621.31

В статье рассматриваются актуальные вопросы, связанные с моделированием физических процессов работы солнечных фотоэлектрических батарей. Задача: моделирование физических процессов в солнечной PV-системе в среде Matlab/Simulink для исследования связи электрических параметров фотоэлементов с различными факторами, внешними явлениями и процессами. Выводы. В процессе исследования проведена симуляция фотоэлектрических батарей в среде моделирования MATLAB/Simulink/Simscape. В качестве основного электрического параметра был выбран выходной ток солнечного элемента. Проверка работы модели проходила с использованием характеристик поликристаллического фотомодуля ABi-Solar P60270-D. В процессе анализа рассматривались изменения характеристик солнечной панели для таких случаев: изменение интенсивности солнечного излучения при постоянной рабочей температуре 25°С; изменение рабочей температуры для заданных значений интенсивности солнечного излучения; влияние изменения нагрузки на электрические характеристики солнечной панели. Результаты моделирования позволили исследовать связь электрических параметров фотоэлементов с различными факторами, внешними явлениями и процессами. Установлена зависимость тока и напряжения от освещенности и изменений температуры. При уменьшении температуры на 20°С от номинального, ток практически не меняется, а напряжение и мощность растут на 11%. В зоне отрицательных температур (при -20°С), ток увеличивается не более чем на 2%, напряжение увеличивается на 20%, а мощность на 22%. Сформулированы предложения по усовершенствованию метода контроля за дефектами фотоэлектрических солнечных батарей.Разработанная модель может использоваться для построения различных вариаций фотоэлектрических панелей и определения исходных параметров, что позволит проводить анализ эффективности применения конкретных видов солнечных батарей. Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что предложенная модель учитывает основные факторы, которые влияют на функционирование солнечной фотовольтаической панели и в целом адекватно отражает исходящие характеристики солнечного модуля.

The paper discusses current issues related to the physical processes of solar photovoltaic (PV) batteries modeling. Objective: simulation of physical processes in the solar PV system in the Matlab/Simulink environment to study the dependence of the electrical parameters of solar cells on external phenomena and processes. Conclusions. Modeling of photovoltaic batteries in the simulation environment MATLAB/Simulink / Simscape is carried out. The output current of the solar cell was chosen as the main electrical parameter. The model was tested using the characteristics of the ABi-Solar P60270-D polycrystalline photomodule. During the analysis, changes in the characteristics of the solar panel were considered for such cases: a change in the intensity of solar radiation at a constant operating temperature of 25°C; change in operating temperature for given values of the intensity of solar radiation; the effect of load changes on the electrical characteristics of the solar panel. The simulation results allowed us to study the correlation of the electrical parameters of solar cells with various factors, external phenomena and processes. So, the dependence of current and voltage on illumination and temperature changes has been established. With a decrease in temperature by 20°C from the nominal, the current practically does not change, and the voltage and power increase by 11%. In the zone of negative temperatures (at -20°C), the current increases by no more than 2%, the voltage increases by 20%, and the power by 22%. Practical value. The proposed model can be used to build various variations of photovoltaic panels and determine the initial parameters, which will make it possible to analyze the effectiveness of specific types of solar panels use. The value of the obtained results lies in the fact that the proposed model takes into account the main factors that affect the functioning of the solar photovoltaic panel and generally adequately reflects the outgoing characteristics of the solar module.

кандидат технических наук, доцент кафедры физики, Волгодонский инженерно-технический институт Филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»

Electricity from sunlight: photovoltaic-systems integration and sustainability. Vasilis M. Ftenakis, Paul A. Lynn. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. Inc. 2018. 187 p.

Ganiyu, Soliu O. et al. Solar photovoltaic-battery system as a green energy for driven electrochemical wastewater treatment technologies: Application to elimination of Brilliant Blue FCF dye solution. Journal of environmental chemical engineering. 2019. Volume 7: Issue 1. Pp. 34-42.

Haresh, Sabhadia; Das, Biswarup; Pant, Vinay Conservation voltage reduction based comprehensive power management scheme for an isolated solar photovoltaic battery based microgrid. IET generation, transmission & distribution. 2019. Number 12. Pp 2411-2422.

Liu, Z.Y.; Sun, J.Q.; Ma, Z.C. Study on the Illumination Characteristics of Solar Photovoltaic Battery. Advanced materials research. 2015. Volume 1092/1093. Pp. 91-95.

Mundada, Aishwarya S.; Shah, Kunal K.; Pearce, J.M. Levelized cost of electricity for solar photovoltaic, battery and cogen hybrid systems. Renewable & sustainable energy reviews. 2016. Volume 57. Pp. 692-703.

Nyholm, Emil et al. Solar photovoltaic-battery systems in Swedish households - Self-consumption and self-sufficiency. Applied energy. 2016. Volume 183. Pp. 148-159.

Photovoltaic solar energy conversion. Gottfried H. Bauer. Heidelberg: Springer. 2015. 227 р.

Qiu, Jing et al. Planning of solar photovoltaics, battery energy storage system and gas micro turbine for coupled micro energy grids. Applied energy. 2018. Volume 219. Pp. 361-369.

Shah, Kunal K.; Mundada, Aishwarya S.; Pearce, J.M. Performance of U.S. hybrid distributed energy systems: Solar photovoltaic, battery and combined heat and power. Energy conversion and management. 2015. Volume 105. Pp. 71-80.

Арефьев Н.В., Сафронов Н.С., Можаев Е.Е. Повышение вариативности масштабируемого комплекса интегрированной генерации электрической энергии // Энергосбережение и водоподготовка. 2019. №3(119). С. 15-18.

Калиновский В.С. Гибридные солнечные элементы с системой концентрации оптического излучения // Письма в Журнал технической физики. 2019. №16. С. 52-54.

Отто А.И. Повышение энергетической эффективности автономных фотоэлектрических установок // Главный энергетик. 2019. №2. С. 62-77.

Соколов П.М. Гибридные наноструктурыграфен-квантовые точки с контролируемыми оптическими и фотоэлектрическими свойствами для применения в составе солнечных батарей // Успехи химии. 2019. Т. 88. №4. С. 370-386.

Черемухин М.В., Шиповский А.В. Оценка повышения эффективности работы солнечных электростанций за счет применения систем ориентации солнечных батарей // Политехнический молодежный журнал. 2018. №3(20). С. 13.