Оценка к. П. Д. На фотоволтаични панели при продължителна експлоатация



Дата13.10.2018
Размер158.76 Kb.
#86415
ГОДИШНИК на Минно-геоложкия университет “Св. Иван Рилски”, Том 59, Св.IІІ, Механизация, електрификация и автоматизация на мините, 2016

ANNUAL of the University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, Vol. 59, Part ІІІ, Mechanization, electrification and automation in mines, 2016



ОЦЕНКА К.П.Д. НА ФОТОВОЛТАИЧНИ ПАНЕЛИ ПРИ ПРОДЪЛЖИТЕЛНА ЕКСПЛОАТАЦИЯ
Румен Исталиянов 1, Николай Лаков1, Венцислав Спасов1
1 Минно-геоложки университет "Св. Иван Рилски", 1700 София, E-mail rgi@mgu.bg
РЕЗЮМЕ: В статията са показани и анализирани резултати от изследване на фотоволтаични панели BP Solar в продължение на 17 години в Лабораторията по възобновяеми източници на енергия на Минно-геоложки университет "Св. Иван Рилски".
Ключови думи: гарантирана производителност, ефективност на фотоволтаични модули, слънчева радиация
EVALUATION EFFICIENCY PHOTOVOLTAIC MODULES IN CONTINUOUS SERVICE

Rumen Istalianov1, Nikolay Lakov1, Ventsislav Spasov1

1University of Mining and Geology “St.Ivan Rilski “, Sofia, Republic of Bulgaria, E-mail rgi@mgu.bg
ABSTRACT: The report presents and analyses the results of research efficiency photovoltaic modules BP Solar for 17 years in Laboratory of Renewable Energy, University of Mining and Geology “ St. Ivan Rilski“.
Keywords: cells performance warranty, РV module efficiency, photovoltaic modules, solar irradiance



Въведение
В Минно-геоложкия университет „Св. Ив. Рилски” в рамките на програма TEMPUS 09383-95 беше изградена учебна лаборатория по “Възобновяеми източници на енергия”. Лабораторията е обзаведена със следните съоръжения: вятърен генератор с мощност 1kW; 24 броя фотоволтаични батерии с единична мощност 120Wp и обща мощност 2880Wp, включени чрез зависим инвертор към електрическата мрежа; 4 броя фотоволтаични батерии с единична мощност 85Wp и обща мощност 340Wp, които заедно с вятърния генератор, зарядното устройство и акумулаторните батерии с капацитет 400Ah образуват автономна система; слънчеви панели за топла вода с обща площ 3,76m2, циркулационна помпа и топлообменник с обем 300 l.
Едно от лабораторните упражнения е свързано със снемане на V-А характеристика на фотоволтаичен модул. Получените резултати от тези изследвания в продължение на 17 години са предмет на настоящия доклад.
Изложение
Основният параметър, характеризиращ производството на електрическа енергия от фотоволтаичните модули, е коефициентът на преобразуване на слънчевата енергия в електрическа (к.п.д.), (Недев, Коев, 2012).

Фотоволтаичните модули се характеризират със сравнително нисък к.п.д. – между 13 и 20% за моно­кристалните фотоволтаичните модули и 12÷16% за поликристалните фотоелементи. Повечето производители описват в своите брошури освен класическите характе­ристики на фотоволтаичните модули, но и влошаването на характеристиките им в течение на гарантирания експлоатационен срок. Това понижаване на параметрите им най-често е в графичен вид. Обикновено се гарантира запазване на 90% производителност на 10-та година и 80% на 20-та година (Jordan, 2012).


Изследваните фотоволтаични панели са едни от пър­вите, инсталирани в България, а вероятно и произве­дените с такава мощност, на фирма BP Solar. Гаранти­раното време за експлоатация беше зададено 15 години при запазване на 80% от мощността им. Монтирани са на покрива на МГУ, Минен факултет, под ъгъл 60° (фиг.1).



Фиг. 1. Разположение на фотоволтаичните панели

Параметрите на тези модули са показани в таблица 1.


Tаблица 1

Параметри на монокристален модул BP 585F

Номинална мощност, (Pmpp)

85 Wp

Напрежение при макс. мощност, (Umpp)

18,0 V

Ток при макс. мощност, (Impp)

4,72 A

Напрежение на празен ход, (Uoc)

22,03 V

Ток на късо съединение(Isc)

5,0 А

Брой клетки

36

К.П.Д на модула

13,0 %

Темп. коефициент по ток

(0.065±0.015)%/°C3 mA/°С

Темп. коефициент по напрежение

–(80±10)mV/°C

Размери (LxWxH)

1188/530/19mm

Работна температура

-40 +85 °C

Максимално допустимо напрежение (Usys)

600 V

Зависимостта между общата слънчевата радиация и к.п.д. на фотоволтаичните модули е изследвана в лабораторни условия при доставката им. На фиг. 2 е показана тази характеристика в графичен вид и относителни единици.




Фиг. 2. Зависимост между слънчева радиация и к.п.д. на фотоволтаичните модули
За измерване на слънчевата радиация е използван пиранометър на Янишевски, а за заснемане на V-A характеристика са използвани съответно волтметър и амперметър за постоянен ток, лабораторен реостат и контактен термометър. Точката от характеристиката, отговаряща на максимална мощност, се определя по опитно-изчислителен път (Granata, Boyson, 2009).
Моментният к.п.д. на фотоволтаичните модули може да се определи по следната формула:
(1)
където Рt - моментна изчислена мощност във W

( );


Gt – обща слънчева радиация, W/m2;

S – площ на PV модул, m2;

Ut – измерено напрежение, V;

It - измерен ток, А;

Измерванията са провеждани винаги на един и същ модул, между 10 и 12h, един път годишно (обикновено през месец септември).


Резултатите от измерванията на ток, напрежение, обща слънчева радиация и температура, както и изчисленията за мощност и к.п.д. са показани в таблица 2.
Tаблица 2

год,

G

T

U

I

P

η




W/m2

°C

V

A

W




1997

467

34

17,3

2,0

35

0,12

1998

502

27

17,8

2,1

37

0,12

1999

560

41

16,7

2,5

42

0,12

2000

556

32

17,4

2,4

41

0,12

2001

517

29

17,7

2,0

36

0,11

2002

455

30

17,6

1,8

32

0,11

2003

476

21

18,3

1,8

33

0,11

2004

558

34

17,3

2,0

34

0,10

2005

566

30

17,6

2,0

36

0,10

2006

480

31

17,5

1,6

27

0,09

2007

582

35

17,2

1,9

33

0,09

2008

385

35

17,2

1,3

22

0,09

2009

595

46

16,3

2,1

34

0,09

2010

277

29

17,7

0,9

16

0,09

2011

500

34

17,3

1,6

28

0,09

2012

408

33

17,3

1,3

23

0,09

2013

665

41

16,7

2,2

36

0,09

2014

322

22

18,2

1,0

18

0,09

2015

245

21

18,3

0,7

12

0,08

Влиянието на температурата на фотоволтаичния панел върху к.п.д е предвидимо и може да се изчисли. За получаване на действителната стойност на к.п.д. използваме следните две формули:


(2)
(3)
където I25°C и U25°C са съответно токът и напрежението, които би имал фотоволтаичният панел, ако температурата му е 25°С, А ,(V);

Tд – действителна температура на фотоволтаичния панел, °С;

КI - температурен коефициент по ток, A/°С

КU – температурен коефициент по напрежение, V/°С.
От графиката на фиг. 2 се отчита и коригира к.п.д. в зависимост от слънчевата радиация. Тези нови стойностти са показани в таблица 3.
Таблица 3

Коригирани стойностти на к.п.д. към температура 25°С и слънчева радиация 1000W/m2

год.

I

U

P

к.п.д.

к.п.д.




A

V

W

за 25°С




1997

2,02

18,00

36,31

0,123

0,124

1998

2,07

18,00

37,21

0,118

0,119

1999

2,49

18,00

44,77

0,127

0,129

2000

2,35

18,00

42,29

0,121

0,122

2001

2,01

18,00

36,26

0,111

0,113

2002

1,78

18,00

31,98

0,112

0,112

2003

1,81

18,00

32,59

0,109

0,110

2004

1,95

18,00

35,05

0,100

0,101

2005

2,01

18,00

36,20

0,102

0,103

2006

1,54

18,00

27,64

0,091

0,092

2007

1,91

18,00

34,40

0,094

0,095

2008

1,24

18,00

22,32

0,092

0,092

2009

2,01

18,00

36,15

0,096

0,098

2010

0,87

18,00

15,59

0,089

0,088

2011

1,58

18,00

28,40

0,090

0,091

2012

1,28

18,00

23,03

0,090

0,090

2013

2,13

18,00

38,43

0,092

0,093

2014

0,99

18,00

17,76

0,088

0,087

2015

0,69

18,00

12,34

0,080

0,078

На фиг. 3 е показано намаляването на к.п.д. през годините в графичен вид.




Фиг. 3 К.п.д. = f(t)
Изводи
1. При предварителното изследване на фотоволтаичния панел е открито силно влияние на температурата върху неговия к.п.д.

2. Намаляването на к.п.д. е средно с 1,7% за година или около 33% в края на експлоатационния срок, независимо от гаранциите на производителя за намаляване до 20%.

3.Тези резултати са подобни на предишните изследвания на авторите (Исталиянов, Костов, 2014) и показват, че предварителните прогнозни параметри може и да не се запазят.

4. Необходим е непрекъснат контрол върху к.п.д. с цел откриване на значителни отклонения в гарантираните параметри на фотоволтаичните панели.


Литература
Недев Н., К. Коев Изследване производителността на фотоволтаични модули, Научни трудове на РУ, 2012, том 51.

Jordan D., S. Kurtz, Photovoltaic Degradation Rates, Journal Article, June 2012.

Granata J.E., W.E. Boyson, Long-term performance and reliability assessment of 8 PV arrays at SNL, 2009, SAND Publications.

Исталиянов Р., Г. Костов, Изследване к.п.д. на фото­волтаични модули, 2014, Unitex 2014, Габрово


Статията е препоръчана за публикуване от кат. „Електрификация на минното производство”.









Каталог: sessions
sessions -> Изследване чистотата на слънчогледово масло за производство на експлозиви anfo
sessions -> Laser “Raman” spectroscopy of anglesite and cubanite from deposit “Chelopech” Dimitar Petrov
sessions -> Св иван рилски
sessions -> Modeling of
sessions -> Управление на риска от природни бедствия
sessions -> Oценка на риска от наводнениe в елховското структурно понижение в района на гр. Елхово красимира Кършева
sessions -> Гравиметрични системи използвани в република българия и оценка точността на системи igsn-71 и unigrace при точки от гравиметричните и мрежи
sessions -> Toxicological assessment of photocatalytically destroyed mixed azo dyes by chlorella vulgaris
sessions -> Field spectroscopy measurements of rocks in Earth observations


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница