Следящие системы для ориентации солнечных панелей и оптимизация их позиционирования с использованием трехкоординатных платформ
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
346 13
Ultima descărcare din IBN:
2020-05-22 19:09
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.311.243 (10)
Electrotehnică (790)
SM ISO690:2012
ЧАЛБАШ, Олег. Следящие системы для ориентации солнечных панелей и оптимизация их позиционирования с использованием трехкоординатных платформ. In: Problemele Energeticii Regionale. 2017, nr. 3(35), pp. 94-108. ISSN 1857-0070.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 3(35) / 2017 / ISSN 1857-0070

Следящие системы для ориентации солнечных панелей и оптимизация их позиционирования с использованием трехкоординатных платформ

Tracking Systems for Orientation of solar Panels and Optimization of their Positioning using Three-coordinate Platforms

Sisteme de urmărire pentru orientarea panourilor solareş i optimizarea poziţionării acestora utilizând platforme cu trei coordonate


CZU: 621.311.243
Pag. 94-108

Чалбаш Олег
 
Институт энергетики АНМ
 
Disponibil în IBN: 27 decembrie 2017


Rezumat

Эффективность стационарных установок на 40-45% ниже, чем у солнечных батарей, размещенных на 2-х координатных подвижных платформах и снабженных системами ориентации, в том числе с функцией оптимизации. Существуют и другие факторы, влияющие на эффективность солнечных установок. В частности, фактор затенения поверхностей одних панелей другими, при рядном размещении на площадке множества солнечных модулей. Влияние данного фактора негативно отражается на эффективности фотоэлектрических установок. Опыт проектирования фотоэлектрических установок показывает, что ни стационарные станции, ни двухкоординатные установки не избавляют в полной мере от потерь энергии вследствие образования теней на поверхности панелей. Единственным способом «смягчения» негативного влияния данного фактора является дистанционирование платформ при их рядном размещении. Расстояния между осями платформ в зависимости от широты, достигают 2.5 – 4 габаритных размеров панелей, а коэффициент плотности размещения (отношение площади панелей к площади участка) не превышает 0.2. Цель работы – разработка кинематических схем и систем управления для трех координатных платформ, позволяющих избегать или существенно уменьшить образования теней при размещении платформенных модулей на ограниченных площадках. Основные результаты работы - разработка численного метода решения оптимизационной задачи управления движением комплекса платформ и рациональной кинематической схемы для трех координатных платформ. Данная проблема обретает особую актуальность для солнечных фотоэлектрических установок, размещенных и на космических станциях. В условиях космоса возникают огромные температурные перепады между затененными и свободными от теней участками панелей. Температурные напряжения, как следствие, приводят к разрушению панелей и необходимости проведения дорогостоящего ремонта. Трехкоординатное отслеживание может уменьшить площадь поверхности солнечных панелей примерно в 3 раза по сравнению с используемыми в настоящее время решениями и увеличить плотность размещения модулей от 0,2 до 0,6.

Two-coordinate platforms equipped with orientation systems are 40-45% more effective than stationary installations. However, there are other factors affecting the efficiency of solar installations. In particular, the shading on the panels’ surfaces when panels, located in rows, are casting shadows on each other. This negatively affects the efficiency of photovoltaic installations. Previous experience in the design of photovoltaic systems shows that neither stationary platforms nor two-coordinate installations completely eliminate energy losses due to shadow formation. The only way to mitigate this negative impact is to increase the distance between the panels. At the same time, and the density ratio (the ratio of the panel area to the area of the land) does not exceed 0.2. Our goal is to develop kinematic schemes and software control systems for three coordinate platforms that can avoid shadow formation on panels placed in constrained spaces. The result of our work is a numerical method that solves the optimization problem for controlling the motion of a set of platforms and a rational kinematic scheme for three coordinate platforms. This problem is especially relevant for solar photovoltaic systems located on space stations. In space, the changes in temperature between shaded and shadow-free sections of panels are enormous, due to temperature stress; the panels are destroyed and require expensive repairs. Three-coordinate tracking can reduce the surface occupied by solar panels by about 3 times compared to the currently used solutions and increased module placement densities from 0.2 to 0.6.

Eficienţa instalaţiilor fotovoltaice cu poziţionare fixată este cu 40-45% mai mică în comparare cu cu varianta de orientare pe două axe. Eficienţa energetică de conversie este afectată şi de alţi factori, cum ar fi, umbrirea suprafeţelor active a panourilor PV de alte panouri amplasate în apropiere. Ca o soluţie competitivă privind diminuarea influenţei factorului de umbrire se prezintă majorarea distanţelor dintre rândurile de montare a modulelor PV. Distanţele dintre axele platformelor, în funcţie de latitudine, ating 2,5 - 4 dimensiuni globale ale panourilor, iar raportul de densitate (raportul dintre suprafaţa panoului şi suprafaţa parcelei) nu depăşeşte 0,2. Scopul acestei lucrări constă în elaborarea unei metode numerice pentru rezolvarea problemei de optimizare a controlului mişcării unui complex de platforme şi unei scheme cinematice raţionale pentru asigurarea poziţionării dirijate pe trei coordonate a platformei şi micşorarea gradului de umbrire a modulelor PV la montarea lor pe suprafeţe cu aria limitată. Ca exemplu privind rezonabilitatea aplicării unei astfel de soluţii se pot indica sistemele de alimentare a sateliţilor şi navelor cosmice. În condiţii spaţiale fenomenul de umbrire conduce la creşterea forţelor mecanice de tensionare în elementele modulelor PV ce poate conduce la distrugerea modulelor şi refuzul sistemului de alimentare. Dirijarea pe trei coordonate poate asigura micşorarea suprafeţei ocupate de panourile solare de circa 3 ori în comparare cu soluţiile utilizate în prezent şi creşterea densităţii de amplasare a modulelor de la 0.2 până la 0.6.

Cuvinte-cheie
следящие системы солнечных установок, система управления позиционированием солнечных батарей, кинематические схемы платформ.,

методы оптимизации