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.