Эффективность гетероструктурных фотоэлектрических модулей на территории России и корректность методики выбора защитных аппаратов в их цепях
Ключевые слова:
ток короткого замыкания, фотоэлектрический модуль, защитные аппараты, солнечная электростанция, возобновляемые источники энергии
Аннотация
Цель настоящей работы — оценка эффективности фотоэлектрических модулей (ФЭМ) солнечных электростанций (СЭС) на территории Российской Федерации и анализ корректности принятой методики выбора защитных аппаратов в их цепях.
При проведении исследования использована расчетная модель солнечной электростанции, разработанная в программном обеспечении PVSyst с использованием базы метеоданных SolarGIS.
Выполнен анализ действующего ГОСТ Р 56978—2016 (IEC/TS 62548:2013) «Батареи фотоэлектрические. Технические условия», регламентирующего методику выбора защитных аппаратов в цепях ФЭМ, на предмет полноты учета факторов, влияющих на уровни токов в этих цепях.
В результате моделирования получены значения удельной вырабатываемой мощности и посчитаны коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ) СЭС в различных регионах России. Они могут быть использованы при оценке целесообразности строительства СЭС на территории РФ, в том числе для собственных нужд потребителей, и необходимы при разработке/актуализации методики выбора защитных аппаратов в цепях ФЭМ.
По итогам проведенного исследования можно сделать вывод о высокой эффективности работы ФЭМ на территории Российской Федерации и необходимости разработки методики выбора защитных аппаратов в цепях ФЭМ, учитывающей влияние уровня инсоляции, температуры и деградации модулей на уровни токов короткого замыкания в этих цепях.
Литература
1. IEA PVPS. Trends in Photovoltaic Applications 2020 [Электрон. ресурс] www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/11/IEA_PVPS_Trends_Report_2020-1.pdf (дата обращения 03.12.2020).
2. World Nuclear Performance Rep. 2019 [Электрон. ресурс] www.world-nuclear.org/getmedia/d77ef8a1-b720-44aa-9b87-abf09f474b43/performance-report-2019.pdf.aspx (дата обращения 01.11.2020).
3. Solar Energy Industries Association [Офиц. сайт] www.seia.org/solar-industry-research-data (дата обращения 05.01.2021).
4. IEA. Installed Power Generation Capacity by Source in the Stated Policies Scenario, 2000—2040 [Электрон. ресурс] www.iea.org/data-and-statistics/charts/installed-power-generation-capacity-by-source-in-the-stated-policies-scenario-2000-2040 (дата обращения 10.10.2020).
5. IEA. Global Solar PV and Wind Power Capacity Additions, 2010—2020 [Электрон. ресурс] www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-solar-pv-and-wind-power-capacity-additions-2010-2020e (дата обращения 15.10.2020).
6. IEA. Renewables 2020 [Электрон. ресурс] /www.iea.org/reports/renewables-2020 (дата обращения 10.01.2021).
7. IRENA. Final Renewable Energy Consumption 2020. International Renewable Energy Agency [Электрон. ресурс] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Renewable-Energy-Balances/Final-Renewable-Energy-Consumption (дата обращения 11.12.2020).
8. IRENA. Solar Costs 2020. [Электрон. ресурс] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Costs/Solar-Costs (дата обращения 02.05.2021).
9. Годовой отчет о деятельности ассоциации «НП Совет рынка» за 2018 г. [Электрон. ресурс] www.np-sr.ru/sites/default/files/go_2018_god_.pdf (дата обращения 15.10.2020).
10. SolarGIS [Офиц. сайт] www.solargis.com (дата обращения 15.11.2020).
11. Recent Facts about Photovoltaics in Germany [Электрон. ресурс] www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/recent-facts-about-pv-in-germany.html (дата обращения 15.03.2021)
12. Jäger-Waldau A. PV Status Rep. Luxembourg: Office of the European Union, 2019.
13. Бессель В.В., Кучеров В.Г., Мингалеева Р.Д. Изучение солнечных фотоэлектрических элементов. М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016.
14. Davarifar M., Rabhi A., El Hajjaji A. Comprehensive Modulation and Classification of Faults and Analysis Their Effect in DC Side of Photovoltaic System // Energy and Power Eng. 2013. V. 5. Pp. 230—236.
15. Hariharan R., Chakkarapani M., Saravana Ilango G., Nagamani C. A Method to Detect Photovoltaic Array Faults and Partial Shading in PV Systems // IEEE J. Photovoltaics. 2016. V. 6. No. 5. Pp. 1278—1285.
16. Какурина Н.А., Какурин Ю.Б., Курсай Д.Е., Осипов Н.А. Исследование электрофизических характеристик солнечной панели с помощью компьютеризированного измерительного стенда // Инженерный вестник Дона. 2016. № 3(42). С. 1—10.
17. Dash S. e. a. A Comprehensive Assessment of Maximum Power Point Tracking Techniques under Uniform and Non-uniform Irradiance and its Impact on photovoltaic Systems: a Review // J. Renewable and Sustainable Energy. 2015. V. 7(6). P. 063113.
18. Haber I., Farkas I. Combining CFD Simulations with Blockoriented Heatflow-network Model for Prediction of Photovoltaic Energy-production // J. Physics: Conf. Series. 2011. V. 268(1). P. 012008.
19. Vergura S.A Complete and Simplified Datasheet-Based Model of PV Cells in Variable Environmental Conditions for Circuit Simulation // Energies. 2016. V. 9(5). Pp. 326—337.
20. Alam M.K., Khan F., Johnson J., Flicker J. A Comprehensive Review of Catastrophic Faults in PV Arrays: Types, Detection, and Mitigation Techniques // IEEE J. Photovoltaics. 2015. V. 5. No. 3. Pp. 982—997.
---
Для цитирования: Монаков Ю.В., Шарапов С.А., Середкин Д.Ю. Эффективность гетероструктурных фотоэлектрических модулей на территории России и корректность методики выбора защитных аппаратов в их цепях // Вестник МЭИ. 2021. № 6. С. 49—00. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-49-58
#
1. IEA PVPS. Trends in Photovoltaic Applications 2020 [Elektron. Resurs] www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/11/IEA_PVPS_Trends_Report_2020-1.pdf (Data Obrashcheniya 03.12.2020).
2. World Nuclear Performance Rep. 2019 [Elektron. Resurs] www.world-nuclear.org/getmedia/d77ef8a1-b720-44aa-9b87-abf09f474b43/performance-report-2019.pdf.aspx (Data Obrashcheniya 01.11.2020).
3. Solar Energy Industries Association [Ofits. Sayt] www.seia.org/solar-industry-research-data (Data Obrashcheniya 05.01.2021).
4. IEA. Installed Power Generation Capacity by Source in the Stated Policies Scenario, 2000—2040 [Elektron. Resurs] www.iea.org/data-and-statistics/charts/installed-power-generation-capacity-by-source-in-the-stated-policies-scenario-2000-2040 (Data Obrashcheniya 10.10.2020).
5. IEA. Global Solar PV and Wind Power Capacity Additions, 2010—2020 [Elektron. Resurs] www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-solar-pv-and-wind-power-capacity-additions-2010-2020e (data Obrashcheniya 15.10.2020).
6. IEA. Renewables 2020 [Elektron. Resurs] /www.iea.org/reports/renewables-2020 (Data Obrashcheniya 10.01.2021).
7. IRENA. Final Renewable Energy Consumption 2020. International Renewable Energy Agency [Elektron. Resurs] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Renewable-Energy-Balances/Final-Renewable-Energy-Consumption (Data Obrashcheniya 11.12.2020).
8. IRENA. Solar Costs 2020. [Elektron. Resurs] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Costs/Solar-Costs (Data Obrashcheniya 02.05.2021).
9. Godovoy Otchet o Deyatel'nosti Assotsiatsii «NP Sovet Rynka» za 2018 g. [Elektron. Resurs] www.np-sr.ru/sites/default/files/go_2018_god_.pdf (Data Obrashcheniya 15.10.2020). (in Russian).
10. SolarGIS [Ofits. Sayt] www.solargis.com (Data Obrashcheniya 15.11.2020).
11. Recent Facts about Photovoltaics in Germany [Elektron. Resurs] www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/recent-facts-about-pv-in-germany.html (Data Obrashcheniya 15.03.2021)
12. Jäger-Waldau A. PV Status Rep. Luxembourg: Office of the European Union, 2019.
13. Bessel' V.V., Kucherov V.G., Mingaleeva R.D. Izuchenie solnechnykh Fotoelektricheskikh Elementov. M.: Izd. Tsentr RGU Nefti i Gaza im. I.M. Gubkina, 2016. (in Russian).
14. Davarifar M., Rabhi A., El Hajjaji A. Comprehensive Modulation and Classification of Faults and Analysis Their Effect in DC Side of Photovoltaic System. Energy and Power Eng. 2013;5:230—236.
15. Hariharan R., Chakkarapani M., Saravana Ilango G., Nagamani C. A Method to Detect Photovoltaic Array Faults and Partial Shading in PV Systems. IEEE J. Photovoltaics. 2016;6;5:1278—1285.
16. Kakurina N.A., Kakurin Yu.B., Kursay D.E., Osipov N.A. Issledovanie Elektrofizicheskikh Kharakteristik Solnechnoy Paneli s Pomoshch'yu Komp'yuterizirovannogo Izmeritel'nogo Stenda. Inzhenernyy Vestnik Dona. 2016;3(42):1—10. (in Russian).
17. Dash S. e. a. A Comprehensive Assessment of Maximum Power Point Tracking Techniques under Uniform and Non-uniform Irradiance and its Impact on photovoltaic Systems: a Review. J. Renewable and Sustainable Energy. 2015’7(6):063113.
18. Haber I., Farkas I. Combining CFD Simulations with Blockoriented Heatflow-network Model for Prediction of Photovoltaic Energy-production. J. Physics: Conf. Series. 2011.268(1):012008.
19. Vergura S.A Complete and Simplified Datasheet-Based Model of PV Cells in Variable Environmental Conditions for Circuit Simulation. Energies. 2016;9(5):326—337.
20. Alam M.K., Khan F., Johnson J., Flicker J. A Comprehensive Review of Catastrophic Faults in PV Arrays: Types, Detection, and Mitigation Techniques. IEEE J. Photovoltaics. 2015;5;3:982—997.
---
For citation: Monakov Yu.V., Sharapov S.A., Seredkin D.Yu. The Efficiency of Heterostructure Photovoltaic Modules in the Territory of Russia and Adequacy of the Procedure for Selecting Protective Devices in Their Circuits. Bulletin of MPEI. 2021;6:49—58. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-49-58.
2. World Nuclear Performance Rep. 2019 [Электрон. ресурс] www.world-nuclear.org/getmedia/d77ef8a1-b720-44aa-9b87-abf09f474b43/performance-report-2019.pdf.aspx (дата обращения 01.11.2020).
3. Solar Energy Industries Association [Офиц. сайт] www.seia.org/solar-industry-research-data (дата обращения 05.01.2021).
4. IEA. Installed Power Generation Capacity by Source in the Stated Policies Scenario, 2000—2040 [Электрон. ресурс] www.iea.org/data-and-statistics/charts/installed-power-generation-capacity-by-source-in-the-stated-policies-scenario-2000-2040 (дата обращения 10.10.2020).
5. IEA. Global Solar PV and Wind Power Capacity Additions, 2010—2020 [Электрон. ресурс] www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-solar-pv-and-wind-power-capacity-additions-2010-2020e (дата обращения 15.10.2020).
6. IEA. Renewables 2020 [Электрон. ресурс] /www.iea.org/reports/renewables-2020 (дата обращения 10.01.2021).
7. IRENA. Final Renewable Energy Consumption 2020. International Renewable Energy Agency [Электрон. ресурс] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Renewable-Energy-Balances/Final-Renewable-Energy-Consumption (дата обращения 11.12.2020).
8. IRENA. Solar Costs 2020. [Электрон. ресурс] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Costs/Solar-Costs (дата обращения 02.05.2021).
9. Годовой отчет о деятельности ассоциации «НП Совет рынка» за 2018 г. [Электрон. ресурс] www.np-sr.ru/sites/default/files/go_2018_god_.pdf (дата обращения 15.10.2020).
10. SolarGIS [Офиц. сайт] www.solargis.com (дата обращения 15.11.2020).
11. Recent Facts about Photovoltaics in Germany [Электрон. ресурс] www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/recent-facts-about-pv-in-germany.html (дата обращения 15.03.2021)
12. Jäger-Waldau A. PV Status Rep. Luxembourg: Office of the European Union, 2019.
13. Бессель В.В., Кучеров В.Г., Мингалеева Р.Д. Изучение солнечных фотоэлектрических элементов. М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016.
14. Davarifar M., Rabhi A., El Hajjaji A. Comprehensive Modulation and Classification of Faults and Analysis Their Effect in DC Side of Photovoltaic System // Energy and Power Eng. 2013. V. 5. Pp. 230—236.
15. Hariharan R., Chakkarapani M., Saravana Ilango G., Nagamani C. A Method to Detect Photovoltaic Array Faults and Partial Shading in PV Systems // IEEE J. Photovoltaics. 2016. V. 6. No. 5. Pp. 1278—1285.
16. Какурина Н.А., Какурин Ю.Б., Курсай Д.Е., Осипов Н.А. Исследование электрофизических характеристик солнечной панели с помощью компьютеризированного измерительного стенда // Инженерный вестник Дона. 2016. № 3(42). С. 1—10.
17. Dash S. e. a. A Comprehensive Assessment of Maximum Power Point Tracking Techniques under Uniform and Non-uniform Irradiance and its Impact on photovoltaic Systems: a Review // J. Renewable and Sustainable Energy. 2015. V. 7(6). P. 063113.
18. Haber I., Farkas I. Combining CFD Simulations with Blockoriented Heatflow-network Model for Prediction of Photovoltaic Energy-production // J. Physics: Conf. Series. 2011. V. 268(1). P. 012008.
19. Vergura S.A Complete and Simplified Datasheet-Based Model of PV Cells in Variable Environmental Conditions for Circuit Simulation // Energies. 2016. V. 9(5). Pp. 326—337.
20. Alam M.K., Khan F., Johnson J., Flicker J. A Comprehensive Review of Catastrophic Faults in PV Arrays: Types, Detection, and Mitigation Techniques // IEEE J. Photovoltaics. 2015. V. 5. No. 3. Pp. 982—997.
---
Для цитирования: Монаков Ю.В., Шарапов С.А., Середкин Д.Ю. Эффективность гетероструктурных фотоэлектрических модулей на территории России и корректность методики выбора защитных аппаратов в их цепях // Вестник МЭИ. 2021. № 6. С. 49—00. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-49-58
#
1. IEA PVPS. Trends in Photovoltaic Applications 2020 [Elektron. Resurs] www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/11/IEA_PVPS_Trends_Report_2020-1.pdf (Data Obrashcheniya 03.12.2020).
2. World Nuclear Performance Rep. 2019 [Elektron. Resurs] www.world-nuclear.org/getmedia/d77ef8a1-b720-44aa-9b87-abf09f474b43/performance-report-2019.pdf.aspx (Data Obrashcheniya 01.11.2020).
3. Solar Energy Industries Association [Ofits. Sayt] www.seia.org/solar-industry-research-data (Data Obrashcheniya 05.01.2021).
4. IEA. Installed Power Generation Capacity by Source in the Stated Policies Scenario, 2000—2040 [Elektron. Resurs] www.iea.org/data-and-statistics/charts/installed-power-generation-capacity-by-source-in-the-stated-policies-scenario-2000-2040 (Data Obrashcheniya 10.10.2020).
5. IEA. Global Solar PV and Wind Power Capacity Additions, 2010—2020 [Elektron. Resurs] www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-solar-pv-and-wind-power-capacity-additions-2010-2020e (data Obrashcheniya 15.10.2020).
6. IEA. Renewables 2020 [Elektron. Resurs] /www.iea.org/reports/renewables-2020 (Data Obrashcheniya 10.01.2021).
7. IRENA. Final Renewable Energy Consumption 2020. International Renewable Energy Agency [Elektron. Resurs] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Renewable-Energy-Balances/Final-Renewable-Energy-Consumption (Data Obrashcheniya 11.12.2020).
8. IRENA. Solar Costs 2020. [Elektron. Resurs] www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Costs/Solar-Costs (Data Obrashcheniya 02.05.2021).
9. Godovoy Otchet o Deyatel'nosti Assotsiatsii «NP Sovet Rynka» za 2018 g. [Elektron. Resurs] www.np-sr.ru/sites/default/files/go_2018_god_.pdf (Data Obrashcheniya 15.10.2020). (in Russian).
10. SolarGIS [Ofits. Sayt] www.solargis.com (Data Obrashcheniya 15.11.2020).
11. Recent Facts about Photovoltaics in Germany [Elektron. Resurs] www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/recent-facts-about-pv-in-germany.html (Data Obrashcheniya 15.03.2021)
12. Jäger-Waldau A. PV Status Rep. Luxembourg: Office of the European Union, 2019.
13. Bessel' V.V., Kucherov V.G., Mingaleeva R.D. Izuchenie solnechnykh Fotoelektricheskikh Elementov. M.: Izd. Tsentr RGU Nefti i Gaza im. I.M. Gubkina, 2016. (in Russian).
14. Davarifar M., Rabhi A., El Hajjaji A. Comprehensive Modulation and Classification of Faults and Analysis Their Effect in DC Side of Photovoltaic System. Energy and Power Eng. 2013;5:230—236.
15. Hariharan R., Chakkarapani M., Saravana Ilango G., Nagamani C. A Method to Detect Photovoltaic Array Faults and Partial Shading in PV Systems. IEEE J. Photovoltaics. 2016;6;5:1278—1285.
16. Kakurina N.A., Kakurin Yu.B., Kursay D.E., Osipov N.A. Issledovanie Elektrofizicheskikh Kharakteristik Solnechnoy Paneli s Pomoshch'yu Komp'yuterizirovannogo Izmeritel'nogo Stenda. Inzhenernyy Vestnik Dona. 2016;3(42):1—10. (in Russian).
17. Dash S. e. a. A Comprehensive Assessment of Maximum Power Point Tracking Techniques under Uniform and Non-uniform Irradiance and its Impact on photovoltaic Systems: a Review. J. Renewable and Sustainable Energy. 2015’7(6):063113.
18. Haber I., Farkas I. Combining CFD Simulations with Blockoriented Heatflow-network Model for Prediction of Photovoltaic Energy-production. J. Physics: Conf. Series. 2011.268(1):012008.
19. Vergura S.A Complete and Simplified Datasheet-Based Model of PV Cells in Variable Environmental Conditions for Circuit Simulation. Energies. 2016;9(5):326—337.
20. Alam M.K., Khan F., Johnson J., Flicker J. A Comprehensive Review of Catastrophic Faults in PV Arrays: Types, Detection, and Mitigation Techniques. IEEE J. Photovoltaics. 2015;5;3:982—997.
---
For citation: Monakov Yu.V., Sharapov S.A., Seredkin D.Yu. The Efficiency of Heterostructure Photovoltaic Modules in the Territory of Russia and Adequacy of the Procedure for Selecting Protective Devices in Their Circuits. Bulletin of MPEI. 2021;6:49—58. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-49-58.
Опубликован
2021-06-07
Выпуск
Раздел
Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии (05.14.08)
