Аккумулятор Challenger A12-65
Ученые разработали предварительную формулу для различных инструментов моделирования фотоэлектрических систем, которая может помочь рассчитать ожидаемую производительность солнечных электростанций, расположенных на холмистой местности. Тестирование на экспериментальной установке показало погрешность менее 3%.
Исследователи из Восточно-Западного университета Бангладеш разработали новый метод анализа бифасальных фотоэлектрических систем на наклонных участках. Новый метод представляет собой предварительную формулировку, которая затем вставляется в существующие модели моделирования фотоэлектрических систем, не учитывающие холмистую местность. «Полная переформулировка для бифасальных систем потребовала бы больших усилий, поэтому вместо этого мы предложили начальный этап расчёта, который можно использовать в сочетании с любой традиционной моделью фотоэлектрических систем», — рассказал автор исследования Мохаммад Райян Хан журналу pv magazine.
«Предлагаемый метод предполагает пересчёт траектории движения солнца и интенсивности излучения (прямого и рассеянного) в соответствии с тем, как они выглядят с наклонной поверхности, и ввод этих значений в обычную модель фотоэлектрических систем. Обновлённые входные данные гарантируют, что общие выходные данные будут соответствовать результатам для фотоэлектрической системы на наклонной поверхности, — заявили исследователи. — Таким образом, мы можем проектировать и анализировать фотоэлектрические фермы для любого наклона и ориентации без пересмотра какой-либо другой части существующих моделей фотоэлектрических систем».
Метод состоит из трёх частей: моделирование траектории движения Солнца по заданному холму; корректировка значений солнечного света; интеграция в существующие модели. На первом этапе глобальная координата поворачивается в соответствии с ориентацией и углом наклона склона. В результате получается изменённая траектория движения Солнца с точки зрения наклонной поверхности.
На втором этапе рассеянная горизонтальная освещённость (DHI) уменьшается в зависимости от угла обзора склона по отношению к небу, в то время как прямая нормальная освещённость (DNI) остаётся прежней. Новое значение DHI учитывает ограниченную освещённость холмистой поверхности по отношению к небу. На последнем этапе скорректированные углы падения солнечных лучей и углы наклона солнца вводятся в доступные модели фотоэлектрических систем, которые рассматривают их как плоскую поверхность.
Команда протестировала свою модель несколькими способами. Самостоятельная проверка показала, что в большинстве случаев погрешность составляет до 2%, а сравнение с программным обеспечением PVsyst, которое может учитывать наклон деревьев, дало аналогичные результаты. Наконец, команда также создала небольшую экспериментальную установку, включающую однопанельный массив, размещённый на восточном склоне холма с уклоном 20°. Панели были расположены параллельно склону на высоте 51,5 см и ширине 28,5 см.
«Этот эксперимент проводился на крыше Восточно-Западного университета в Дакке (23,8° северной широты, 90,4° восточной долготы) в течение 10 дней в феврале-марте 2022 года. «Выходная мощность измерялась каждые 2 минуты с 6:30 утра до 6:00 вечера, а затем суммировалась за день, чтобы получить ежедневную выходную мощность», — объяснила команда. «Мы использовали измеренную gобщую hоризонтальную iльтрафиолетовую (GHI) радиацию в качестве входных данных для комбинированной модели, чтобы смоделировать выходную мощность при той же конфигурации и местоположении. Сравнение выходной мощности нашей комбинированной модели с экспериментальной показало, что ежедневная погрешность составляет менее 3%».
Наконец, команда продемонстрировала свою модель, используя предварительную формулировку с помощью программного обеспечения для моделирования PV-MAPS. Они протестировали угол наклона в 20° на холме, обращённом на север, юг, восток или запад. Панель, односторонняя или двусторонняя, была установлена параллельно склону. При двустороннем моделировании они предполагали двусторонность, равную 1 (единице), и альбедо, равное 0,2. Эффективность всех панелей составила 16,8%, а высота панели и крепления — один метр.
Анализ показал, что, как и ожидалось, двусторонняя фотоэлектрическая система обеспечивает более высокую производительность: годовая выработка двусторонних фотоэлектрических систем на различных холмах составляет от 211,33 до 290,45 кВт·ч/м2 в год, а односторонней фотоэлектрической системы — от 187,18 до 259,72 кВт·ч/м2 в год.
«В целом, разработанная модель упрощает реализацию численных моделей для двусторонних панелей на наклонной поверхности. Модели для односторонних/двусторонних ферм, односторонних/двусторонних (с одним соединением и тандемных) следящих ферм и систем агрофотовольтаики теперь могут быть реализованы для соответствующих систем на наклонных поверхностях для прогнозирования и анализа», — заключила команда.
Новый подход был представлен в статье «Моделирование любой конфигурации двусторонних солнечных панелей на наклонной поверхности: обобщение с использованием предварительной формулировки», опубликованной в Energy Conversion and Management: X.