Компенсацияланған нейтралмен орындалған орташа кернеу желілерінің резистор арқылы

 

226 

 

 

Рисунок 1. Ветровой атлас Казахстана 

 

Так  нами  были  произведены  измерения  скорости  ветра  в  Жуалынском  районе  Жамбылской 

области.  Измерения  были  проведены  с  помощью  прибора  Fluke  985  и  программного  обеспечения 

Fluke View. Был получен массив, отражающий значения скоростей ветра с интервалом в 10 минут на 

высоте 10 м на протяжении целого года (2013 года). В результате было получено 52704 значения. 

Исследования  показали,  что  средняя  и  продолжительная  выработка  электроэнергии  на 

территории данного района Жамбылской области составляет примерно 5,4 м/с и имеет максимальную 

продолжительность выработки электроэнергии в 416,6 часов в год при данной скорости рис. 2.  

 

 

 

Рисунок 2. Распределение скоростей ветра в течение года  

 

 Достаточно  важной  эксплуатационной  характеристикой  ВЭУ  является  суммарная 

электроэнергия,  вырабатываемая  в  течении  года  за  рабочий  временной  промежуток  в  выбранном 

диапазоне рабочих скоростей ветра. Для ее расчета необходимо знать повторяемость скоростей ветра 

в  выбранных  пределах  значений  рабочей  скорости.  Математические  зависимости,  позволяющие  с 

разной степенью точности находить теоретическую величину повторяемости ветра, предложил М.М. 

Поморцев для районов со среднегодовой скоростью ветра не более 6 м/с в виде: 

                                                        

,

)

(

2

ср

v

v

B

Ae

dv

dt

















         

                      

                         

(1) 

 

227 

Параметры А и В следует находить по формулам: 

 

                                        

,

)

(

1

2















ср

v

v

n

B

A





           

 

,

)

(

1

2













ср

v

v

n

B

                      

      

(2) 

 

где n- число слагаемых. 

На  основании  расчетных  данных  построены  кривые  повторяемости  ветров  в  определенных 

диапазонах,  показанных  на  рис.3.  Здесь  для  каждого  диапазона  скоростей  были  определены 

среднегодовые значения скоростей ветра V

ср.год. 

 

 

 

Рисунок 3. Повторяемость ветра по Поморцеву 

 

Учитывая диапазон скоростей по Поморцеву, для полученного массива скоростей ветра, были 

рассчитаны величины вырабатываемой за год энергии. Величина суммарной вырабатываемой за год 

энергии  важна  для  оценки  ВЭУ  в  тех  или  иных  условиях  и  для  определения  ее  окупаемости.  Для 

среднегодовых  скоростей  были  определены  максимумы  годовой  выработки,  которые  пересекает 

кривая 1, показанная на рис.4. 

 

 

 

Рисунок 4. Определение максимумов среднегодовой выработки для рабочих скоростей ветра  

 

Для того, чтобы  ВЭУ вышла на максимумы выработки электроэнергии, показанной на рис.4, 

необходимо определить рабочие скорости установки V

у

 в заданных пределах, которые определяются 

согласно, предлагаемому в [1] выражению. 

 

228 

                               

ср год

у

V

,

V





5

2

        

                                                             

  

(3) 

Для этого был выбран диапазон изменения скоростей от 4…6 м/с., которые находятся на 2-ом 

участке линейной зависимости, рассмотренной в [1]. Результаты расчетов занесены в табл.1. 

 

Таблица 1 

Реальные значения рабочей скорости ВЭУ относительно среднегодовой скорости ветра 

 

V

ср год

 

4 

4,2 

5 

5,3 

5,5 

V

у

 

6,5 

6,7 

7,5 

7,7 

7,8 

 

Заключение.  Исходя  из  полученных  результатов,  можно  с  уверенностью  сказать,  что 

общепринятые  методики  определения  ветроэнергетического  потенциала  местности,  на  основании 

данных,  предоставляемых  метеостанциями.  усреднены  и  не  учитывают  специфику  природно-

климатических  условий  районов,  удаленных  от  метеостанций.  Для  определения  фактического 

ветропотенциала этих районов необходимо проводить локальные долгосрочные исследования.  

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.  Кривцов  В.С.,  Олейников  А.М.,  Яковлев  А.И.  Неисчерпаемая  энергия.  Кн.  2.  Ветроэнергетика.  - 

Харьков: ХАИ, 2004 - 519стр. 

2.  Елистратов  В.В.,  Кузнецов  М.В.,  Теоретические  основы  нетрадиционной  и  возобновляемой 

энергетики,  ч.1,  Определение  ветроэнергетических  ресурсов  региона.  Учебное  пособие.  -  СПб.:  Изд-во 

СПбГПУ, 2003. - 49с. 

3. Харитонов В.П. Автономные ветроэнергетические установки. – М: ГНУ ВИЭСХ, 2006. - 275с. 

4.  Орынбаев  С.А.,  Бекбаев  А.Б.,  Туманов  И.Е.,    Кейкиманова  М.Ш.  Перспективы  развития  малой 

ветроэнергетики в Республике Казахстан. // Материалы ХІ  международной научно-технической  конференции 

молодых ученых и специалистов «Электромеханические и энергетические системы, методы моделирования и 

оптимизации (ESMO-2013)» -  Кременчуг (Украина),  2013 - стр 204-205. 

 

Орынбаев C.А., Байбутанов Б.К., Бекбаев А.Б., Туманов И.Е. 

М.М. Поморцев әдісі бойынша жел энергетикалық құрылғылары өндіретін  

электр энергияның максимумын анықтау 

Түйіндеме: Мақалада, бір жыл бойы 10 м биіктікте жел күшін өлшеу арқылы алынған статистикалық 

мәліметтерді талдау негізінде, берілген ауданға М.М. Поморцев әдісі бойынша жел энергетикалық құрылғылар 

өндіретін  электр  энергияның  максимумы  анықталады.  Есептеулер  бойынша  нақты  аралықтар  үшін  желдің 

қайталау  қисықтары  тұрғызылды,  әр  бір  жылдамдықтар  аралығы  үшін  желдің  орташа  жылдық  жылдамдығы 

анықталды.  Жылдық  электр  энергия  өндірудің  максимумдары  есептелініп,  оларды  қамтитын  жел 

энергетикалық қондырғылардың жылдамдықтары анықталды. 

Түйін сөздер: ЖЭҚ жел энергетикалық құрылғылар, жел жылдамдығы, жел қайталауы, орташа жылдық 

өндіру, ЖЭС жел энергетикалық станциялар, жел потенциалы. 

 

Orynbayev S.A., Baibutanov B.K., Bekbayev A.B., Tumanov I.E. 

Definition of a maximum of development of electric energy by wind power installations on  

M. M. Pomortsev's method 

Resume. In article on the basis of the analysis of the statistical materials received as a result of measurement of 

speed  of  a  wind at  the height  of  10  m  within a  year,  the maximum  of  development  of  electric  energy  wind power 

installations for this concrete area on M. M. Pomortsev's method pays off.  For this purpose on the basis of settlement 

data curve repeatability of winds in the certain ranges are constructed, for each range of speeds average annual values of 

speeds of a wind are defined.  Maxima of annual development and the working speeds of wind turbines providing these 

maxima are calculated.  

Key words: VEU wind power installation, wind speed, repeatability of a wind, average annual development, 

VES vetroelektrichesky stations, wind potential. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

229 

УДК  621.311 

 

Садырбаев Ш.А., Бекбаев А.Б. 

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева 

г. Алматы, Республика Казахстан 

e-mail: chyngyzkhan@list.ru 

 

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА СОЛНЕЧНЫХ КОНЦЕНТРАТОРОВ ДЛЯ 

ФОТОМОДУЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА АЛМАТЫ. 

 

Аннотация.  Наиболее  распространенным  методом  для  повышения  эффективности  солнечных 

фотомодулей  является  индивидуальная  установка  отражающих  солнечных  зеркал  для  фотоэлектрических 

модулей.  Это  исследование  представляет  эффективность  преобразования  энергии  основного  фотомодуля  с 

отражающими  зеркалами  и  фотомодуль  с  двухосевой  системой  слежения  за  Солнцем.  Предлагаемые 

конструкционные  хабы  используют  2  зеркала  с  серебряным  покрытием  (коэффициент  отражения  не  менее 

85%), которые установлены в верхней и нижней части фото модулей.  

Ключевые  слова:  фотомодуль,  концентраторы,  отражение,  солнечная  энергия,  двухосевая  система 

слежения за солнцем 

 

В  настоящее  время  существует  значительное  увеличение  интереса  к  солнечной  энергии  для 

промышленных  и  бытовых  нужд.  Ранее,  солнечная  энергетика  не  могла  быть  главной  частью 

структуры энергетики в получении холода, тепла, электричества, по двум  основным причинам: во-

первых, стоимость преобразования энергии солнечного излучения было значительно выше, чем для 

других источников, таких, как нефть, газ, уголь. Во-вторых, для развития солнечной энергетики, не 

было никаких серьезных причин, подобные тем, которые существовали, например, ядерную энергию 

и при условии, значительный прирост в развитие и мирное использование ядерной энергии. 

В  последние  годы  движение  за  сохранение  окружающей  среды,  а  также  к  значительному 

увеличению  цен  на  топливо  и  ограниченным  количеством  природных  энергетических  ресурсов  - 

обеспечило прочную основу для развития солнечной энергетики. 

Исследования,  проведенные  в  последние  годы,  отечественными  и  зарубежными  учеными 

показали,  что  преобразование  солнечной  энергии  в  электрическую  энергию  может  быть 

конкурентоспособно по отношению к традиционным источникам энергии [1]. 

Расстояние  от  Солнца  до  Земли,  как  она  движется  по  своей  орбите  отклоняется  от  среднего 

значения в диапазоне от 98,3 - 101,7%, что приводит к соответствующим сезонным изменениям [2]. 

Когда солнце находится ближе всего к земле, 3 января, солнечная интенсивность на внешнем краю 

земной  атмосферы  составляет  около  1400  Вт/м

2

,  и,  когда  солнце  находится  дальше,  4  июля, 

солнечная интенсивность 1330 Вт/м

2

 [3]. Но для энергетических расчетов это не имеет значения, и 

рабочая среднегодовая космическая солнечная энергия равна 1367 Вт/м

2

 [2]. 

В нашем исследовании, с целью повышения и оптимизации эффективности фото модуля была 

внедрена система слежения за Солнцем, в которую установили фотомодуль. Солнечные лучи падают 

на  поверхности  панели  под  углом  90

0

  градусов,  что  в  свою  очередь  улучшает  эффективность 

производства фотоэлектрических модулей[4]. Во-вторых, установка для фотоэлектрических модулей 

солнечных  зеркал,  которые  фокусировали  дополнительного  солнечного  света  на  поверхность 

фотомодуля. 

Эффективность на практике означает отношение максимальной мощности P

max

, которые могут 

быть  удалены  от  единицу  площади  фотомодулем  суммарная  солнечная  радиация  мощность  W, 

падающего  перпендикулярно  на  поверхности  рабочего  единицу  фотомодулем  выраженное  в 

процентах: 

                                          

,                                                                   (1) 

.                                                                 (2) 

Здесь,  A  представляет  определенный  ограничивающий  фактор  в  дизайне  трансформации, 

поскольку они не могут конвертировать 100% солнечного света, поглощенного в электричество [4]. 

Стационарно  установленный  фотомодуль  может  производить  высокий  процент  энергии 

доступно только во второй половине  дня, значительная энергия доступна в начале  утром и днем  в 

интервале  времени  8.30-15.00  [5].  Таким  образом,  основное  преимущество  системы  отслеживания, 

 

230 

это  накопить  как  можно  больше  солнечной  энергии  на  длительный  период  дня  с  самым  точным 

выравниванием  [4].  Опираясь  на  такой  среде,  в  нашем  исследовании,  в  координатах  N  43013I  и  E 

76046I данные были взяты из фотоэлектрических модулей. Стационарно установленный фотомодуль 

с отражательными зеркалами был установлен в оптимальных 45

0

 градусов по отношению к земле, и 

фотовольтаика  с  солнечной  системой  слежения  взаимодействуют  с  солнечными  лучами 

автоматически. 

 

Тестирование двух одинаковых фотомодулей на разность и погрешность значений. 

 

Для исследования были выбраны 2 фотомодуля с одинаковыми заводскими характеристиками. 

То есть изначально были сопоставлены вольтамперные характеристики фотоэлектрических модулей 

(рис. 1.). И от полученных значений фотоэлектрических модулей были определены разницу в 9-13%, 

что  в  пределах  нормы.  В  лабораторном  столе  Фотоэлектрические  модули  тестируются  при  разном 

освещении [4]. 

 

 

Рисунок 1. Вольт-амперная характеристика фотомодулей 

 

Следующие  формулы  были  использованы  в  ходе  исследования  реального  модуля  для 

определения ВАХ фотомодулей (рис. 2): 

 

 

 

 

                             

                                          (3) 

 

                               

                                          

(4) 

 

                                         

         

             

                           

        (5) 

 

где   - ток нагрузки; 

 – напряжения нагрузки; - ток от света;  - ток короткого замыкания; 

-

 

алгебраическая  сумма  дырочного  и  электронного  токов  неосновных  носителей  через  p-n  переход  в 

темноте; 

-

  нагрузочное  сопротивление;  -  напряжение  холостого  хода; 

-

  сопротивления 

Рисунок 2. Принципиальная 

схема реального фотомодуля

 

 

231 

фотопреобразователя; 

- 

заряд  электрона  (1,6*10

-19 

к); 

- 

постоянная  Больцмана  (1,38*10-

16

 

эрг/град); 

-

  абсолютная  температура;    –  величина,  которую  можно  назвать  коэффициентом 

заполнения (этот коэффициент показывает, какую часть мощности, равной произведению величин  и  

, составляет мощность, снимаемая с фотопреобразователя; у хороших элементов величина   может 

достигать 0.8). 

 

   

 

 

 

Рисунок 3. Лабораторный стенд для тестирования фотомодулей. 

 

Разработка и расчет инсталляционной части (отражательные зеркала) к фотомодулю 

 

При  разработке  технологии  по  производству  фотоэлектрических  панелей  (PV),  крайне  важно 

обеспечить низкую стоимость энергии. Одним из полезных методов является повышение выходной 

мощности обычных фотоэлектрических модулей Поскольку основные стоимости (производственный 

модуль, монтирует, электропроводки, установка труда и т. д.), как правило, в масштабе с системной 

области.  Увеличение  выходной  мощности,  благодаря  улучшению  сбора  света,  будет  производить 

больше  энергии  на  единицу  площади.  Использование  фотоэлектрических  модулей,  которые  были 

дополнены путем добавления дешевые солнечных зеркал, предоставляет возможность улучшить свет 

уборку фотоэлектрических модулей при одновременном снижении стоимости электроэнергии.  

 

      

 

 

Рисунок 4. Математический расчет модели фотомодуля с отражательными концентраторами. 

 

 

232 

         

 

Рисунок 5. Модели фотомодулей с плоскими зеркальными концентратором и двухосевой  

системой слежения за Солнцем. 

 

       

 

 

Рисунок 6. Принципиальная схема и реальная плата микросхемы управления за приводом 

системы слежения за Солнцем. 

 

Результаты 

Таблица 1 

Монокристаллические кремниевые фотомодули (24.02.2014) 

 

 

Dual-axis 

 

 

 

Mirror 

Augmented 

Difference between  

MA. and Dual-Axis 

Time, 

hh.mm 

U, V 

I, mA 

P, W 

U, V 

I, mA 

P, W 

η, % 

8.30 

10.20 

3.92 

0.04 

9.30 

1.07 

0.01 

75 

8.45 

10.50 

25.71 

0.27 

9.51 

13.10 

0.124 

54 

9.00 

10.50 

71.42 

0.75 

10.05 

25.90 

0.264 

65.2 

9.15 

12.40 

138.71 

1.72 

10.94 

48.50 

0.53 

69.18 

9.30 

14.98 

185.58 

2.78 

12.50 

61.60 

0.77 

72 

9.45 

16.75 

229.85 

3.81 

13.95 

80.30 

1.12 

70.6 

10.00 

17.20 

270.35 

4.65 

15.10 

91.40 

1.38 

70 

10.15 

17.65 

306.52 

5.41 

15.92 

118.80 

1.89 

65 

10.30 

18.01 

322 

5.80 

16.75 

159.50 

2.67 

54 

жүктеу/скачать 37,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: