Научный архив: статьи

Работа посвящена исследованию текущего состояния и перспектив развития фотосолнечных электростанций, учитывая отечественные и иностранный опыт эксплуатации. Представлены ключевые принципы функционирования трех типов фотосолнечных электростанций. Определен основной тренд применения объектов гелиоэнергетики на изолированных территориях в виде автономных гибридных энергетических комплексов. Сущность данных комплексов заключается в комбинировании дизельных и фотосолнечных электростанций, имеющих высокую степень автоматизации технологических процессов. Представлен мировой перечень крупнейших фотосолнечных электростанций по установленной мощности до 2245 МВт. Приведен обзор отечественных предприятий по производству фотоэлектрического оборудования и строительству объектов гелиоэнергетики. Идентифицированы шесть направлений развития гелиоэнергетической отрасли: повышение энергоэффективности фотоэлектрических модулей, расширение масштабов строительства объектов гелиоэнергетики, развитие систем накопления электроэнергии, необходимость снижения стоимости элементов фотосолнечных электростанций, цифровизация технологических процессов управления и перекрестное использование технологий. Отмечено, что фотоэлектрические модули модернизируются в сторону разработки модулей с повышенным КПД в виде комбинированного применения перовскита с кремнием, технологий HJT и HIT и использованием двухсторонних модулей. Результаты работы могут быть применены в разработке или актуализации стратегий развития энергетических систем регионов и стран.

В статье представлены результаты исследования применимости вертикального размещения секций фотоэлектрических модулей фотосолнечной электростанции, функционирующей в автономной энергосистеме на северных территориях России. Определена оптимальная комбинация вертикального размещения секций модулей - 10/80/10 % и 15/70/15 % (Восток/Юг/Запад) при условии комплексного применения с плоскими отражательными системами. Оптимальная комбинация вертикального размещения модулей с данными системами позволяет увеличить среднегодовую выработку электроэнергии на 5 и 13 % соответственно при сопоставлении с линейным размещением со 100 %-ным ориентированием на южную сторону. Вертикальное размещение модулей позволяет увеличить среднесуточный период выработки электроэнергии в утренние и вечерние фазы на 0,3…0,6 ч при сравнении с линейным размещением. В случае комплексного применения отражательных систем и вертикального размещения модулей при комбинации 25/50/25 % выработка электроэнергии от фотосолнечной электростанции выше, чем при линейном размещении в течение 3,0…3,5 месяцев в год - с середины апреля до середины июля. Данный эффект позволяет поддерживать оптимальный рабочий режим для систем накопления электроэнергии и уменьшить необходимую площадь размещения. Имитационные вычисления проведены на базе цифровой платформы «Global Solar Atlas» путем выполнения сравнительной оценки различных комбинаций размещения модулей. Результаты работы могут быть применены при выборе оптимального способа размещения модулей в объектах гелиоэнергетики.

В статье представлены результаты исследования применимости электромобиля с фотоэлектрической системой энергоснабжения на территории северных регионов России. Представлена существующая методика расчета рабочих параметров электромобиля с фотоэлектрическими модулями, учитывающая внутренние и внешние факторы среды. Проведены натурные исследования по идентификации показателей влияния факторов при полевых условиях центральной части Якутии на функционирование фотоэлектрической системы питания электромобиля. Определены характер и показатели влияния внешних факторов окружающей среды на рабочие режимы фотоэлектрической системы питания электромобиля. Получены показатели влияния затенения фотоэлектрических модулей из-за лесного массива в полевых условиях с последующей идентификацией потенциально возможной протяженности и продолжительности движения электромобиля с модулями. Определен эффект применения фотоэлектрической системы питания электромобиля. Эффект заключается в повышении проходимости электромобиля на 22,65 % по дороге с твердым покрытием - от 148,81 до 182,53 км, а с грунтовым покрытием - на 11,45 % - от 75,22 до 78,75 км. Наибольший эффект от фотоэлектрических модулей достигается в случае движения по равнинной местности, где обеспечивается наибольшая выработка электроэнергии от модулей. В случае движения электромобиля по лесному массиву эффект от применения фотоэлектрических модулей составил 4…11 %. Полученные результаты могут быть применены в создании новых моделей электромобилей с фотоэлектрической системой питания.

Развитие возобновляемых источников энергии в составе распределенной генерации, наряду с интеллектуализацией энергетической отрасли, требует решения большого количества задач, связанных с управлением технологическими процессами как отдельных, так и комплекса технических систем, включенных в совместную работу. Однако, в связи с различными характеристиками режимов работы генерации на основе возобновляемых источников энергии, зависящими от внешних факторов, а также наличия электронных систем управления распределением электрической энергии, возникает ряд актуальных задач, требующих решения, связанных с качеством электрической энергии и стабилизации напряжения в микрогрид. Данное исследование посвящено актуальной задаче повышения качества электроэнергии и стабилизации напряжения в распределительных сетях локальной энергетики, включая изолированные микросети (микрогриды), с особым фокусом на условия Крайнего Севера и Арктики России. В работе в качестве основного объекта изучения рассматривается тиристорный стабилизатор параметров - активно-адаптивное устройство класса D-FACTS, предназначенное для компенсации значительных отклонений напряжения в протяженных сетях. В ходе исследования были проанализированы принципы работы устройства, основанные на встречном токовом управлении с использованием вольтодобавочного и секционированного регулировочного трансформаторов. Разработан и описан метод управления, ключевым элементом которого является измерение фазового сдвига между токами входящей и отходящей линий, что позволяет стабилизировать напряжение и коэффициент мощности в узле подключения. Показано, что при интеграции стабилизатора параметров в систему позволяет достичь более быстрого и глубокого регулирования, сгладить колебания мощности и расширить функциональность управления. Результаты работы демонстрируют перспективность подобных устройств для повышения устойчивости и качества электроснабжения в распределительных сетях.