I bob. Quyosh/shamol energiya ta’minoti manbalarinining tahlili 8

2.2. Quyosh energiya ta’minoti tizimini madellashtirish

Quyosh energiya manbasidan elektr energiya ishlab chiqarish quyosh nurlari va atrof-muhit haroratiga bog‘liq ravishda o‘zgaradi. Ushbu modeldagi quvvat chiqishini hisoblaydi.
(2.1)
bu yerda η_pvg - PV ishlab chiqarish samaradorligi, A_pvg - bu PV generator maydoni (m²), G_t - bu modul tekisligiga (W/m²) quyosh nurlanishi.
η_pvg quyidagicha aniqlanadi.
(2.2)
bu yerda η_pc - bu maksimal quvvat ishlatilganda quvvatni sovutish samaradorligi, β - harorat koeffitsienti ((0,004-0,006) - 0C), va η_r – malumot moduli samaradorligi, T_cref - ^oC da etalon harorat. etalon harorati (T_cref) aloqalar orqali olinishi mumkin.
(2.3)
bu yerda T_a atrof-muhit harorati ⁰C, NOCT - ⁰C da nominal ishchi harorat, G_t - burilgan modul tekisligida quyosh nurlanishi (W/m²).
Oddiy va tarqoqligini hisobga olgan holda, quyosh batareyasidagi umumiy nurlanish quyosh nurlanishini quyidagicha taxmin qilish mumkin.
(2.4)
Quyoshdan elektr ishlab chiqarish tizimini modellashtirish. Quyosh energiya ishlab chiqarish bloki bo‘lgan quyosh nurlanishi asosan fotoelektr effekti tufayli elektr energiyasini ishlab chiqarishga moslashtirilgan P-N turdagi yarimo‘tkazgich PV pannellari yaratish uchun ketma-ket parallel konfiguratsiyada o‘zaro bog‘langan (2.5-rasm). N_s ketma-ket va N_p parallel ulangan panellar uchun oqimida massiv kuchlanishiga bog‘liq bo‘lishi mumkin chunki
(2.5)
bu yerda I_rs.
(2.6)
bu yerda q - elektron zaryadidir (1,6×10-9C), K - Boltszmanning doimiy, A - diodning ideal omili, T - panelning harorati (K). I_rs - bu paneldagi teskari to‘yinganlik oqimi, T_r – panelga tushayotgan harorat, I_rr - bu teskari to‘yinganlik oqimi, E_G - panelda ishlatiladigan yarimo‘tkazgichning tarmoqli bo‘shliq energiyasi.

2.2-rasm. Yagona diodli PV-panel modeli
Fotosurat oqimi I_ph panelning harorati va radiatsiyasiga qarab quyidagicha o‘zgaradi.
(2.7)
bu yerda I_SCR - bu etalon haroratida va nurlanishdagi qisqa tutashuvli oqim, k_i - qisqa tutashuvdagi tokning harorat koeffitsienti, S - (mW/sm²) quyosh nurlanishidir.
Quyosh batareyalari odatda 2.3 - rasmda keltilgan kabi bitta diod va 2.7 – rasmda keltirilgan diodli elektron sxemasi sifatida modellashtirilgan.

2.3-rasm bitta diodli PV-panel modeli

2.4-rasm Ikki diodli PV-panel modeli
Yagona diodli model ideal shuntli diod modeliga parallel ravishda qo‘shimcha shunt qarshilikdan foydalanadi. PV-panelning I-V xususiyatlarini bitta diodli model yordamida quyidagicha olish mumkin:
(2.8)
(2.9)
bu yerda I_ph - foto oqimi (A), I_D - diod oqimi (A), I₀ – teskari to‘yinganlik oqimi (A), A - diyot doimiyligi, q - elektronning zaryadi (1,6 × 10^-9 C), K - Boltsmanning doimiysi, T - panelning harorati (⁰C), R_s - seriyadagi qarshilik (Ω), R_sh - manyovr qarshilik (Ω), men - panel oqimi (A), V - paneldagi kuchlanish (V). Ikki diodli model yordamida PV panelning chiqish oqimi deb tavsiflanishi mumkin
(2.10)
Bu yerda I_D1 va I_D2 ning qiymati quyidagicha aniqlanadi
(2.11)
(2.12)
I₀₁ va I₀₂ diodning teskari to‘yingan oqimi 1 va diod 2, V_T1 va V_T2 tegishli diodning termal kuchlanishidir. a₁ va a₂ diod idealining barqarorligini bildiradi. PV tizimini modellashtirish uchun soddalashtirilgan model quyida ko‘rishimiz mumkin.
(2.13)
(2.14)
Bu yerda ν_oc V_t = nkT/q ning issiqlik zo‘riqishida V_oc ochiq zo‘riqishining normallashtirish qiymati, n - ideal holat koeffitsienti (1Formula (2.14) PV modulning maksimal quvvat chiqishini anglatadi. Haqiqiy tizim ketma-ket va parallel ravishda ulangan PV modullarining sonidan iborat. N_s seriyali ulangan panellar va N_p parallel ulangan panellar bilan massiv uchun umumiy quvvat chiqishi PM bilan har bir modulning kuchini aniqlash mumkin bo‘ladi.
(2.15)
Quyosh va shamol alohida xususiyatni namoyish etadi. Boshqa energiya tizimlaridan farqli o‘laroq, elektr energiyasini ishlab chiqarishni yoqilg‘i oqimini yoki generatorga sarflanadigan energiya miqdorini nazorat qilish orqali boshqarish mumkin emas, shuning uchun maxsus boshqaruv tizimiga quyosh va shamol talabi kiradi. Shamoldan olinadigan energiya miqdori nafaqat shamol tezligiga bog‘liq, balki asosan uchish tezligi nisbati (TSR) orqali boshqariladi. Shamoldan maksimal energiya olish uchun o‘zgaruvchan tezlik sharoitida aylanish tezligi bo‘lishi kerak. Har doim TSRning maqbul qiymatini saqlab turish uchun o‘zgarib turadi [17].
Xuddi shunday, quyosh massasi tomonidan ishlab chiqarilgan quvvat izolyatsiya va haroratga bog‘liq. Kuchlanish va tok kuchining o‘zaro bog‘liqligi 2.10-rasmda ko‘rsatilgandek chiziqli emas, o‘zgaruvchan sharoitlarda PV tizimida quyosh energiyasini samarali olish uchun maksimal quvvat nuqtasini kuzatilishi mumkin.

2.5-rasm. Quyosh batareyasining xarakteristikalari (a) kuchlanish-oqim xususiyatlari (b) kuchlanish-quvvat xususiyatlari
PV va shamol tizimidan maksimal quvvatni ularning har birida maksimal quvvat nuqtasini kuzatishda olish mumkin. Shamol va PV tizimi uchun o‘zgaruvchanligi har xil bo‘lgani sababli har bir tizimning individual kuzatuv tizimini joriy etish kerak. Maksimal quvvat nuqtasini kuzatish nafaqat tizimning samaradorligini oshiradi, sarf xarajatni kamaytiradi.