СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ С СИСТЕМАМИ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОЛНЦЕМ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power230302%20Ключевые слова:
солнечные трекеры, системы слежения за Солнцем, фотоэлектрические станции, возобновляемые источники энергии, обзор солнечных трекеровАннотация
Преобразование солнечной энергии в электрическую является одним из решений для повышения надежности электроснабжения удаленных потребителей. Объем генерируемой электроэнергии фотоэлектрическими станциями зависит от их географического месторасположения, температуры окружающей среды, погодных условий, материала фотоэлектрических модулей, а также от угла падения солнечного потока и ориентации фотоэлектрических модулей. В статье рассмотрены способы повышения надежности электроснабжения потребителей электроэнергии фотоэлектрических станций, проанализированы существующие принципы и механизмы, определяющие оптимальное положение фотоэлектрических модулей. Обосновано, что наилучшим способом повышения энергоэффективности работы фотоэлектрических станций является применение автоматизированных систем слежения за Солнцем. Проанализирована научно-техническая литература по проектированию, эксплуатации и моделированию следящих систем фотоэлектрических станций. Рассмотрены существующие классификации систем слежения за Солнцем, а также предложена новая классификация, которая, в отличие от существующей, учитывает конструктивное исполнение фотоэлектрических модулей. По результатам проведенного анализа научно-технической литературы выявлены факторы, сдерживающие развитие систем слежения за Солнцем. Предложены основные направления совершенствования и развития следящих систем для фотоэлектрических станций, которые позволят исследователям решать актуальные задачи возобновляемой энергетики.
Скачивания
Библиографические ссылки
Renewable Energy Statistics 2022. – https://www.irena.org/publications/ 2022/Jul/Renewable-Energy-Statistics-2022 (дата обращения 20.02.2023).
Отчет о функционировании ЕЭС России. – https://www.so-ups.ru/functioning (дата обращения: 20.02.2023).
Decomposition based multiobjective evolutionary algorithm for PV/Wind/Diesel Hybrid Microgrid System design considering load uncertainty / H.R.E.-H. Bouchekara, M.S. Javaid, Y.A. Shaaban et al. // Energy Reports. 2021. Vol. 7. P. 52–69. DOI: 10.1016/j.egyr.2020.11.102
Eriksson E.L.V. Optimization of renewable hybrid energy systems – A multi-objective approach. / E.L.V. Eriksson., E.M. Gray. // Renewable Energy. 2019. Vol. 133. P. 971–999. DOI: 10.1016/j.renene.2018.10.053
Эффективность солнечных электростанций на примере условий Республики Башкортостан / Р.А. Молчанова, И.В. Новоселов, Э.А. Абдуллина и др. // Энергобезопасность и энергосбережение. 2019. № 4. С. 25–32. DOI: 10.18635/2071-2219-2019-4-25-32
Кувшинов В.В. Использование фотоэлектрических модулей с двухсторонней приёмной поверхностью для установок малой генерации / В.В. Кувшинов, Э.А. Бекиров, Е.В. Гусева // Строительство и техногенная безопасность. – 2021. – № 20 (72). – С. 93–100. DOI: 10.37279/2413-1873-2021-20-93-100
Formulation and Data-Driven Optimization for Maximizing the Photovoltaic Power with Tilt Angle Adjustment. / W. Ye; M.S. Herdem; J.Z Li. et al. // Energies. 2022. Vol. 15. № 22. P. 1–20. DOI: 10.3390/en15228578
Optimization and performance of bifacial solar modules: A global perspective / X. Sun, M.R. Khan, C. Deline et al. // Applied Energy. 2018. Vol. 212. P. 1601–1610. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.12.041
Nageh M. Energy Gain between Automatic and Manual Solar Tracking Strategies in Large Scale Solar Photovoltaic System - 12 Cities Comparison. / M. Nageh, M.P. Abdullah, B. Yousef // 2021 IEEE International Conference in Power Engineering Application (ICPEA). Malaysia: IEEE. 2021. P. 121–126. DOI: 10.1109/ICPEA51500.2021.9417856
ГОСТ Р 57229-2016 (МЭК 62817:2014). Системы фотоэлектрические. Устройства слежения за Солнцем. Технические условия. – Введ. 2017-09-01. – М.: Стандартинформ, 2017. – 67 с.
A Review on Photovoltaic Systems: Mechanisms and Methods for Irradiation Tracking and Prediction / H. Loschi, Y. Iano, J. León. et al. // Smart Grid Renewable Energy. 2015. Vol. 6. P. 187–208. DOI: 10.4236/sgre.2015.67017
Fuentes-Morales R.F. Control algorithms applied to active solar tracking systems: A review / R.F. Fuentes-Morales, A. Díaz-Ponce, M.I. Peña-Cruz // Solar Energy. 2020. Vol. 212. P. 203–219. DOI: 10.1016/j.solener.2020.10.071
A Review on Solar Tracking System: A Technique of Solar Power Output Enhancement. / J. Ya’u Muhammad, M. Jimoh, I. Baba Kyari et al. // Engineering Science. 2019. Vol. 4, no. 1. P. 1–11. DOI: 10.11648/j.es.20190401.11
Evaluation of control strategies applied in small-scale photovoltaic solar tracking systems: a review / B.E. Tarazona-Romero, E.J. Plata-Pineda, C.L. Sandoval-Rodriguez et al. // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2022. Vol. 1253, no. 1. P. 1–17. DOI: 10.1088/1757-899X/1253/1/012017
Review on sun tracking technology in solar PV system. / A. Awasthi, A.K. Shukla, S.R. Murali Manohar et al. // Energy Reports. 2020. Vol. 6. P. 392–405. DOI: 10.1016/j.egyr.2020.02.004
Technologies of solar tracking systems: A review / A.R. Amelia, Y.M. Irwan, I. Safwati et al. // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2020. Vol. 767, no. 1. P. 1–10. DOI: 10.1088/1757-899X/767/1/012052
Овсянников Е.М. Особенности следящих электроприводов гелиоустановок // Труды Московского энергетического института. 1979. Т. 400. С. 79–85.
Овсянников Е.М. Электропривод энергетической гелиоустановки // Привод и управление. 2000. № 2. С.4–9.
Овсянников Е.М., Пшеннов В.Б. Повышение основных технико-экономических показателей электроприводов гелиоустановок. // Материалы 49-ой международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных кадров». Часть 3. Международного научного симпозиума посвященного 140-летию МГТУ «МАМИ». 2005. С. 57–58. DOI: 10.17816/2074-0530-69794
Малоредукторный следящий электропривод для систем наведения / В.М. Терехов, Е.М. Овсянников, В.К. Цаценкин // Труды Московского энергетического института. 2000. Т. 976. С.46–58.
Сорокин Г.А. Потери энергии в электроприводе гелиоустановок // Вестник МЭИ. 2004. № 5. С. 45-47.
Турдзеладзе Д.А. Анализ динамических режимов следящих электроприводов гелиоустановок с учетом нелинейности момента сопротивления // Научные труды Грузинского политехнического института. 1987. № 3 (315). С. 107–110.
Аббасов Э. М., Аббасова Т. С. Исследование структуры и условий работы следящих электроприводов гелиоустановок // Промышленная энергетика. 2011. № 1. С. 45–49.
Аржанов К.В., Аржанова А.В. Двухкоординатный следяще-позиционный электропривод для фотоэлектрических установок // Труды XVII Международной конференции «Электромеханика, Электротехнологии, Электротехнические Материалы и Компоненты». 2018. – С. 195-197.
Сологубов А. Ю., Кирпичникова И.М. Совокупность решений в области повышения эффективности электротехнических комплексов слежения за солнцем // Наука ЮУрГУ : материалы 72-й научной конференции. Секции технических наук. 2020. С. 391–399.
Солнечный трекер с системой самораскрытия / Г.Н. Рявкин, Е.В. Соломин, К. Мадемлис и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2021. Т. 21, № 1. С. 82–89. DOI: 10.14529/power210109
A Low-Cost Closed-Loop Solar Tracking System Based on the Sun Position Algorithm / M.E.H. Chowdhury, A. Khandakar, B. Hossain et al. // Journal of Sensors. 2019. Vol. 2019. P. 1–11. DOI: 10.1155/2019/3681031
Mohamed Redha Rezoug R.C. The Optimal Angles Of A Dual-Axis Tracking System By Pre-Programmed Method Using A Microcontroller. Zenodo. 2018. P. 710–726. DOI: 10.5281/zenodo.1207029
Global Techno-Economic Performance of Bifacial and Tracking Photovoltaic Systems. / C.D. Rodríguez-Gallegos, H. Liu, O. Gandhi et al. // Joule. 2020. Vol. 4, no. 7, P. 1514–1541. DOI: 10.1016/j.joule.2020.05.005
Large-Scale Bifacial PV Test Field Performance Compared to Simulations Using Commercially Available Software, Research-Based and Open Source Tools / N. Riedel-Lyngskær, D. Berrian, D. Alvarez Mira et al. // Proceedings of 37th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. 2020. P. 1324–1329. DOI: 10.4229/EUPVSEC20202020-5CO.10.4
Global analysis of next-generation utility-scale PV: Tracking bifacial solar farms / M.T. Patel, M.S. Ahmed, H. Imran et al. // Applied Energy. 2021. Vol. 290. P. 1–11. DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.116478
The Solar Flower You Need to Experience – https://smartflower.com (дата обращения: 20.02.2023).
Design and Analysis of Solar Smartflower Simulation by Solidwork Program / T. Mulyana, D. Sebayang, Fildzah Fajrina et al. // IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2018. Vol. 343. P. 1–8. DOI: 10.1088/1757-899X/343/1/012019
Трекер «UST-AADAT» – http://ust.su/solar/catalog/trackers/3114/ (дата обращения: 05.05.2023).
Солнечный трекер «АD-5000» (система слежения за Солнцем) – https://www.alen-e.ru/products/19879295 (дата обращения: 05.05.2023).
Dual-Axis Solar Tracker for 15 panels – https://sat-control.net/15-panel-dual/ (дата обращения: 05.05.2023).
Optimized Single-Axis Schedule Solar Tracker in Different Weather Conditions. / N. Kuttybay, A. Saymbetov, S. Mekhilef et al. // Energies. 2020. Vol. 13, no. 19. P. 1–18. DOI: 10.3390/en13195226
Обухов С. Г. Выбор параметров и анализ эффективности применения систем слежения за солнцем / С.Г. Обухов, И.А. Плотников // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 10. С. 95–106. DOI 10.18799/24131830/2018/10/2109
Ikhwan M. Model predictive control on dual axis solar tracker using Matlab/Simulink simulation / M. Ikhwan, Mardlijah, C. Imron // 2018 International Conference on Information and Communications Technology (ICOIACT). Yogyakarta: IEEE. 2018. P. 784–788. DOI: 10.1109/ICOIACT.2018.8350791
A feasibility study of the 1.5-axis tracking model in utility-scale solar PV plants / J. Wong, F. Bai, T.K. Saha et al. // Solar Energy. 2021. Vol. 216. P. 171–179. DOI: 10.1016/j.solener.2020.12.035
Бирюлин В.И., Куделина Д.В. Автоматизированная система управления небольшой солнечной электростанцией // Auditorium. 2017. № 3(15). С. 113–118.
Егоров В.А., Дадашова Ф.И. Система слежения за Солнцем для фотоэлектрической энергоустановки // Научно-технический вестник Поволжья. 2022. № 5. С. 113–116.
Оценка энергетического потенциала солнечной радиации региона с применением солнечного трекера / В.З. Манусов, Д.С. Ахьёев, М.Х. Назаров и др. // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2020. № 1(78). С. 189-203. DOI: 10.17212/1814-1196-2020-1-189-203
Горелова А. Ю., Камакшин Е.Е. Система автоматического слежения за солнцем // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2023. № 1(272). С. 49-53. DOI 10.35211/1990-5297-2023-1-272-49-53
A novel UV sensor-based dual-axis solar tracking system: Implementation and performance analysis / C. Jamroen, C. Fongkerd, W. Krongpha et al. // Applied Energy. 2021. Vol. 299. P. 1–17. DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.117295
Development of a machine vision dual-axis solar tracking system. / M. Abdollahpour, M.R. Golzarian, A. Rohani et al. // Solar Energy. 2018. Vol. 169. P. 136–143. DOI: 10.1016/j.solener.2018.03.059
Open hardware/software test bench for solar tracker with virtual instrumentation. / S. Motahhir, A.E. Hammoumi, A.E. Ghzizal et al. // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2019. Vol. 31. P. 9–16. DOI: 10.1016/J.SETA.2018.11.003
Design for manufacture and assembly of an intelligent single axis solar tracking system. P. Munanga, S. Chinguwa, W.R. Nyemba et al. // Procedia CIRP. 2020. Vol. 91. P. 571–576. DOI: 10.1016/j.procir.2020.03.109
Jasim B. An Origami-Based Portable Solar Panel System / B. Jasim, P. Taheri // 2018 IEEE 9th Annual Information Technology, Electronics and Mobile Communication Conference (IEMCON). Vancouver, BC: IEEE. 2018. P. 199–203. DOI: 10.1109/IEMCON.2018.8614997
Design and Implementation of Three-Axis Solar Tracking System with High Efficiency / M. R. Haider, A. Shufian, M. N. Alam et al. // 2021 International Conference on Information and Communication Technology for Sustainable Development (ICICT4SD). Dhaka, Bangladesh: IEEE. 2021. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICICT4SD50815.2021.9396779
Аржанов К.В. Повышение энергетической эффективности систем наведения солнечных батарей на Солнце // Электронные средства и системы управления. Материалы докладов Международной научно-практической конференции. 2015. № 1-1. С. 225–229.
Системы слежения за солнцем / М.В. Китаева, А.В. Юрченко, А.В. Скороходов, А.В. Охорзина // Вестник науки Сибири. 2012. № 3(4). С. 61–67
Первичная апробация автоматизированного двухкоординатного солнечного трекера в климатических условиях Оренбургской области как перспектива создания программно-аппаратного комплекса / С.В. Митрофанов, А.Ю. Немальцев, Д.К. Байкасенов // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2018. № 7-9(255-257). С. 43–54. DOI: 10.15518/isjaee.2018.07-09.043-054
Abhilash P. Solar powered water pump with single axis tracking system for irrigation purpose / P. Abhilash, R.N. Kumar, R.P. Kumar // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 39. P. 553–557. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.08.336
Разработка трекера для позиционирования солнечных панелей / В.С. Залесский, А.С. Кузнецов, К.В. Матяш // Сетевой научный журнал ОрелГАУ. 2017. № 1(8). С. 84–86.
Ильин В.Ю., Мочалов В.И. Солнечный трекер на платформе Arduino // Наука молодых : Сборник научных статей участников XI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 2018. С. 185–187. DOI: 10.17816/dv37188
Автоматизированный сервопривод солнечного трекера на базе микроконтроллера Arduino Nano / А.М. Марков, А.А. Макеенко, М.О. Маркелов // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Технические науки. 2018. № 8. С. 70–82.
Zhang J. Error analysis and auto correction of hybrid solar tracking system using photo sensors and orientation algorithm. / J. Zhang, Z. Yin, P. Jin // Energy. 2019. Vol. 182. P. 585–593. DOI: 10.1016/j.energy.2019.06.032
SOLPOS Calculator – https://midcdmz.nrel.gov/solpos/solpos.html (дата обращения: 20.02.2023).
Mao K. Design of ARM-Based Solar Tracking System / K. Mao, F. Lin, I.R. Ji // 2018 37th Chinese Control Conference (CCC). 2018. P. 7394–7398. DOI: 10.23919/ChiCC.2018.8483773
Kang H. A new approach for developing a hybrid sun-tracking method of the intelligent photovoltaic blinds considering the weather condition using data mining technique. / H. Kang, T. Hong, M. Lee // Energy and Buildings. 2020. Vol. 209. P. 1–11. DOI: 10.1016/j.enbuild.2019.109708
Guilherme Toginho D. Analysis of the Solar Tracking System for a Mobile Robot Prototype. / D. Guilherme Toginho, A. Archela, L. Flávio de Melo // IntechOpen. 2020. P. 1–13. DOI: 10.5772/intechopen.90436
Safan Y.M. Hybrid control of a solar tracking system using SUI-PID controller. / Y.M. Safan, S. Shaaban, M.I.A. El-Sebah // 2017 Sensors Networks Smart and Emerging Technologies (SENSET). Beirut: IEEE. 2017. P. 1–4. DOI: 10.1109/SENSET.2017.8125035
Developing a dual axis photoelectric tracking module using a multi quadrant photoelectric device. / M.I. Bharathi, V. Bhatt, V.V. Ravi Kumar et al. // Energy Reports. 2022. Vol. 8. P. 1426–1439. DOI: 10.1016/j.egyr.2022.07.095
Development and Accuracy Assessment of a High-Precision Dual-Axis Pre-Commercial Solar Tracker for Concentrating Photovoltaic Modules. / M. Angulo-Calderón, I. Salgado-Tránsito, I. Trejo-Zúñiga et al. // Applied Science. 2022. Vol. 12, P. 2–21. DOI: 10.3390/app12052625
Сологубов А.Ю., Кирпичникова И.М. К вопросу о переходе координатных приводов систем слежения за солнцем на новые типы электрических машин // Наука ЮУрГУ : материалы 70-й научной конференции. Секции технических наук. 2018. С. 496-503.
Laseinde T., Ramere D. Low-cost automatic multi-axis solar tracking system for performance improvement in vertical support solar panels using Arduino board // International Journal of Low-Carbon Technologies. Vol. 14, no. 1. 2019. P. 76–82. DOI: 10.1093/ijlct/cty058
A Review of Time-Based Solar Photovoltaic Tracking Systems / A. Musa, E. Alozie, S.A. Suleiman et al. // Information. 2023. Vol. 14, no 4. P. 1–32. DOI: 10.3390/info14040211
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
