Карамов Д. Н. Моделирование и оптимизация установленной мощности сетевых инверторов фотоэлектрической системы / Д. Н. Карамов, И. В. Наумов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2019. – Т. 64, № 4. – С. 20–29. – DOI: 10.26731/1813-9108.2019.4(64).20-29
10.26731/1813-9108.2019.4(64).20–29
В статье описан подход к моделированию и оптимизации установленной мощности сетевых инверторов фотоэлектрической системы. Представлен подробный литературный обзор с выявлением проблематики и постановкой задачи исследования. Показаны различные схемы соединения сетевых инверторов с солнечными батареями в зависимости от суммарной установленной мощности солнечной электростанции. Сформированы требования к математическим моделям, допущения и эксплуатационно-технические ограничения. Предложена модель сетевого инвертора, учитывающая изменение режимных параметров во времени. При рассмотрении крупных солнечных электростанций предлагаются схемы, включающие силовые коммутаторы. Эта модель позволяет рассчитывать в сетевом инверторе и силовом коммутаторе протекающие токи, напряжения, активную, реактивную и полную мощности. Представлен алгоритм оптимизации установленной мощности сетевых инверторов с учетом эксплуатационно-технических ограничений и динамики природно-климатических показателей. Выполнено моделирование двух фотоэлектрических систем (250 и 3 000 кВт) для метеорологических условий н.п. Хамакар (Иркутская область). Моделирование выполнялось по данным типичного метеорологического года, сформированного по многолетним метеорологическим рядам. Обработка данных рядов выполнялась на программно-вычислительном комплексе «Локальный анализ параметров окружающей среды и солнечной радиации». Результаты моделирования и оптимизации фотоэлектрической системы показали, что эффективнее использовать 3 сетевых инвертора по 50 кВт каждый (итого 150 кВт) чем 6 по 25 кВт и 10 по 15 кВт. Аналогичный результат был получен при оптимизации установленной мощности фотоэлектрической системы 3 000 кВт, в которой эффективнее применять 12 инверторов по 150 кВт. Предложенный в статье подход может быть использован при решении задач оптимизации состава оборудования фотоэлектрических систем, задач надежности электроснабжения, для анализа экономической эффективности.
- Renewable capacity statistics 2019, International Renewable Energy Agency (IRENA), Abu Dhabi, 2019. 60 p.
- Cristóbal-Monreal I.R., Dufo-López R. Optimisation of photovoltaic-diesel-battery stand-alone systems minimising system weight // Energy Conversion and Management. 2014. Vol. 29. P. 151–157.
- Rodolfo Dufo-López., Juan M. Lujano-Rojas., José L. Bernal-Agustín. Comparison of different lead–acid battery lifetime prediction models for use in simulation of stand-alone photovoltaic systems // Applied Energy. 2014. Vol. 115. P. 242–253.
- Jami Väisänena, Antti Kosonena, Jero Aholaa, Timo Sallinena, Toni Hannula. Optimal sizing ratio of a solar PV inverter for minimizing the levelized cost of electricity in Finnish irradiation conditions // Solar Energy. 2019. Vol. 185. P. 350–362.
- S. Diaf., G. Notton., M. Belhamel., M. Haddadi., A. Louche. Design and techno-economical optimization for hybrid PV/wind system under various meteorological conditions // Applied Energy. 2008. Vol. 85. P. 968–987.
- H. Belmili., M. F. Almi., B.Bendi., S. Bolouma. A Computer Program Development for Sizing Stand-alone Photovoltaic-Wind Hybrid Systems // Energy Procedia. 2013. Vol. 36. P. 546–557.
- V. Salas, M. Alonso-Abella, F. Chenlo, E. Olıas. Analysis of the maximum power point tracking in the photovoltaic grid inverters of 5kW // Renewable Energy. 2009. Vol. 37. P. 2366–2372.
- V. Salas, E. Olıas. Overview of the state of technique for PV inverters used in low voltage grid-connected PV systems: Inverters above 10kW // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011. Vol. 15. P. 1250–1257.
- V. Salas, E. Olıas. Overview of the state of technique for PV inverters used in low voltage grid-connected PV systems: Inverters below 10kW // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009. Vol. 13. P. 1541–1550.
- Raveendhra Dogga, M.K. Pathak. Recent trends in solar PV inverter topologies. Solar Energy. 2019. Vol. 183. P. 57–73.
- Wei Zhou., Chengzhi Lou., Zhongshi Li., Lin Lu., Hongxing Yang. Current status of research on optimum sizing of stand-alone hybrid solar–wind power generation systems // Applied Energy. 2010. Vol. 87. P. 380–389.
- G. Tina., S. Gagliano., S. Raiti. Hybrid solar/wind power system probabilistic modelling for long-term performance assessment // Solar Energy. 2006. Vol. 80. P. 578–588.
- Ahmed Said Al Busaidi., Hussein A Kazem., Abdullah H Al-Badi., Mohammad Farooq Khan. A review of optimum sizing of hybrid PV–Wind renewable energy systems in Oman // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 53. P. 185–193.
- Карамов Д.Н. Математическое моделирование солнечной радиации с использованием многолетних метеорологических рядов находящихся в открытом доступе // Изв. Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6. С. 28–38.
- Карамов Д.Н. Формирование исходных метеорологических массивов с использованием многолетних рядов FM 12 Synop и METAR в системных энергетических исследованиях // Изв. Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 1. С. 69–88.