенность тока I0 (A)

  • Диодный фактор идеальности

  • Устойчивость к шунте RSH (Ом)

  • Серийное сопротивление Rs (Ом)

При выборе Определяемый пользователем введите свои собственные характеристики для параметров данных модуля.Когда вы примените изменения, функция вычисляет пять параметров модели.

IV Кривая | PVEducation

ВАХ солнечного элемента представляет собой наложение ВАХ диода солнечного элемента в темноте на световой ток. Свет имеет эффект сдвига кривой IV вниз в четвертый квадрант, где мощность может быть извлечена из диода. Освещение ячейки добавляет к нормальным «темновым» токам в диоде, так что закон диода становится:

$$I=I_{0}\left[\exp \left(\frac{q V}{n k T}\right)-1\right]-I_{L}$$

, где I L = световой ток.

Идеальный поток короткого замыкания электронов и дырок в p-n переходе . Неосновные носители не могут пересекать границу полупроводник-металл, и для предотвращения рекомбинации они должны собираться переходом, если они должны способствовать протеканию тока.

Влияние света на вольт-амперные характеристики р-перехода.

 

Уравнение для ВАХ в первом квадранте:

Членом -1 в приведенном выше уравнении обычно можно пренебречь.Экспоненциальный член обычно >> 1, за исключением напряжений ниже 100 мВ. Кроме того, при низких напряжениях генерируемый светом ток I L доминирует над членом I 0 (…), поэтому член -1 не нужен при освещении.

Построение приведенного выше уравнения дает приведенную ниже кривую IV с соответствующими точками на кривой, помеченными и более подробно описанными на следующих страницах. Кривая мощности имеет максимум, обозначенный как P MP  , где солнечный элемент должен работать для получения максимальной выходной мощности.Он также обозначается как P MAX или точка максимальной мощности (MPP) и возникает при напряжении V MP и токе I MP .


Текущее напряжение (IV) отверждения солнечного элемента. Чтобы получить максимальную выходную мощность солнечного элемента, он должен работать в точке максимальной мощности, P MP .

Несколько важных параметров, которые используются для характеристики солнечных элементов, обсуждаются на следующих страницах. Ток короткого замыкания (I SC ), напряжение холостого хода (V OC ), коэффициент заполнения (FF) и КПД – все это параметры, определяемые по ВАХ.

Преобразование приведенного выше уравнения дает напряжение относительно тока:

$$ V = \frac{n k T}{q} ln \left(\frac{I_L – I}{I_0}\right) $$

Когда I > I L число в стороне ln( ) отрицательное и неопределенное. Так что же происходит на самом деле? Солнечный элемент переходит в обратное смещение (отрицательное напряжение), и либо неидеальность в солнечном элементе ограничивает напряжение, либо источник питания ограничивает напряжение. В любом случае солнечный элемент будет рассеивать энергию. Если нет ограничения на питание, то солнечный элемент, близкий к идеальному (очень высокий R SHUNT в обратном смещении), будет разрушен практически мгновенно.Другие клетки будут разрушены из-за нагревания. Проблема рассеивания мощности в солнечных элементах при обратном смещении рассматривается в главе о модулях и, в частности, об использовании обходных диодов.

Фотогальванические панели (PV)


Страница PV позволяет вам ввести стоимость, рабочие характеристики и ориентацию массива фотоэлектрических (PV) панелей и выбрать размеры, которые вы хотите, чтобы HOMER учитывал при поиске оптимальной системы. Компонент PV может представлять как плоские панели, так и технологии концентрирования PV.Вы можете указать, является ли PV концентрирующим PV в фотогальванической библиотеке.

Страница PV обеспечивает доступ к следующим вкладкам:

• Инвертор: Если электрическая шина настроена на переменный ток, здесь указываются параметры инвертора.

•MPPT: Если электрическая шина настроена на постоянный ток, здесь вы устанавливаете параметры отслеживания точки максимальной мощности (преобразователь постоянного тока в постоянный).

• Расширенные входы — это место, где вы можете установить определенные расширенные переменные.

• Температура: Вы указываете, следует ли учитывать влияние температуры окружающей среды на эффективность панели, и если да, то устанавливаете соответствующие входы.

Чтобы добавить солнечный компонент, нажмите кнопку PV на вкладке «Компоненты» на панели инструментов. На странице «Настройка PV» выберите вариант из раскрывающегося списка и нажмите кнопку «Добавить PV». На странице PV вы можете управлять информацией для модели.

Затраты

Таблица затрат включает первоначальные капитальные затраты и стоимость замены на киловатт фотоэлектрической системы, а также годовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M) на киловатт.

При указании капитальных затрат и затрат на замену обязательно учитывайте все затраты, связанные с фотоэлектрической системой, которые могут включать:

•Фотоэлектрические панели

•Крепежное оборудование

•Система слежения

•Проводка

•Установка

Вы можете включить затраты на силовую электронику в капитальные затраты или учесть их отдельно на вкладке MPPT или Inverter.

Примечание. Капитальные затраты — это первоначальная цена покупки, стоимость замены — это стоимость замены фотоэлектрической системы в конце ее срока службы, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание — это ежегодные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание фотоэлектрической системы.

Кривая затрат

В таблице «Стоимость» введите кривую стоимости PV, указывающую, как стоимость меняется в зависимости от размера. Обычно для этого требуется только одна строка, потому что аналитики часто предполагают, что затраты PV линейно зависят от размера. В приведенном выше примере капитальные затраты на фотоэлектрические панели указаны на уровне 3000 долл. США/кВт, а стоимость замены указана на уровне 2500 долл. США/кВт.Стоимость эксплуатации и обслуживания (O&M) указана как 0,

Если стоимость подсистемы PV не была линейной с размером, вы можете ввести несколько строк данных в таблицу стоимости. Например, если предельные капитальные и восстановительные затраты упали до 2 500 долл. США/кВт и 2 100 долл. США/кВт соответственно для объемов свыше 2 кВт, заполните таблицу «Стоимость» следующим образом:

.

Если затем HOMER смоделирует систему с размером фотоэлектрической батареи 0,1 кВт, она экстраполирует затраты на 1 кВт и 2 кВт, что даст капитальные затраты в размере 300 долларов.Для фотоэлектрической батареи размером 2,5 кВт HOMER интерполирует между затратами на 2 кВт и затратами на 3 кВт, что дает капитальные затраты в размере 7250 долларов. Для фотоэлектрической батареи размером 6 кВт HOMER экстраполирует затраты на 2 кВт и 3 кВт, что даст капитальные затраты в размере 16 000 долларов.

Примечание. Капитальные затраты — это первоначальная цена покупки, стоимость замены — это стоимость замены фотоэлектрических панелей в конце их срока службы, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание — это ежегодные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание фотоэлектрической батареи.

Область поиска

Щелкните вкладку MPPT или Inverter, чтобы увидеть область поиска.Введите номинальную мощность фотоэлектрического модуля в кВт или введите несколько величин, которые HOMER будет учитывать при оптимизации системы. Включите ноль, если хотите, чтобы HOMER рассматривал системы без этого PV.

Щелкните значок звездочки, чтобы включить оптимизатор. Пространство поиска заменяется нижней границей и верхней границей. При включенном оптимизаторе HOMER автоматически находит для вас наилучшую емкость.

   

См. справочную статью об Оптимизации для получения более подробной информации об оптимизаторе HOMER.

Фотоэлектрические входы

В основном разделе страницы PV вы можете редактировать следующие входы.

 

Переменная

Описание

Электрическая шина

Определяет, вырабатывает ли фотоэлектрическая батарея мощность переменного или постоянного тока. Все фотоэлементы производят электричество постоянного тока, но некоторые фотоэлектрические массивы имеют встроенные инверторы для преобразования в переменный ток.

Срок службы

Количество лет до замены фотоэлектрических панелей по восстановительной стоимости, указанной в таблице затрат.

Коэффициент снижения характеристик

Масштабный коэффициент, применяемый к выходной мощности массива фотоэлектрических модулей для учета снижения выходной мощности в реальных условиях эксплуатации по сравнению с условиями эксплуатации, для которых был рассчитан массив.

Примечание. Справа от каждого числового ввода находится кнопка чувствительности (), которая позволяет выполнить анализ чувствительности этой переменной. Для получения дополнительной информации см. Зачем мне проводить анализ чувствительности?

Инвертор

Эта опция доступна, если фотоэлектрический компонент подключен к шине переменного тока.Солнечные инверторы преобразуют электричество постоянного тока, вырабатываемое солнечными панелями, в электричество переменного тока. Используя HOMER Grid, мы можем рассчитать оптимальные размеры солнечной панели и ее инвертора. Выход солнечной панели — это мощность постоянного тока, а выход инвертора — номинальная мощность переменного тока. Отношение мощности постоянного тока (солнечные панели) к номинальной мощности переменного тока инвертора является отношением постоянного тока к переменному. Солнечная батарея мощностью 120 кВт постоянного тока с инвертором мощностью 100 кВт переменного тока имеет отношение постоянного тока к переменному, равное 1,2. Типичное значение отношения DC-AC > 1 (обычно около 1.2)

 

Для определения размера солнечного инвертора HOMER Pro предлагает два способа сделать это –

1.Введите список соотношений постоянного и переменного тока

2.Введите список мощности инвертора (кВт)

Вы можете определить таблицу стоимости, размер (определить свой собственный размер) и срок службы таким же образом, как и для других компонентов. Вы также можете указать эффективность одним значением или установить флажок «Использовать таблицу эффективности» и ввести значения эффективности в зависимости от процентной доли входной нагрузки.Если вы не хотите моделировать инвертор, снимите флажок «Явно моделировать инвертор».

МРРТ

Устройство отслеживания максимальной мощности (или MPPT) представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный, который согласовывает напряжение PV с напряжением на шине постоянного тока, изменяя при этом напряжение самого массива PV для максимизации выходной мощности. Входы для MPPT идентичны входам для инвертора, описанным выше.

Расширенный ввод

Вкладка Advanced Input содержит параметры, влияющие на расчет выходной мощности фотоэлектрических модулей.Статья How HOMER Calculates the Radiation Incident on PV содержит дополнительную информацию об отражательной способности земли, наклоне панели и азимуте панели.

Переменная

Описание

Отражение земли

Доля падающей на землю солнечной радиации, которая отражается, в %

Система слежения

Тип системы слежения, используемой для направления фотоэлектрических панелей на солнце

Использовать уклон по умолчанию

Если этот ввод отмечен, ввод наклона отключен, и наклон устанавливается в соответствии с широтой

Наклон панели

Угол крепления панелей относительно горизонтали, в градусах

Использовать азимут по умолчанию

Если этот ввод установлен, ввод азимута отключен, а азимут устанавливается на 0 или 180 градусов для проектов в северном или южном полушарии соответственно

Панель Азимут

Направление, в котором обращены панели, в градусах

Температура

Вкладка «Температура» позволяет установить или игнорировать температурные эффекты.См. Как HOMER рассчитывает выходную мощность фотоэлектрической батареи для получения подробной информации о влиянии температуры на мощность, номинальной рабочей температуре ячейки и эффективности при стандартных условиях испытаний.

Переменная

Описание

Учитывать влияние температуры

Учитывает ли HOMER влияние температуры фотоэлектрической ячейки на выходную мощность фотоэлектрической батареи

Температурный коэффициент мощности

Число, указывающее, насколько сильно выходная мощность фотоэлектрической батареи зависит от температуры ячейки, в %/градусы Цельсия

Номинальная рабочая температура ячейки

Температура ячейки при 0.8 кВт/м2 и температура окружающей среды 20°C в градусах Цельсия

Эффективность при стандартных условиях испытаний

Максимальный КПД точки питания при стандартных условиях испытаний, в %

См. также

Фотоэлектрические (PV)

Как HOMER рассчитывает выходную мощность фотоэлектрической батареи

Как HOMER рассчитывает температуру фотоэлектрической ячейки

Как ГОМЕР рассчитывает радиационное происшествие на ФЭ массиве

Стандартные условия испытаний

параметрическое исследование характеристик концентрирующих фотоэлектрических модулей | Международный журнал низкоуглеродных технологий

Аннотация

Это исследование касается прогнозирования производительности концентрирующих фотоэлектрических (PV) модулей.Для площади апертуры солнечного концентратора 1 м 2 КПД и выходная мощность концентрирующего фотоэлектрического модуля рассчитываются для различных температур и коэффициентов концентрации. Затем исследование расширяется для расчета температуры, эффективности и выходной мощности фотоэлектрического модуля при различных соотношениях концентраций и скоростях охлаждающей воды. Результаты показывают, что при соотношении концентраций >4 для охлаждения фотоэлектрических модулей необходимо водяное охлаждение вместо естественного конвекционного охлаждения. Результаты служат основой для выбора подходящего коэффициента концентрации и метода охлаждения для проектирования фотоэлектрической системы с концентрацией.

1 ВВЕДЕНИЕ

С развитием всех отраслей промышленности и сельского хозяйства спрос на энергию увеличился с удивительной скоростью. Традиционная энергия ископаемого топлива будет полностью исчерпана в ближайшие десятилетия. Между тем сжигание ископаемого топлива нанесло огромный ущерб окружающей среде и является одной из основных причин загрязнения атмосферы и других видов загрязнения окружающей среды [1]. Поскольку глобальный энергетический кризис и проблема загрязнения окружающей среды неотложны, неизбежно использование возобновляемых источников энергии для замены ограниченных ресурсов ископаемого топлива.Солнечная энергия является наиболее распространенной возобновляемой энергией, которая широко распространена, возобновляема и безопасна для окружающей среды, поэтому она признана одной из идеальных альтернативных энергий. Солнечные фотоэлектрические (PV) элементы в настоящее время являются одним из наиболее важных компонентов в приложениях солнечной энергии, и индустрия PV быстро развивалась в последние годы. По оценкам, рынок фотоэлектрических систем будет расти со скоростью 17% в период с 2008 по 2013 год и достигнет выручки в размере 34 миллиардов долларов в 2013 году при мощности 23,4 ГВт (http://www.electronicweekly.com/Articles/2009/03/17/45675/photovoltaic-market-to-see-17-growth-rate-gartner.htm). Однако высокая стоимость силиконовых материалов высокой чистоты и утомительный процесс их производства препятствуют их массовому применению. Методы снижения затрат исследовались многими исследователями. Одним из наиболее многообещающих подходов к снижению стоимости фотоэлектрических систем является использование оптических концентраторов, таких как параболические тарелки и линзы Френеля. Верлинден и др. . [2] представила фотоэлектрическую систему, сочетающую в себе тарелочный концентратор и водяное охлаждение.Результат исследования показал, что эффективность достигала 24% при коэффициенте оптической концентрации 340. Nilsson et al . [3] обсуждали оценку выхода и характеристики асимметричной системы CPC PV в MaReCo. Они обнаружили, что ячейки, обращенные к переднему отражателю, производят 205 кВт·ч/(м 2 площади ячейки) электроэнергии, а ячейки, обращенные назад, производят 168 кВт·ч/(м 2 площади ячейки) электроэнергии.

В концентрирующей фотоэлектрической системе требуется только небольшой фотоэлектрический модуль, который размещается в зоне фокусировки солнечного концентратора, поэтому общая стоимость фотоэлектрических модулей значительно снижается.Кроме того, эффективность преобразования PV может быть улучшена за счет концентрации солнечной энергии. Также ожидается, что обычно требуется охлаждение с высокой плотностью для минимизации температуры концентрирующего солнечного фотоэлектрического модуля, поскольку эффективность фотоэлектрических модулей снижается при повышенных температурах. В этой статье будут смоделированы и проанализированы характеристики концентрирующего фотоэлектрического модуля и эффект охлаждения.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

2.1 Физическая модель PV

На рисунке 1 представлена ​​эквивалентная схема солнечного элемента, в которой I d — темновой ток фотоэлектрического элемента (А), I ph — фототок (А), В f напряжение перехода (В), R ш шунтирующее сопротивление, r с внутреннее последовательное сопротивление и R L сопротивление нагрузки [2].

Рисунок 1.

Эквивалентная схема фотоэлемента солнечной батареи [9].

Рис. 1.

Эквивалентная схема фотоэлемента солнечной батареи [9].

Темновой ток I d фотоэлектрического элемента определяется выражением [4] 1 , где В f – напряжение, развиваемое только на P–N-переходе, а В f = В + S 9045 S , S , V Напряжение через (внешнее) сопротивление нагрузки R L , V T = KT / Q , а токи I 0 и I r даны по формуле [5] 23 где a — площадь перехода, d — ширина базовой области, N — концентрация легирования в этой области, D и L – коэффициент диффузии и длина диффузии неосновных носителей в базовой области. W — ширина пространственного заряда перехода, τ — время рекомбинации в этой области и n i собственная концентрация, которая для кремния дается выражением [6] 4 где E g0 — энергия зазор в кремнии, T рабочая температура ячейки и n i в единицах см −3 . элементарный заряд, A площадь элемента, F (λ) плотность солнечного излучения на единицу длины волны на длине волны λ, R (λ) коэффициент отражения от поверхности солнечного элемента и Q ( λ) квантовая эффективность сбора неосновных носителей, фотогенерируемых фотонами с длиной волны λ.Полезный спектр обрывается при λ = hc/E g , где E g — энергетическая щель или минимальная энергия фотонов. [8] 6 где напряжение холостого хода В oc является значением В , для которого I = 0 ( R L = ∞) и получается путем решения уравнения (6) для V с I равным нулю.Ток короткого замыкания I sc представляет собой значение I в уравнении (6) для В = 0, что не совсем точно равно I ph для r 6 0 с Для умеренного значения последовательного сопротивления ( r s = В T / I sc ) можно записать ток короткого замыкания, установив В = 0 в уравнении (6).

7Напряжение холостого хода равно 8. Эффективность PV можно записать как 9, где FF — коэффициент заполнения, а P opt — оптическая мощность, поступающая в ячейку.Основным фактором, способствующим возможности ухудшения характеристик при высоком коэффициенте концентрации солнечной энергии (CR), является наличие внутреннего последовательного сопротивления ( r s ). Это может стать все более серьезной проблемой при большом CR, потому что фототок увеличивается линейно с CR, а фотонапряжение увеличивается только логарифмически с CR. Если пренебречь небольшим увеличением напряжения при CR, становится очевидным, что при удвоении CR допустимое r s должно уменьшиться примерно вдвое.В качестве приблизительного ориентира максимально допустимое последовательное сопротивление может быть записано как [7] 10

. внутреннее последовательное сопротивление Ом с (Ом), можно получить следующее [7].

Вольт-амперные характеристики 11Ток короткого замыкания 12Напряжение холостого хода 13Коэффициент заполнения 14КПД преобразования (при оптимальной нагрузке R L ) 15КПД преобразования (при произвольной нагрузке R L ) 16Максимальная мощность 17

2.2 Уравнение баланса тепловой энергии

Предполагая, что отвод солнечного тепла происходит в основном за счет конвекции и излучения, и пренебрегая теплопроводностью фотоэлемента, тепловой баланс фотоэлектрического элемента можно записать как [9] 18 где S = 1000CR — интенсивность света, T амбр температура окружающей среды; нижние индексы а и b обозначают соответственно верхнюю и нижнюю поверхности ячейки; ε a и ε b — излучательная способность поверхности клеток; ч а = 12 Вт/(м 2 К) – коэффициент естественной конвекции воздуха; h b коэффициент конвективной теплопередачи воздуха или других жидкостей [8].19, где λ — теплопроводность, l — характерная длина, число Рейнольдса Re = мкл/ν , u — скорость, ν — кинематическая вязкость и Pr — число Прантла.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ

Численное моделирование было использовано для расчета выходных характеристик и рабочих температур фотоэлемента. Для предполагаемой эффективности преобразования рабочую температуру фотоэлектрического элемента рассчитывали по уравнению (18), затем новое значение эффективности рассчитывали по уравнениям (1-16) и сравнивали с его предыдущим значением.Эффективность преобразования будет пересчитываться в итерационном процессе до тех пор, пока не будет достигнута точность. При этом также рассчитывались напряжение холостого хода, максимальная мощность, КПД и другие параметры фотоэлемента.

Предполагалось, что площадь апертуры солнечного концентратора составляет 1 м 2 , а 25 фотоэлементов соединены последовательно, чтобы обеспечить выходное напряжение фотомодуля ∼12 В (∼0,5 В на каждый элемент). Размер каждой ячейки PV меняли в соответствии с различным соотношением концентраций CR.Из уравнения (7) можно узнать, что наибольшее последовательное сопротивление r с = 0,005 Ом, поэтому было выбрано, что каждая монокристаллическая кремниевая ячейка имеет последовательное сопротивление r с = 0,005 Ом. Для стандартного прямого солнечного излучения 1000 Вт/м 2 были рассчитаны температура и характеристики фотоэлектрических модулей при различных температурах окружающей среды, различных соотношениях концентраций (CR) и способах охлаждения (воздушное охлаждение и водяное охлаждение).

3.1 Предварительное моделирование и проверка

Моделирование модулей ФЭ проводилось для коэффициента оптической концентрации CR = 2,5, 4, 5, 10, 20, 30, 40 и рабочих температур поверхности ФЭ 298, 318, 338, 358 К. Рисунки 2–4 показать напряжение холостого хода, эффективность и пиковую мощность фотоэлектрического модуля. При расчетах было установлено, что ток короткого замыкания во всех случаях мало менялся в диапазоне от 13,5 до 13,9 А. Очевидно, что напряжение холостого хода, пиковая мощность и КПД увеличиваются с увеличением CR и уменьшаются с температурой фотоэлементов.Эффективность фотоэлектрического модуля составляет от 14% до 18,5% при 298–358 К. На рисунке 5 показана эффективность кремниевых солнечных элементов при температуре 300 К из эксперимента, описанного в ссылке [7], сравните ее с рисунком 3, видно, что результат вычислений согласуется с результатом эксперимента. Таким образом, метод расчета является разумным.

Рисунок 2.

Напряжение холостого хода фотоэлектрического модуля.

Рисунок 2.

Напряжение холостого хода фотоэлектрического модуля.

Рисунок 3.

Эффективность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 3.

Эффективность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 4.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 4.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля.

Рис 5.

Эффективность солнечной батареи [7].

Рис. 5.

Эффективность солнечной батареи [7].

3.2 Воздушное охлаждение с естественной конвекцией

Проведено моделирование теплового баланса и характеристик фотоэлектрических модулей для естественно-конвективного воздушного охлаждения с CR = 2,5, 4, 5, 10, 20 и температурами воздуха T = 298, 308, 318 K. h a и h b составляют около 12 Вт/(м 2 K), рассчитанные по уравнению (19). Из рисунков 6 и 7 видно, что температура фотоэлектрического модуля ниже 400 К, а КПД составляет ∼11,5% при CR = 4, а при CR = 5 максимальная температура фотоэлектрического модуля достигла 420 К, эффективность снизилась. до 10%.С увеличением CR рабочая температура резко возрастала, а КПД быстро снижался. Температура фотоэлектрического модуля достигала 600 К, а эффективность снижалась до 3% при CR = 20. Таким образом, воздушное охлаждение с естественной конвекцией может удовлетворить требования к охлаждению фотоэлектрических модулей только при CR < 4. Принудительное конвекционное охлаждение необходимо при CR > 4.

Рисунок 6.

Температуры фотоэлектрического модуля.

Рисунок 6.

Температуры фотоэлектрического модуля.

Рисунок 7.

Эффективность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 7.

Эффективность фотоэлектрического модуля.

3.3 Водяное охлаждение

Моделирование теплового баланса и характеристик фотомодулей с водяным охлаждением (тыльная сторона фотомодулей) проводилось для CR = 2,5, 4, 5, 10, 20, 30, 40, скорости воды V w = 0,5 , 1, 2 м/с и температуры воды 298, 308 и 318 К. Рассчитанные средние коэффициенты конвективной теплоотдачи ч б составили 1070, 1515, 2145 Вт/(м 2 К) из уравнения ( 19) и ч a составляла 12 Вт/(м 2 К).Температуры и фотоэлектрические характеристики фотоэлектрических модулей показаны на рисунках 8–17. Температура фотоэлектрического модуля была эффективно снижена за счет водяного охлаждения. При скорости воды 0,5 м/с максимальная рабочая температура фотоэлектрического модуля может поддерживаться ниже 340 К, а эффективность составляет от 14,5% до 16,5%. По мере увеличения скорости воды температура фотоэлектрических модулей снижалась из-за увеличения коэффициента теплопередачи. При скорости воды 2 м/с и CR = 40 максимальная температура фотоэлектрического модуля составляет 328 К, пиковая мощность составляет 170 Вт, а КПД составляет от 16.1% и 17%. Также видно, что мощность фотомодуля увеличивается с увеличением CR при одинаковой площади апертуры солнечного концентратора.

Рисунок 8.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 8.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 9.

Температура фотоэлектрического модуля при В w = 0,5 м/с.

Рисунок 9.

Температура ФЭ модуля при В w = 0.5 м/с.

Рис 10.

Эффективность фотоэлектрического модуля при V w = 0,5 м/с.

Рис 10.

КПД фотоэлектрического модуля при V w = 0,5 м/с.

Рисунок 11.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля при В Вт = 0,5 м/с.

Рисунок 11.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля при В Вт = 0,5 м/с.

Рисунок 12.

Температура фотоэлектрического модуля при V w = 1 м/с.

Рисунок 12.

Температура фотоэлектрического модуля при В w = 1 м/с.

Рисунок 13.

Эффективность фотоэлектрического модуля при V w = 1 м/с.

Рисунок 13.

КПД фотоэлектрического модуля при V w = 1 м/с.

Рисунок 14.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля при V Вт = 1 м/с.

Рисунок 14.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля при В Вт = 1 м/с.

Рисунок 15.

Температура фотоэлектрического модуля при V w = 1 м/с.

Рисунок 15.

Температура фотоэлектрического модуля при В w = 1 м/с.

Рисунок 16.

КПД фотоэлектрического модуля при V w = 1 м/с.

Рисунок 16.

КПД фотоэлектрического модуля при V w = 1 м/с.

Рисунок 17.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля при V Вт = 2 м/с.

Рисунок 17.

Пиковая мощность фотоэлектрического модуля при В Вт = 2 м/с.

Из рисунков видно, что когда CR не изменяется, T определяется скоростью и температурой воды, увеличивается со скоростью воды и уменьшается с температурой воды. А эффективность и мощность ячейки определяются коэффициентом оптической концентрации CR и рабочей температурой T . Ток короткого замыкания I sc пропорционален коэффициенту оптической концентрации CR, напряжение холостого хода V oc пропорционально логарифму CR, коэффициент заполнения FF обратно пропорционален T .Следовательно, он может повысить эффективность и мощность ячейки за счет использования концентраторов и эффективных методов охлаждения.

4 ВЫВОДА

Для площади апертуры солнечного концентратора 1 м 2 были смоделированы фотоэлектрические модули разных размеров, соответствующих разным коэффициентам концентрации, для различных условий охлаждения. Анализ привел к следующим выводам:

  1. Эффективность и мощность фотоэлектрических модулей увеличиваются по мере увеличения коэффициента оптической концентрации при той же рабочей температуре.Они уменьшаются с температурой при одном и том же соотношении оптических концентраций.

  2. Воздушное охлаждение с естественной конвекцией может удовлетворить требования к охлаждению фотоэлектрических модулей только тогда, когда коэффициент оптической концентрации CR < 4. при коэффициенте оптической концентрации CR = 40. Поэтому целесообразно охлаждать фотоэлектрические модули водяным охлаждением, когда CR не слишком высок.

  3. При площади проема солнечного концентратора 1 м 2 фотомодуль составляет 0,4 м 2 при CR = 2,5 и его средней выходной мощности ∼120 Вт для естественного охлаждения воздуха. Фотомодуль составляет всего 0,025 м 2 при CR = 40, а его средняя выходная мощность составляет ∼165 Вт для водяного охлаждения. Таким образом, более высокий коэффициент концентрации может привести к значительному сокращению фотоэлектрических материалов и более высокой выходной мощности.

ССЫЛКИ

1, . , 

Резюме солнечной фотоэлектрической энергии

2006

Электрические материалы

2,  ,  , et al.

Будет ли у нас фотогальваническая система с КПД 20% (PTC)?

2001

Материалы 17-й Европейской конференции по фотоэлектрической солнечной энергии

3,  ,  .

Электрические и тепловые характеристики гибрида PV-CPC

,

Солнечная энергия

, том.

81

 (стр. 

917

28

)4,  . ,

Физика полупроводниковых приборов, 3-е издание

,

1981

5, .

Насыщенное фотоэдс p–n перехода

,

Electron Devices

,

1970

, vol.

17

 (стр. 

384

5

)6. , 

Солнечные элементы

1982

Прентис-Холл

 7,  ,  .

Модель кремниевых солнечных элементов для проектирования фотоэлектрических концентраторов и фотоэлектрических тепловых систем

,

Солнечная энергия

,

1985

, том.

35

 (стр. 

247

58

)8,  . ,

Основы тепломассообмена

,

2006

Wiley

9.

Термоэлектрический анализ солнечного элемента с концентратором

,

Acta Energiae Solaris Sinica (на китайском языке)

,

200

25

 (стр. 

832

5

)

© The Author, 2010. Опубликовано Oxford University Press. Все права защищены. Чтобы получить разрешение, отправьте электронное письмо по адресу: [email protected]

.

Основанный на модели подход к обнаружению и идентификации неисправностей на стороне постоянного тока фотоэлектрического модуля. система с использованием электрических сигнатур по ВАХ

Abstract

С развитием распределенной генерации и соответствующим значением P.V. (фотогальваническая) система, желательно, чтобы работала фотогальваническая система. система эффективно и надежно. Для обеспечения такой работы требуется система мониторинга для диагностики работоспособности системы. Эта статья направлена ​​на анализ П.В. системы в различных условиях эксплуатации для определения параметров, полученных из ВАХ (вольтамперных характеристик) P.V. системы, которые могли бы служить электрическими сигнатурами для различных ошибочных операций и облегчать разработку алгоритма мониторинга для системы. Подход, основанный на модели, был принят для представления P.В. с использованием однодиодной модели практического Ф.В. ячейка, разработанная в MATLAB/Simulink. Смоделированная система состоит из двух массивов, при этом каждый массив имеет последовательно две панели. Это было смоделировано для различных условий эксплуатации: здоровое состояние, представленное STC (стандартное условие тестирования), O.C. (обрыв цепи), загрязнение, P.S. (частичное затенение), H.S. (горячие точки панелей) и P.D. (деградация панелей) условия. Для анализа ВАХ в этих условиях были выбраны шесть производных параметров: Vte (эквивалентное тепловое напряжение), MCPF (точечный коэффициент максимального тока), Ri (отношение токов), S (наклон), Dv и Di (напряжения и токи). различия соответственно).Используя эти параметры, данные реальной системы в различных условиях сравнивались с данными, сгенерированными ее моделью, для нормальных условий эксплуатации. Пороги были установлены для значения каждого параметра, чтобы отметить нормальный рабочий диапазон. Было замечено, что почти каждая рассматриваемая неисправность создает уникальную комбинацию чувствительных параметров, значения которых превышают заранее определенные пороговые значения, создавая электрическую сигнатуру, которая появится только при достижении соответствующих условий в системе.На основе этих сигнатур в данном исследовании был предложен алгоритм, целью которого является выявление и классификация рассматриваемых неисправностей. По сравнению с другими подобными исследованиями эта работа была сосредоточена на тех чувствительных параметрах для идентификации разломов, которые демонстрируют большую чувствительность и в большей степени способствуют созданию уникальных наборов чувствительных параметров для рассматриваемых разломов.

Образец цитирования: Хан М.А., Хан К., Хан А.Д., Хан З.А., Хан С., Мохаммед А. (2022) Модельный подход к обнаружению и выявлению неисправностей на D.C. сторона П.В. система с использованием электрических сигнатур по ВАХ. ПЛОС ОДИН 17(3): е0260771. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0260771

Редактор: Лэй Чен, Уханьский университет, КИТАЙ

Получено: 6 июля 2021 г .; Принято: 16 ноября 2021 г .; Опубликовано: 29 марта 2022 г.

Copyright: © 2022 Khan et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные содержатся в рукописи и файлах вспомогательной информации.

Финансирование: Авторы не получали специального финансирования для этой работы.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

1. Введение

Энергия, необходимая для экономического развития, сыграла важную роль в создании современной цивилизации. Об уровне жизни страны можно судить по потреблению энергии на одного проживающего в ней человека [1].В связи с технологическим прогрессом и ростом населения потребность в энергии увеличивается, которая обеспечивается за счет множества источников энергии, широко классифицируемых как невозобновляемые и возобновляемые ресурсы. Из-за истощающего характера первого и его негативного воздействия на окружающую среду мир смещается в сторону второго и связанных с ним технологий [2]. Возобновляемые источники энергии являются непостоянными источниками, поэтому ненадежны [3]. Предпринимаются усилия по повышению его эффективности и надежности [4].Среди возобновляемых источников наиболее значимой и широко используемой энергией является солнечная энергия, доступная в тепле и солнечном свете [5]. Его можно использовать с помощью концентрированной солнечной электростанции, использующей солнечную тепловую энергию [6]. В то время как солнечная энергия в виде света может быть использована с помощью Ф.В. модули/панели, работающие на преобразовании солнечного света (энергии фотонов света) в электрическую энергию [7]. П.В. рынок растет в геометрической прогрессии из-за его замечательных особенностей, таких как снижение производственных затрат, чистые измерения, автономная установка в отдаленных районах, длительный срок службы P.В. модули и поддерживающие политики [5, 8–10]. Эти захватывающие черты P.V. рынка сделали возврат инвестиций более интересным.

Тем не менее, как и любой другой процесс, P.V. работа системы подвержена определенным ограничениям и сбоям [3]. Эти ограничения включают эффективность преобразования энергии модуля и эффективность инвертора, которые являются важными компонентами фотоэлектрической системы. система [11, 12]. Помимо этих ограничений, P.V. система уязвима для определенных сбоев во время ее работы, что ограничивает ее работу ниже оптимального уровня мощности, а также может привести к повреждению оборудования и персонала, если ее не обнаружить [13].Ожидается, что после установки фотоэлектрическая система будет работать без вмешательства человека. П.В. модули работают во внешней среде и, следовательно, подвергаются воздействию условий окружающей среды, таких как солнечный свет, тепло, пыль, влажность, затенение и т. д. Хотя солнечная радиация напрямую связана с P.V. мощности, однако некоторые длины волн оказывают негативное влияние на его работу, например, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение вместо этого добавляются в виде тепла [14]. Накопление пыли и грязи на модулях, известное как загрязнение, ухудшает выходную эффективность P.В. система [15]. Эффект затенения также оказывает негативное влияние на его выход [16]. Помимо прямого воздействия на окружающую среду, П.В. система уязвима к обрывам цепи, коротким замыканиям, несоответствиям и частичной деградации модулей [17]. Чаще всего эти неисправности остаются необнаруженными, поэтому требуется мониторинг системы для выявления таких неисправностей и устранения их в случае необходимости. Методы мониторинга для выполнения этой задачи в целом подразделяются на два класса, т. е. тепловые/визуальные и электрические методы [18].Первый требует частых посещений, отнимает много времени, выполняется вручную и наименее эффективен. В то время как последний работает с электрическими величинами, известными как электрические сигнатуры, полученные из выходных данных системы.

Методология, выбранная в этой работе, для мониторинга P.V. системы от различных нештатных ситуаций, относится к электрическим методам. Он опирается на анализ ВАХ П.В. завода, используя модельный подход. Сравнивая эти характеристики реальной системы с ее смоделированной системой с помощью полученных от нее параметров, можно сделать вывод о состоянии системы.Такой подход был выбран в данной работе с использованием однодиодной модели с улучшенными параметрами для моделирования Ф.В. система, так как она несложна и достаточно точна, чтобы представлять собой практический P.V. эксплуатации установки [19]. Модель реализована и проанализирована в MATLAB/Simulink. Для создания электрических сигнатур, полученных в результате сравнения смоделированных характеристик системы и фактических характеристик системы, шесть параметров, полученных из ВАХ Ф.В. системы были выбраны среди других из-за их лучшего отклика.Дисперсия и чувствительность этих параметров были проанализированы для различных дефектных условий, таких как загрязнение, P.S., O.C., H.S. и П.Д. Результаты и наблюдения показали, что эти параметры лучше действуют при создании электрических сигнатур этих повреждений и оправдывают свою роль при разработке алгоритма мониторинга. На их основе был выведен алгоритм, присваивающий каждому неисправному состоянию электрические сигнатуры и успешно классифицирующий все рассмотренные неисправности.

2. Моделирование

A Однодиодная модель практического П.В. ячейка приведена на рис. 1. Шунтовое (Р ш ) и последовательное (Р с ) сопротивления учитывают потери в практическом Ф.В. клеточная операция. Уравнение, описывающее модель с одним диодом, представлено уравнением (1), в котором Iph — фотонный ток, генерируемый падающим светом, Id — ток шунтирующего диода в модели, Ish — шунтирующий путь сопротивления/ток утечки , а I и V — ток и напряжение на клеммах P.V. ячейка соответственно.

(1)(2)

При соблюдении уравнения (2) Io — ток насыщения диода, T — температура панели в градусах Кельвина.Где q (1,602×10 −19 Кл) — заряд электрона, К . Б . (1,38065×10 −23 Дж/К) — постоянная Больцмана, а A — коэффициент идеальности диода фотоэлектрического преобразователя. клетка. Для нескольких ячеек, соединенных последовательно (Ns), для создания панели/модуля уравнение принимает следующий вид: (3)

Где как (4)

Ток насыщения диода, Io , определяется уравнением (5).

(5)

kv и ki — температурные коэффициенты для напряжения и тока соответственно, указанные в паспорте производителя, наряду с напряжением холостого хода ( Vocn ) и током короткого замыкания ( Iscn ) в STC. .Уравнение (5) заменяет предыдущие уравнения для тока насыщения диода и более заметно отражает чувствительность напряжения и тока к температурным изменениям, тем самым улучшая реакцию модели [19]. Генерируемый фотонами ток панели определяется уравнением (6), а уравнение (7) представляет индуцированный фотонами ток в STC.

(6)(7)

В уравнении (6) G представляет доступную солнечную радиацию, Gn представляет солнечную радиацию при STC (т. е. 1000 Вт/м 2 ), а Tn (в Кельвинах) представляет температуру панели при STC .Эти уравнения могут быть решены с использованием данных П.В. паспорт производителя панелей вместе со значениями излучения и температуры для любых условий эксплуатации. Изучение литературы показывает, что пиранометр на поверхности панели может очень хорошо оценить энергетическую освещенность, а температуру панелей можно оценить с помощью эмпирической формулы из [20], что позволяет сократить количество датчиков. На основе этих уравнений однодиодной модели П.В. система, состоящая из двух массивов, в каждом из которых последовательно соединены две панели (т.е., система 2×2), была разработана в Simulink и смоделирована для различных условий для получения соответствующих им ВАХ [21]. Кроме того, для анализа полученных ВАХ была использована программа MATLAB, в которой были рассчитаны три критические точки на ВАХ, т. е. точка короткого замыкания, точка разомкнутой цепи и точка максимальной мощности (MPP). По этим трем точкам кривой ВАХ были рассчитаны их производные параметры для каждого условия.

3. Методология

Методология, выбранная в этой работе, для мониторинга P.V. была основана на сравнении ВАХ реальной системы с характеристиками смоделированной системы для тех же входных данных (т. е. G и T), доступных для реальной системы. Для любых входов G и T смоделированная система представляет собой реакцию системы на исправное состояние, в то время как реальная система представляет фактическое рабочее состояние, которое может быть исправным или неисправным. Сравнивая кривые I-V обеих систем, можно диагностировать исправность реальной системы. Для сравнения ВАХ обеих систем требуется всего несколько точек на кривой, которые могут лучше отражать общее поведение кривой, а также демонстрировать заметные и эффективные изменения при изменении условий.В этой работе были рассмотрены три такие жизненно важные точки на кривой ВАХ (т. е. точка короткого замыкания, точка разомкнутой цепи и точка максимальной мощности). Теперь, чтобы найти относительные изменения между этими точками, из них были получены некоторые параметры, и их реакции наблюдались и сравнивались. После тщательного анализа реакции различных производных параметров на различные неисправности были выбраны шесть параметров, заданных уравнениями (7–12), поскольку они показали заметную чувствительность к различным изменяющимся условиям эксплуатации, а их комбинация чувствительных параметров к различным неисправностям позволила назначить различные электрические подписи к ним.На основе анализа реакции параметров на различные условия эксплуатации диапазон значений, достаточно близких к здоровому значению параметра, был определен как пороговая область. Пороговая область представляет собой нормальную/неактивную область, а вне ее представляет чувствительную/активную область для параметра. Он представляет собой диапазон значений, при котором параметр считается наименее чувствительным и не может отметить разницу между различными ошибками, поскольку каждая ошибка оказывает некоторое влияние почти на каждый параметр и вызывает его отклонение от нормального значения.Следовательно, чтобы отметить разницу между различными неисправностями, только те значения будут считаться ответственными за чувствительность, которые представляют собой большое отклонение и лежат вне пороговой области. Таким образом, не каждый сбой сделает чувствительным каждый параметр, а только те, значения которых выходят за пороговое значение, станут чувствительными, что приведет к различению различных сбоев. Для каждого параметра были определены такие пороги, которые помогали дифференцировать различные состояния. Таким образом, параметр будет считаться чувствительным к ошибке, если в ответ на нее он превысит соответствующий порог.Набор чувствительных параметров включает электрическую сигнатуру неисправности. Шесть производных параметров, рассматриваемых в этой работе для создания и присвоения различимых электрических сигнатур неисправным состояниям, определены ниже.

Первым параметром, рассматриваемым здесь, является Vte (эквивалентное тепловое напряжение). Он чувствителен к неисправностям гетерогенного воздействия (воздействующие на МПП), а также однородного воздействия (воздействующие на точку короткого замыкания). Также вторичная диагностическая роль этого параметра заключается в аппроксимации коэффициента ухудшения качества диода [22].Vte можно получить из ВАХ с помощью уравнения (8), где Isc и Voc обозначают ток в точке короткого замыкания и напряжение в точке разомкнутой цепи, соответственно, а Imp и Vmp представляют ток и напряжение в точке максимальной мощности.

(8)

Вторым параметром, рассматриваемым здесь, является MCPF (коэффициент максимальной текущей точки). MCPF обычно чувствителен к дефектам однородного воздействия, таким как загрязнение. Его можно получить с помощью уравнения (9), которое включает солнечную радиацию в качестве входных данных наряду с током в точке короткого замыкания.

(9)

Третий производный параметр ВАХ — это наклон (S) между точкой короткого замыкания и точкой разомкнутой цепи. Он представляет собой относительное движение этих двух точек и показывает чувствительность к ошибкам, которые влияют на любую из этих двух точек. Это дается уравнением (10).

(10)

Остальные три параметра были получены из ВАХ с использованием простой арифметики. Они были получены путем взятия соотношений [23], представленных уравнением (11), и разностей между тремя важными точками на кривой ВАХ, представленными уравнениями (12) и (13).

(11)(12)(13)

Как указывалось ранее, эти параметры были рассчитаны для различных условий эксплуатации, таких как здоровое состояние (при STC), загрязнение, P.S. (частичные штриховки), H.S. (горячие точки панелей), P.D. (деградация панелей) и O.C. (состояние разомкнутой цепи). В соответствии с конфигурацией панелей системы (2 × 2) некоторые из этих неисправностей, обычно с разнородным воздействием, могут проявляться в системе несколькими различными способами. В данной статье рассмотрены некоторые из них и классифицированы как отдельные разломы.Дефекты частичного затенения были классифицированы как P.S. (1) (частичное затемнение только на одной панели), P.S. (2) (только для одного массива) и P.S. (3) (на одной панели в каждом массиве). В то же время П.С. (3) был далее классифицирован как P.S. (3.1) и П.С. (3.2) по интенсивности затенения, как П.С. (3) показывает резкое изменение в ответ на увеличение интенсивности затенения сверх определенного значения доступного G для заштрихованных панелей. P.S (3.1) представляет собой частичное затенение на одной панели в каждом массиве, когда интенсивность дефекта на затененных панелях такова, что доступный G составляет не менее почти 600 Вт/м 2 , и тот же дефект представлен P.S (3.2) для значений G ниже 600 Вт/м 2 . Точно так же горячие точки разломов были классифицированы как H.S. (1) (горячие точки всех панелей), H.S. (2) (горячие точки с одним массивом), H.S. (3) (одна панельная точка доступа в каждом массиве) и H.S. (4) (единая точка доступа во всей системе). Точно так же для деградации панелей эта последовательность (1–4) представляет все панели, одну панель, один массив и одну панель в каждом деградированном массиве соответственно. Таким образом, всего на моделируемой системе было смоделировано 15 состояний, одно из которых является здоровым.Были смоделированы все 14 аварийных состояний, начиная от удара низкой интенсивности до удара высокой интенсивности. На основе анализа результатов и установки надлежащих пороговых значений были определены чувствительные параметры для различных условий для создания соответствующих электрических сигнатур и разработки алгоритма мониторинга.

4. Результаты и обсуждение

Система на основе модели, разработанная в MATLAB/Simulink, была смоделирована для различных рабочих условий, изложенных ранее. Ответ П.В.системы в этих различных рассматриваемых условиях были получены в виде графиков I-V и P-V (мощность-напряжение) соответственно. Из характеристики P-V было обнаружено, что система имеет тенденцию работать ниже оптимального уровня выходной мощности, когда она находится в состоянии неисправности, а выходная мощность падает больше по мере увеличения интенсивности неисправности. Несмотря на то, что ВАХ показана, разные неисправности по-разному влияют на точки ВАХ. Эти отклики в виде графиков представлены ниже на рис. 2А–5В.

Из ВАХ видно, что загрязнение О.С. и П.С. (2) влияет на ток короткого замыкания, уменьшая его, и вместе с этим MPP также уменьшается по сравнению с нормальным здоровым положением. Загрязнение является своего рода однородным дефектом, поскольку ожидается, что оно будет равномерно распространяться на все панели системы. Точно так же П.С. (2) и О.К. также могут быть классифицированы как однородные природные разломы, поскольку они одинаково воздействуют на определенную часть системы, и их результирующее воздействие напоминает загрязнение. Напротив, частичное затенение, такое как P.S. (1) и П.С. (3) считаются гетерогенными разломами, так как они влияют на систему неравномерно.Частичное экранирование такого типа не снижает ток короткого замыкания, а только влияет на МПП, уменьшая ток на МПП. В результате на кривой ВАХ формируются две ступени, как показано на рис. 3А, на которой верхняя ступенька напоминает нормальную работу, а нижняя ступень представляет собой неисправную работу. Для Х.С. условиях, они оказывают очень незначительное влияние на ток короткого замыкания, немного увеличивая его, в то же время оказывая большее влияние на напряжение холостого хода, уменьшая его по сравнению с эталонным значением в нормальных условиях.Кроме того, для П.Д. условиях они имеют тенденцию немного снижать МДП только за счет изменения наклона в точке излома на ВАХ, в то время как две другие точки остаются неизменными.

Теперь реакции шести производных параметров на эти различные ошибочные состояния представлены на графиках, представленных на рисунках ниже. Эти графики были получены путем построения графика отклика каждого параметра при различных неисправностях в зависимости от возрастающих уровней интенсивности неисправности.

Из графика на рис. 6 видно, что Vтэ чувствителен к повреждениям как однородного воздействия (обычно затрагивающие точку КЗ), так и разнородного воздействия (обычно затрагивающего МПП).Помимо четырех условий, представленных линиями в зеленой области, которые представляют пороговую область, Vte показывает чувствительность ко всем другим рассматриваемым неисправностям. Пороговая область была определена из анализа значений параметра для условий сбоя, за пределами которого интенсивность сбоя будет считаться достаточно хорошей, чтобы сделать параметр чувствительным. Он был получен путем вычитания нормального значения параметра из наименьшего значения, при котором параметр считается чувствительным по обе стороны от нормального значения.Согласно анализу данных, Vte показывает значительную дисперсию даже при низкой интенсивности разломов в таких условиях, как P.S. (1) и П.С. (3.1), которые имеют разнородное воздействие. Кроме того, анализ показывает, что можно установить четыре различных области для значений, выходящих за пределы предварительно определенного порога: значения, намного превышающие порог (Vte > 3,5 для этой системы), как в случае P.S (1) и P.S (3.1), значения, которые немного больше порога (3,5 > Vte > порога), например, для неисправностей H.S (3), загрязнения, ЧР (2) и ЧР (3), значения меньше порогового, но не отрицательные (0< Vте <порог), как в случае HS (2) и PD (1), а также отрицательные значения, такие как для P.С (3.2). Установка этих нескольких пороговых значений для Vte помогла различать различные рабочие условия.

Отклик MCPF на рис. 7 показывает, что он чувствителен к нарушениям однородного воздействия, таким как загрязнение, P.S. (2) и массив O.C. Он показывает более значительную дисперсию и тенденцию к увеличению значений от порогового диапазона до этих условий. Также было обнаружено, что этот параметр показывает небольшую дисперсию и тенденцию к снижению значений для всех H.S. условия. Следовательно, могут быть установлены две области для значений вне порогового диапазона, т.е.т. е. один выше/больше порога, а другой ниже/меньше порога.

Из рис. 8 видно, что параметр уклона показывает чувствительность к разломам однородного воздействия, таким как загрязнение, массив О.С и П.С. (2). Эти неисправности имеют тенденцию уменьшать ток короткого замыкания, заставляя параметр принимать тенденцию к уменьшению от предварительно определенного порога по мере увеличения интенсивности неисправности. Кроме того, условия горячих точек, такие как H.S. (1) и Х.С. (3) имеет тенденцию к увеличению тока короткого замыкания и незначительному снижению напряжения холостого хода, делает параметр чувствительным, принимая тенденцию к увеличению.Следовательно, были выбраны две области для значений вне порога.

Результаты на рис. 9 показывают, что Ri чувствителен к разломам гетерогенного воздействия, таким как P.S. (1) и П.С. (3), в частности, дефекты частичного затенения такого рода. Эти неисправности влияют на MPP, уменьшая ток в MPP, сохраняя при этом ток короткого замыкания почти постоянным, что приводит к большему значению Ri. Следовательно, Ri проявляет чувствительность только к этим неисправностям.

Из графиков Dv ​​и Di на рис. 10 и 11 видно соответственно, как и Vte; эти два производных параметра также показывают чувствительность к неисправностям как однородной, так и гетерогенной природы среди рассматриваемых условий неисправности.На рис. 10 показано, что Dv не чувствителен к O.C., P.S. (2), Х.С. (1) и Х.С. (3). Dv показывает чувствительность ко всем другим рассматриваемым условиям, кроме этих неисправностей, и для чувствительности можно установить две области вне порога, т. е. области выше/больше и ниже/меньше порога. Аналогичным образом, на рис. 11 видно, что Di показывает чувствительность ко всем рассматриваемым условиям, кроме P.D. (2), П.Д. (4) и условия всех горячих точек. Для Х.С. (1) и Х.С. (2), Di станет чувствительностью только тогда, когда интенсивность неисправности очень сильно возрастет, как видно из графика.Но до достижения такой интенсивности система способна обнаружить их гораздо раньше по другим соответствующим чувствительным параметрам; вот почему Ди не считается чувствительным к ним.

Как видно из этих графиков параметров, P.S. (3) показывает резкое изменение, когда интенсивность дефекта увеличивается на неисправном участке, а полученная освещенность неисправного участка становится почти вдвое меньше, чем у здорового участка. По этой причине он был далее классифицирован как P.S. (3.1) и П.С. (3.2), так как чувствительность параметров изменена для обоих. Кроме того, из этих графиков видно, что некоторые параметры, которые хотя и действуют как чувствительные параметры к конкретной неисправности, останутся нечувствительными при низких уровнях интенсивности. Такое загрязнение будет обнаружено, когда его интенсивность такова, что разница между доступным и полученным излучением превышает 230 Вт/м 2 . Точно так же П.Д. будет обнаружен, когда деградация последовательностей клеток и шунтирующих сопротивлений приблизится к 4-5 раз по сравнению с недеградированными ячейками/панелями.Для горячих точек они будут обнаружены, когда температура неисправных панелей почти в два раза превысит температуру исправных панелей в системе. В условиях частичного затенения все, кроме P.S. (2) обнаруживаются даже при низкоинтенсивных уровнях неисправности. P.S. (2) будет обнаруживаться с такими же уровнями интенсивности, как и в случае загрязнения. Из анализа этих результатов было обнаружено, что с использованием этих производных параметров можно классифицировать различные рассматриваемые состояния системы, поскольку почти каждое состояние имеет различную комбинацию чувствительных параметров.Таким образом, создание различных наборов чувствительных параметров для рассматриваемых условий и позволяет назначать им электрические сигнатуры. Было обнаружено только два случая, когда один и тот же набор параметров, следующих одной и той же тенденции, представляет два ошибочных условия (т. е. для ПС (1), ПС (3.1) и для ОС, ПС (2)). Используя эти электрические сигнатуры, в этой статье был предложен алгоритм для мониторинга системы в отношении рассматриваемых условий неисправности, показанный на рис. 12. Этот алгоритм успешно классифицирует и идентифицирует условия неисправности и контролирует систему в отношении рассматриваемых условий неисправности.

Метод, представленный здесь, в этой работе, имеет, прежде всего, то преимущество, что является электрическим методом идентификации неисправностей с использованием выходных значений системы, следовательно, приводит к автоматической системе мониторинга неисправностей. Во-вторых, эта работа была сосредоточена на улучшении идентификации неисправностей по сравнению с другими электрическими методами путем выбора тех параметров, отклики которых могут очень хорошо способствовать созданию уникальных наборов чувствительных параметров для различных неисправностей, а также путем введения нескольких параметров, таких как Di и Dv, которые могут внести значительный вклад. в нужной задаче.В [24] три точки на ВАХ, уже обсуждавшиеся здесь, использовались для выполнения желаемой задачи мониторинга вместе с наклонами между этими точками, в то время как в этой статье рассматривались параметры, полученные из этих точек. Следовательно, производные параметры имеют то преимущество, что они разнообразны, что приводит к созданию большого количества таких производных параметров, что позволяет легко различать различные неисправности. Аналогично, в [23] рассматривались некоторые производные параметры для искомой задачи, в то время как в данной работе было учтено всего 14 таких параметров, включая рассмотренные в [23] в начале.Затем, исходя из чувствительности и вклада в создание уникальных электрических сигнатур, были окончательно выбраны только 6 производных параметров, которые показали многообещающие результаты для выполнения задачи по различению и идентификации различных неисправностей. Эти параметры были выбраны на основе присвоения уникальных электрических сигнатур различным рассмотренным неисправностям и оказались наиболее подходящими, чем рассмотренные в предыдущей работе.

5. Заключение

Для контроля Ф.В. системы, используемый здесь подход был основан на сравнении отклика реальной системы с откликом смоделированной системы.Для моделирования P.V. В системе использовалась однодиодная модель с улучшенными параметрами, которая лучше представляла типичный отклик Ф.В. система. Модельный подход оказался эффективным и действенным способом изучения и анализа П.В. реакция системы в различных условиях эксплуатации. Для сравнения отклика обеих систем по точкам ВАХ были получены шесть параметров. Эти параметры были выбраны на основе их чувствительности к изменяющимся условиям эксплуатации и возможности создания наборов чувствительных параметров, которые могли бы назначать сигнатуры различным неисправностям.В этой статье было рассмотрено почти 14 видов ошибочных сценариев наряду со здоровыми условиями, и было обнаружено, что эти шесть параметров успешно классифицируют их и позволяют назначать им разные сигнатуры. Предложен алгоритм использования этих сигнатур с целью обнаружения неисправности и выделения ее среди рассматриваемых неисправностей, в противном случае констатация неопределенного состояния/неисправности. Это успешно демонстрирует эффективность электрических сигнатур при мониторинге Ф.В. система, включающая электрический метод мониторинга P.В. система.

В дальнейшей работе рекомендуется расширить область применения этого подхода на большие P.V. системы (более 2×2) и большее количество неисправных состояний (таких как дуговые замыкания, замыкания на землю и т. д.). Для большой системы и большего количества неисправностей общее количество возможных условий неисправности, вероятно, увеличится, а также соответствующие электрические сигнатуры. Также рекомендуется включить некоторые новые параметры, полученные из точек ВАХ, которые могут быть более чувствительными к ошибкам, особенно к H.S. и П.Д. условия.Для П.Д. условиях следует рассчитать соотношение между чувствительностью чувствительных параметров и процентом деградации, а также следует учитывать факторы, отличные от деградации последовательных и шунтирующих сопротивлений ячейки/панели. Также в данной работе не учитывалось появление двух разломов одновременно. Хотя представленный здесь алгоритм обнаружит появление одновременных неисправностей, но не может их классифицировать/идентифицировать. Кроме того, также рекомендуется рассчитывать пороговый диапазон в процентах i.т. е. рассчитать отклонение от номинального значения в процентах по каждому параметру. В дополнение к этим ограничениям в этой работе также не рассматривалась локализация неисправностей.

Благодарности

Я подтверждаю, что автор Мухаммад Ризван Сиддики удален из списка авторов, а Абдулла Мохаммед включен. Все обновленные авторы в списке внесли свой вклад в исследование и не нарушают критерии авторства журнала.

Каталожные номера

  1. 1.Азам М., Хан А. К., Бахтияр Б. и Эмирулла К., «Причинно-следственная связь между потреблением энергии и экономическим ростом в странах АСЕАН-5», Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 2015. Т. 47. С. 732–745.
  2. 2. Тахвонен О. и Сало С., «Экономический рост и переходы между возобновляемыми и невозобновляемыми источниками энергии», European Economic Review , vol. 45, нет. 8, стр. 1379–1398, 2001.
  3. 3. Петроне Г., Spagnuolo G., Teodorescu R., Veerachary M. и Vitelli M., «Проблемы надежности в фотоэлектрических системах обработки энергии», транзакций IEEE по промышленной электронике , vol. 55, нет. 2008. Т. 7. С. 2569–2580.
  4. 4. Рамакумар Р., Батлер Н. Г., Родригес А. П. и Венката С., «Экономические аспекты передовых энергетических технологий», Proceedings of the IEEE , vol. 81, нет. 3, стр. 318–332, 1993.
  5. 5. Сенер К. и Фтенакис В., «Энергетическая политика и варианты финансирования для достижения целей проникновения солнечной энергии в сеть: учет внешних затрат», Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol.2014. Т. 32. С. 854–868.
  6. 6. Чжан Х., Байенс Дж., Дегрев Дж. и Касерес Г., «Концентрированные солнечные электростанции: обзор и методология проектирования», Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии , том. 22. С. 466–481, 2013.
  7. 7. Штайнер М., Зифер Г., Шмидт Т., Визенфарт М., Димрот Ф. и Бетт А. В., «43% эффективность преобразования солнечного света в электричество с использованием CPV», IEEE Journal of Photovoltaics , vol. 6, нет. 4, стр. 1020–1024, 2016.
  8. 8. Shafique M., Luo X. и Zuo J., «Фотогальванические зеленые крыши: обзор преимуществ, ограничений и тенденций», Solar Energy , vol. 202, стр. 485–497, 2020.
  9. 9. Лю Дж. С., Куан С.-Х., Ча С.-К., Чуанг В.-Л., Гау Г.Дж. и Дженг Дж.-Ю., «Разработка фотоэлектрических технологий: взгляд на анализ роста патентов», Solar Энергетические материалы и солнечные элементы , том. 95, нет. 2011. Т. 11. С. 3130–3136.
  10. 10. Базилиан М.и др., «Пересмотр экономических аспектов фотоэлектрической энергии», Renewable Energy , vol. 2013. Т. 53. С. 329–338.
  11. 11. Масуко К. и др., «Достижение эффективности преобразования более 25% с помощью солнечного элемента с гетеропереходом из кристаллического кремния», IEEE Journal of Photovoltaics , vol. 4, нет. 2014. Т. 6. С. 1433–1435.
  12. 12. Аарниовуори Л., Косонен А., Силланпаа П. и Ниемела М., «Измерения эффективности мощных солнечных инверторов калориметрическими и электрическими методами», транзакций IEEE по силовой электронике , том.28, нет. 2012. Т. 6. С. 2798–2805.
  13. 13. Фальво М. и Каппарелла С., «Вопросы безопасности в фотоэлектрических системах: выбор конструкции для безопасного обнаружения неисправностей и предотвращения риска пожара», Практические примеры пожарной безопасности , том. 2015. Т. 3. С. 1–16.
  14. 14. Мади Л., Бушама И. и Буарисса Н., «Влияние длины волны света на характеристики неполярных тонкопленочных солнечных элементов на основе InGaN с использованием одномерного моделирования», Journal of Science : Advanced Materials and Devices , том.4, нет. 2019. Т. 4. С. 509–514.
  15. 15. Магами М. Р., Хизам Х., Гомеш К., Радзи М. А., Резадад М. И. и Хаджигорбани С., «Потеря мощности из-за загрязнения солнечной панели: обзор», Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 2016. Т. 59. С. 1307–1316.
  16. 16. Патель Х. и Агарвал В., «Моделирование на основе MATLAB для изучения влияния частичного затенения на характеристики массива фотоэлектрических модулей», транзакций IEEE по преобразованию энергии , том. 23, нет. 1, с.302–310, 2008.
  17. 17. Меллит А., Тина Г.М. и Калогиру С.А., «Методы обнаружения и диагностики неисправностей для фотоэлектрических систем: обзор», Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 2018. Т. 91. С. 1–17.
  18. 18. М. Даварифар, А. Рабхи, А. Эль-Хаджаджи и М. Дахман, «Диагностика основных неисправностей фотоэлектрических панелей в режиме реального времени с использованием статистической обработки сигналов», Международная конференция по исследованиям и приложениям в области возобновляемых источников энергии, , 2013 г. (ICRERA) , 2013, с.599–604: IEEE.
  19. 19. Вильялва М. Г., Газоли Дж. Р. и Рупперт Филхо Э., «Комплексный подход к моделированию и моделированию фотоэлектрических батарей», IEEE Transactions on power electronics , vol. 24, нет. 5, стр. 1198–1208, 2009.
  20. 20. Капланис С. и Каплани Э., «Энергетические характеристики и ухудшение характеристик фотоэлектрических модулей BP c-Si за 20 лет», Практика и теория имитационного моделирования , том. 19, нет. 4, стр. 1201–1211, 2011.
  21. 21. Э. Дюран, М. Пилиуджин, М. Сидрач-де-Кардона, Дж. Галан и Дж. Андухар, «Различные методы получения ВАХ фотоэлектрических модулей: обзор», в , 2008 г., 33-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists. Конференция , 2008 г., стр. 1–6: IEEE.
  22. 22. Сера Д., Спатару С., Мате Л., Керекес Т. и Теодореску Р., «Бессенсорный метод диагностики фотоэлектрических батарей для жилых фотоэлектрических систем», в 26-й Европейская конференция и выставка фотоэлектрической солнечной энергии (EUPVSEC 2011) , 2011, с.3776–3782: ETA-возобновляемые источники энергии и WIP-возобновляемые источники энергии.
  23. 23. Спатару С., Сера Д., Керекес Т. и Теодореску Р., «Метод диагностики фотоэлектрических систем, основанный на измерениях I – V света», Solar Energy , vol. 2015. Т. 119. С. 29–44.
  24. 24. Али М. Х., Рабхи А., Эль Хаджаджи А. и Тина Г. М., «Обнаружение неисправностей в фотоэлектрических системах в реальном времени», Energy Procedia , vol. 111, стр. 914–923, 2017.

Прогнозирование ВАХ фотоэлектрических систем в условиях частичного затенения – журнал pv International

Исследователи из Туниса предложили метод определения характеристического профиля ВАХ частично затененного фотоэлектрического модуля и его экстраполяции в линейный профиль.

Эмилиано Беллини

Исследовательская группа из Университета Карфагена в Тунисе разработала метод аналитического определения характеристического профиля ВАХ фотоэлектрической системы в условиях частичного затенения.

Описанный в исследовании Моделирование фотоэлектрических установок в условиях частичного затенения , опубликованном в SN Applied Sciences, , этот метод был задуман для определения ВАХ и их использования для профилирования рядов фотоэлектрических модулей.

Метод был протестирован на двух параллельно соединенных 72-ячеечных модулях с выходной мощностью 180 Вт, причем каждый модуль имел ячейки, соединенные последовательно и организованные в три цепочки.Каждая цепочка состояла из 24 ячеек и была защищена обходным диодом. Средняя освещенность и температура, используемые в тесте, составляли 420 Вт/м 2 и 60 градусов Цельсия соответственно.

Сегментация

Чтобы частично затенить одно устройство, исследователи накрыли ячейку в его цепочке картоном, остановив выработку энергии ячейкой. Было проведено три теста, в каждом из которых использовались различные условия затенения массива фотоэлектрических модулей.

«Процедура получения характеристики ВАХ всего массива фотоэлектрических модулей состоит [из] сегментации всех характеристик ВАХ цепочек модулей в соответствии с различными значениями напряжения и суммирования токов на каждой из характеристик цепочки модулей для такое же значение напряжения», — заявила группа Carthage.

По словам исследователей, полученные ВАХ могут стать базой данных для определения состояния частичного затенения и выявления возможных отказов, вызванных загрязнением или препятствиями на фотоэлементах.

Другие приложения

Группа Carthage заявила, что модель также подходит для промежуточных значений облучения, а не ограничивается значениями 0% или 100%, и может использоваться в части управления системами эмулятора PV.

«Технические паспорта производителя не могут предоставить всю информацию, необходимую для моделирования фотоэлектрической батареи в различных условиях эксплуатации», — заявили ученые.«Поэтому необходим метод получения требуемых параметров из имеющихся технических данных».

В исследовании, проведенном в прошлом месяце, была предпринята попытка оценить точность математических моделей, используемых фотоэлектрической промышленностью и исследователями для оценки производительности солнечных модулей в различных условиях освещенности и температуры. Ученые проанализировали базовые модели, используемые для оценки профиля ВАХ модулей, используя графическое представление взаимосвязи между напряжением, приложенным к электрическому устройству, и током, протекающим через него.

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, обращайтесь по адресу: [email protected]

Компьютерное моделирование и симуляция характеристик солнечных батарей

Аннотация

Основной целью моей исследовательской работы в докторантуре было изучение поведения взаимосвязанных солнечных фотоэлектрических (PV) батарей. Подход включал построение математических моделей для исследования различных типов исследовательских задач, связанных с выходом энергии, отказоустойчивостью, эффективностью и оптимальными размерами взаимосвязанных систем солнечных фотоэлектрических батарей.

Мою исследовательскую работу можно разделить на четыре различных типа исследовательских задач: 1. Моделирование взаимосвязанных систем солнечных фотоэлектрических батарей для изучения их электрического поведения, 2. Моделирование различных взаимосвязанных сетей солнечных фотоэлектрических батарей для прогнозирования их ожидаемого срока службы. , 3. Моделирование оценки солнечного излучения и его изменчивости, и 4. Моделирование связанной системы для оценки размера массива фотоэлектрических модулей и блока батарей в автономной взаимосвязанной солнечной фотоэлектрической системе, где солнечная фотоэлектрическая система зависит от системы. обеспечение солнечной лучистой энергией.Успешное применение математики к вышеупомянутым задачам включало в себя три этапа: 1. Постановка задачи в математическую форму с использованием численных, оптимизационных, вероятностных и статистических методов/методов, 2. Трансляция математических моделей с использованием C++ для моделирования их на компьютере, и 3. Интерпретация результатов, чтобы увидеть, насколько близко они коррелируют с реальными данными. Массив является наиболее дорогостоящим компонентом солнечной фотоэлектрической системы. Поскольку электрические характеристики, а также срок службы массива очень чувствительны к полевым условиям, были исследованы различные характеристики массивов, такие как выход энергии, срок службы, ориентация коллектора и оптимальные размеры, чтобы повысить их эффективность, отказоустойчивость. толерантность и надежность.Были рассмотрены три конфигурации соединения солнечных элементов в массиве — последовательно-параллельное, полностью перекрестное и мостовое. Электрические характеристики этих конфигураций были исследованы, чтобы найти ту, которая сравнительно менее подвержена несоответствиям из-за допусков производителя в характеристиках элементов, затенения, загрязнения и старения солнечных элементов. Также были получены вольт-амперные характеристики и значения энерговыхода, характеризуемые точками максимальной мощности и коэффициентами заполнения для этих сборок.Были разработаны две разные математические модели, одна для массивов меньшего размера, а другая для массивов большего размера. Первая модель учитывает уравнения в частных производных с краевыми условиями, тогда как вторая использует концепцию простого линейного программирования. На основе исходной информации о значениях тока короткого замыкания и напряжения холостого хода тридцати шести монокристаллических кремниевых солнечных элементов, предоставленной производителем, значения этих параметров для до 14 400 солнечных элементов были сгенерированы случайным образом.Таким образом, исследования проводились для трех различных случаев размеров массивов, т. е. (6 х 6), (36 х 8) и (720 х 20), для каждой конфигурации. Срок службы различных взаимосвязанных солнечных фотоэлектрических батарей и улучшение их жизненных характеристик за счет различных взаимосвязей и модульных конфигураций были исследованы с использованием модели индекса надежности. В нормальных условиях КПД солнечного элемента падает экспоненциально, и его срок службы выше минимально допустимого КПД можно считать верхней границей его срока службы.В полевых условиях солнечный элемент может выйти из строя в любое время из-за воздействия окружающей среды или может работать до конца ожидаемого срока службы. В связи с этим время жизни солнечного элемента в массиве представлялось экспоненциально распределенной случайной величиной. В любой момент времени t считалось, что эта случайная величина имеет два состояния: (i) ячейка функционировала до момента времени t или (ii) ячейка вышла из строя за время t. Считалось, что функционирование солнечной батареи заключается в ее работе с затухающей со временем эффективностью в нормальных условиях.Предполагалось, что срок службы солнечного элемента не имеет памяти или свойства старения, а это означало, что независимо от того, как долго (скажем, t) элемент работал, вероятность того, что он проработает дополнительное время ?t, не зависела от т. Срок службы солнечной батареи выше наименьшего допустимого КПД принимался за верхнюю границу ожидаемого срока службы. Значение верхней границы ожидаемого срока службы солнечного элемента оценивалось с использованием информации, предоставленной производителями монокристаллических кремниевых солнечных элементов.Затем на основе этих сроков службы были получены ожидаемые эксплуатационные сроки службы массивных систем. Поскольку для исследования влияния ориентации коллектора на характеристики массива требуются непрерывные значения глобальной солнечной радиации на поверхности, был также предложен метод оценки глобальной солнечной радиации на поверхности (горизонтальной или наклонной). Индекс облачности определялся как доля внеземной радиации, достигшей поверхности земли, когда небо над интересующим местом было закрыто облачным покровом.Предполагалось, что облачный покров в интересующем месте в течение любого интервала времени в течение суток следует нечеткому случайному явлению. Таким образом, индекс облачности рассматривался как нечеткая случайная величина, учитывающая облачный покров в интересующем месте в течение любого временного интервала суток. Предполагалось, что эта переменная зависит от четырех других нечетких случайных величин, которые, соответственно, учитывают облачный покров, соответствующий 1) типу группы облаков, 2) климатическому району, 3) сезону с наибольшим количеством осадков и 4) типу количество осадков в интересующем месте за любой временной интервал.Все возможные типы облачных покровов были разделены на пять типов групп облаков. Каждая группа облаков рассматривалась как нечеткое подмножество. В этой модели облачный покров в интересующем месте в течение временного интервала считался облаками, закрывающими небо над этим местом. Облачные покровы со всеми возможными типами облаков, имеющими коэффициенты пропускания, соответствующие значениям в диапазоне принадлежности нечеткому подмножеству (т. е. типу группы облаков), считались элементами принадлежности к этому нечеткому подмножеству.Коэффициенты пропускания различных типов облачного покрова в группе облаков соответствовали значениям в диапазоне членства в этой группе облаков. Логика предикатов (т.е. если—то—, иначе—, условия) использовалась для установления связи между всеми нечеткими случайными величинами. Значения вышеупомянутых нечетких случайных величин были оценены, чтобы получить значение индекса облачности для каждого временного интервала в интересующем месте. Для каждого случая нечеткой случайной величины эвристический подход использовался для субъективного определения диапазона ([a, b], где a и b были действительными числами с интервалом [0, 1] таким образом, что имитационная модель для определения размера стенда -разработана отдельная солнечная фотоэлектрическая система с взаимосвязанным массивом и аккумуляторной батареей.Модель учитывает выработку электроэнергии в массиве и ее хранение в аккумуляторной батарее, обслуживающей меняющийся спрос на нагрузку. Вероятность потери энергоснабжения (LPSP) использовалась для обозначения риска неудовлетворения потребности нагрузки. Подход включал методы линейного программирования и ставил перед собой задачу найти такое оптимальное сочетание количества батарей и фотоэлектрических модулей, которое могло бы обеспечить работу автономной фотоэлектрической системы без какого-либо риска неудовлетворения нагрузки.Эта задача линейного программирования зависела от времени и была стохастической по своей природе. Переменные коэффициентов для нагрузки в течение интервала, мгновенной энергии, генерируемой фотоэлектрическим модулем в течение этого интервала, и энергии, запасенной в одной батарее в начале этого интервала, зависели от времени и были случайными. Переменными для принятия решения были количество модулей в массиве фотоэлектрических модулей и количество батарей в банке батарей. Эта задача линейного программирования (lpp) представляла собой задачу с ограничением сверху, в которой две заданные переменные давали верхние границы количества модулей и количества батарей.Ограничения верхней границы помогли модели не получить минимальное значение потери электроснабжения в течение интервала, когда одна из переменных решения (т. е. количество модулей и количество батарей) имеет неожиданно высокое значение, а другая — неожиданно низкое значение. Для исследований были рассмотрены неследящие (например, фиксированные и наклонные) и одноосные следящие апертурные решетки, содержащие перекрестно соединенные модули монокристаллических кремниевых солнечных элементов в модульной конфигурации (6 x 6).Колебательный характер спроса на нагрузку был проиллюстрирован с помощью вероятностного распределения (равномерного распределения). Моделирование требует рассмотрения связанной системы, в которой автономная солнечная фотоэлектрическая система зависит от системы, обеспечивающей преобразование солнечной лучистой энергии в электричество.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.