Бессенсорный метод контроля температуры фотоэлектрических панелей

Аккумуляторная батарея TROJAN 31XHS

Исследователи из Объединённых Арабских Эмиратов разработали новую модель, которая позволяет оценить рабочую температуру фотоэлектрического модуля без использования датчиков, основываясь либо на напряжении холостого хода, либо на напряжении в точке максимальной мощности.

Исследователи из Центра исследований и разработок Управления электроэнергетики и водоснабжения Дубая (DEWA) разработали новый метод бесконтактной самотермометрии для оценки рабочей температуры фотоэлектрических модулей.

Новый метод, получивший название «метод коэффициента сдвига», основан на анализе изменений напряжения холостого хода (Voc) или напряжения в точке максимальной мощности (Vmp).

«Сопоставляя эти электрические реакции с интенсивностью излучения и температурой модуля, мы получаем не только гибкий и ненавязчивый способ оценки температуры, но и возможность проверять или корректировать данные датчиков, эффективно дополняя и повышая надёжность традиционных измерений с помощью датчиков», — заявили исследователи.

Работа была недавно опубликована в статье «Самостоятельная термометрия фотоэлектрических модулей: подход с использованием коэффициента сдвига в сравнении с моделями Sandia, Faiman и IEC 60904-5» в журнале «Прогресс в области фотовольтаики: исследования и применение».

По словам автора исследования Шахзады Памира, это стало результатом попыток создать «автономный, основанный на данных подход к оценке температуры модулей, который минимизирует зависимость от внешних метеорологических факторов, сохраняя при этом точность оценки производительности».

«Мы опираемся на имеющийся опыт в области моделирования, диагностики и проверки в полевых условиях, предлагая новый подход к бессенсорному мониторингу», — сказал Памир в интервью. Та же организация исследует дистанционные и неразрушающие методы анализа эффективности солнечных батарей.

Компания Pamir охарактеризовала модель как «упрощённую, но надёжную систему» для оценки температуры фотоэлектрических модулей непосредственно по электрическим параметрам с использованием коэффициента сдвига, который адаптируется к реальным условиям. По словам представителей Pamir, модель была протестирована в сравнении с признанными моделями, такими как Sandia, Faiman и IEC 60904-5, и продемонстрировала «высокую практическую ценность для крупномасштабного мониторинга, особенно в условиях высокой освещённости и температуры».

При сравнении четырёх моделей команда обнаружила, что модель с коэффициентом сдвига, использующая Voc, обеспечивает наименьшую среднеквадратичную ошибку (RMSE) в 1,600 C, превосходя стандарт IEC 60904-5, который составляет 1,639 C, Sandia с 2,510 C и Faiman с 3,688 C.

Для сравнения результатов использовались данные непрерывного мониторинга электрических выходов установки для испытаний на открытом воздухе в научно-исследовательском центре DEWA в Дубае. В установке использовались различные фотоэлектрические модули, оснащённые датчиками температуры, в автономной конфигурации с углом наклона 25 градусов.

По словам команды, метод IEC 60904-5 обеспечивает «немного более высокую точность» и меньшую централизованную среднеквадратичную ошибку, но при этом имеет более высокий коэффициент смещения. Кроме того, он ограничен тем, что опирается исключительно на Voc, который не всегда доступен в коммерческих системах, в то время как коэффициент сдвига может использовать Voc или Vmp — параметр, который «регулярно регистрируется» фотоэлектрическими инверторами с помощью отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), отметили исследователи.

Далее они отметили, что предложенная модель Shift-Factor «легко адаптируется» к другим технологиям производства кремниевых и тонкоплёночных фотоэлектрических элементов, включая двусторонние конфигурации. Это связано с тем, что модель «получена эмпирическим путём и не зависит от тепловых параметров модуля или предположений о теплопередаче», — заявили они.

Исследовательская группа DEWA в настоящее время интегрирует эту модель в более широкие среды цифровых двойников для фотоэлектрических систем. «Следующий этап посвящен предиктивной диагностике и оптимизации на системном уровне с целью повышения долгосрочной надежности и прогнозирования выработки энергии для крупных солнечных электростанций, работающих в пустынном климате», — сказал Памир.