Keywords

asa

Строительство и техногенная безопасность

2413-1873

КФУ им. В.И. Вернадского

10.37279/2413-1873-2021-21-97-105

134

Engineering support

Инженерное обеспечение

АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОНОМНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДЫ MATLAB/SIMULINK

ANALYSIS AND SIMULATION OFF-GRID PV PANELS BY USING MATLAB / SIMULINK ENVIRONMENT

Абдали

Л. М.

Abdali

L. M.

Исса

Х. А.

Issa

H. A.

Али

К. А.

Ali

Q. A.

Кувшинов

В. В.

Kuvshinov

V. V.

Бекиров

Э. А.

Bekirov

E. A.

Севастопольский государственный университет, E-mail: laith_2210@yahoo.com Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry, E-mail: laith_2210@yahoo.com Севастопольский государственный университет Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Institute of Energy of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University Севастопольский государственный университет Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry Крымский федеральный университет им. Вернадского Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky

19 07 2021

21(73)

97 105

2021

Строительство и техногенная безопасность

https://stroyjurnal-asa.ru/index.php/asa/article/view/134

Использование возобновляемых источников энергии и, в частности, солнечной энергии привлекло значительное внимание в последние десятилетия. Проекты по производству фотоэлектрической (PV) энергии реализуются в очень большом количестве во многих странах. Многие исследовательские работы проводятся для анализа и проверки производительности фотоэлектрических модулей. Реализация экспериментальной установки для фотоэлектрической энергосистемы с преобразователем постоянного тока для проверки производительности системы не всегда возможна из-за практических ограничений. Программная имитационная модель помогает анализировать производительность фотоэлектрических модулей, и более полезной будет общая схемная модель, которую можно использовать для проверки любого коммерческого фотоэлектрического модуля. В данной работе представлено моделирование математической модели фотоэлектрического модуля, повышающего преобразователя постоянного тока в переменный, а также было проведено моделирование режимов работы солнечной генерирующей системы при различных нагрузочных характеристиках. Модель, представленная в этой статье, может использоваться как обобщенный фотоэлектрический модуль для анализа производительности любых коммерчески доступных фотоэлектрических модулей. В представленной работе исследовались параметры, которые влияют на производительность генерирующей системы. Результаты получены для работы фотоэлектрических преобразователей постоянного тока в переменный. Представленные характеристики сильно зависят от таких параметров, как солнечная инсоляция, температура рабочей поверхности фотоэлектрического модуля, время заряда-разряда аккумуляторных батарей и др. При изменении одного из значений этих параметров меняются режимы работы солнечной электрогенерирующей батареи. Изменение режимов работы может приводит к сбоям всей работы системы, поэтому необходим контроль всех энергетических характеристик установки. Достичь повышения эффективности генерации системы способны предложенные в этой работе действия, направленные на изучение работы фотоэлектрической системы и системы накопления энергии, а также использование необходимых вспомогательных устройств для контроля и управления параметрами установки. Исследования, проведенные в ходе представленной работы, позволяют повысить уровень знаний по контролю и управлению параметрами фотоэлектрических генерирующих установок и расширить возможности их бесперебойной работы и увеличения энерговыработки.

The use of renewable energy sources and in particular solar energy has received considerable attention in recent decades. Photovoltaic (PV) energy projects are being implemented in very large numbers in many countries. Many research projects are carried out to analyze and verify the performance of PV modules. Implementing a pilot plant for a photovoltaic power system with a DC / DC converter to test system performance is not always possible due to practical limitations. The software simulation model helps to analyze the performance of PV modules, and more useful would be a general circuit model that can be used to test any commercial PV module. This paper presents a simulation of a mathematical model of a photovoltaic module that boosts a DC / AC converter and also simulates the operating modes of a solar generating system at various load characteristics. The model presented in this article can be used as a generalized PV module to analyze the performance of any commercially available PV module. In the presented work, the parameters that affect the performance of the generating system were investigated. The results were obtained for the operation of DC/AC photoelectric converters. The presented characteristics strongly depend on such parameters as solar insolation, the temperature of the working surface of the photovoltaic module, the charge-discharge time of storage batteries, etc. When one of the values of these parameters changes, the operating modes of the solar power generating battery change. Changing the operating modes can lead to malfunctions of the entire operation of the system, therefore, it is necessary to control all the energy characteristics of the installation. The actions proposed in this work aimed at studying the operation of the photovoltaic system and the energy storage system, as well as the use of the necessary auxiliary devices for monitoring and controlling the parameters of the installation, are capable of achieving an increase in the efficiency of the generation of the system. The studies carried out in the course of the presented work make it possible to increase the level of knowledge on the control and management of the parameters of photovoltaic generating plants and expand the possibilities of their uninterrupted operation and increase energy production.

KeywordsAutonomous photovoltaic systemMatlab / Simulink softwarephotovoltaic panelsstorage batterycontrollerloadtemperaturesystem power capacitysolar generating unit

Ключевые словаАвтономная фотоэлектрическая системапрограмма Matlab/Simulinkфотоэлектрические панелиаккумлирующая батареяконтроллернагрузкатемператураэнергопроизводительность системысолнечная генерирующая установка

полный текст на сайте stroyjurnal-asa.ru

AbdAli Laith Mohammed A., Al-Rufaee F.M., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V. [Performance Analysis of Hybrid Photo-Wind Turbines]. Energeticheskiyeustanovki i tekhnologii, 2019, vol. 5, no. 2, pp. 61-68 (in Russ.).

Abo-Elyousr, F.K.; Abdelshafy, A.M.; Abdelaziz, A.Y. ТММT-Based Particle Swarm and Cuckoo Search Algorithms for PV Systems. In Modern Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Energy Systems; Springer: Cham, Switzerland, 2020; pp. 379-400.

Abdali L.M., Al-Rufai F.M., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V., Issah.A., Mohammed h.D. [The generation power plant by using the combined of solar and wind power]. mezhdunarodnoynauchno-prakticheskoykonferentsii «Ekologicheskaya, promyshlennaya i energeticheskayabezopasnost' – 2020» – Sevastopol': SevGU. 2020. pp. 21-28(in Russ.).

Abdali L.M., Al-Rufaee F.M., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V. Smart Control System for the Wind Energy Networks // Vestnik IzGTU imeni M.T. Kalasnikova. – 2021. – Vol. 24. – N. 1 – P. 102-112. doi: 10.22213/2413-1172-2021-1-102-112

Abd Ali Laith Mokhammed, KhayderAbdulsakhibIssa. [Development of Smart Grid elements for optimizing regional network modes]. Molodoyuchenyy, 2014, vol. 8, pp. 117-120 (in Russ.).

Kuvshinov V.V., Abd Ali L.M., Kakushina E.G. Studies of the PV Array Characteristics with Changing Array Surface Irradiance. Appl. Sol. Energy, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 223-228.

https://doi.org/10.3103/S0003701X19040054.

Cheboxarov V.V., Yakimovich B.A. Lyamina, N.V. Some Results of a Study of Wave Energy Converters at Sevastopol State University. Appl. Sol. Energy, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 256-259.https://doi.org/10.3103/S0003701X19040029.

Vologdin S.V., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V. Analysis of Various Energy Supply Scenarios of Crimea with Allowance for Operating Modes of Solar Power Planta. Appl. Sol. Energy, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 229-234.

https://doi.org/10.3103/S0003701X1904008X.

Cheboxarov V.V., Yakimovich B.A., Abd Ali L.M. An Offshore Wind-Power-Based Water Desalination Complex as a Response to an Emergency in Water Supply to Northern Crimea. Appl. Sol. Energy, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 260-264. https://doi.org/10.3103/S0003701X19040030.

Guryev V.V., Yakimovich B.A., Abd Ali L.M. Improvement of Methods for Predicting the Generation Capacity of Solar Power Plants: the Case of the Power Systems in the Republic of Crimea and City of Sevastopol. Appl. Sol. Energy, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 242-246. https://doi.org/10.3103/S0003701X19040042.

Ahmed Mohmmed H., Anssari M.O.H., Abd Ali L.M. Electricity generation by using a hybrid system (photovoltaic and fuel cell). J. Eng. Appl. Sci., 2019, no. 14, pp. 4414-4418.

doi.org/10.3923/jeasci.2019.4414.4418.

Layth Mohammed Abd Ali, Haider Ahmed Mohmmed and HusamAbdulhuseinWahhab. A Novel Design of 7-Level Diode Clamped Inverter. Journal of Engineering and Applied Sciences, 2019, no. 14, pp. 3666-3673. doi.org/10.36478/jeasci.2019.3666.3673.

Kuvshinov V.V., Kolomiychenko V.P., Kakushkina E.G. Storage System for Solar Plants. Appl. Sol. Energy, 2019, vol. 55, no. 3, pp. 153-158. https://doi.org/10.3103/S0003701X19030046.

Kuznetsov, N.P., Abd Ali, M.L., Kuvshinov, V.V., Issa, A.H., Mohammed, J. H., & Al-bairmani, G.A. Investigation of the losses of photovoltaic solar systems during operation under partial shading. Journal of Applied Engineering Science, 2020, Vol. 18, No. 3, pp. 313 - 320. doi :10.5937/jaes18-24460.

Abd Ali, L. M., Al-Rufaee, F. M., Kuvshinov, V.V. et al. Study of Hybrid Wind–Solar Systems for the Iraq Energy Complex. Appl. Sol. Energy, 2020, vol. 56, no. 4, pp. 284–290.

https://doi.org/10.3103/S0003701X20040027.

Kuvshinov, V.V., Morozova, N. V., Abd Ali, L. M., Krit, B. L., Al-Rufaee, F. M., & Issa, H.A. (2021). Experimental studies for the receiving surfaces of solar flat collectors. Электронная обработка материалов, 1(57), 75–81.

http://doi.org/10.5281/zenodo.4456690

Al-Rufaee F.M., Abdali L.M., Kuvshinov V.V., Yakimovich B.A. Assessment of the Potential of Wind Energy Resources in Southern Iraq // Vestnik IzGTU imeni M.T. Kalasnikova. - 2020. - Vol. 23. - N. 3 - P. 105-113. doi: 10.22213/2413-1172-2020-3-105-113.

Abd Ali L.M., Ahmed Mohmmed H., Anssari M.O.H. Modeling and simulation of tidal energy. J. Eng. Appl. Sci., 2019, no. 14, pp. 3698-3706. doi.org/10.3923/jeasci.2019.3698.3706.

Abdali L.M., Al-Rufai F.M., IssaKh.A., Mohammed Kh.D., Yakimovich B.A., [Modeling and control of wind energy], X Vserossiyskayanauchno-prakticheskayakonferentsiya "Nauchnayainitsiativainostrannykhstudentov i aspirantovrossiyskikhvuzov", - Tomsk: TPU, April 22-24, 2020, p. 14-19(in Russ.).

Abdali L.M. Development of the simulation and control system for an integrated solar energy generation and storage / L.M. Abdali, V.V..Kuvshinov, E.A. Bekirov, F.M. Al-Rufaee // Construction and industrial safety. – 2020. – № 18(70). – p.133-142. DOI: 10.37279/2413-1873-2020-18-133-142.

Fazal, M.R.; Kamran, M.; ul Haq, I.; Abbas, Z.; Ayyaz, M.N.; Mudassar, M. Modified Perturb and Observe ТММT algorithm for partial shading conditions. Int. J. Renew. Energy Res.2019, 9,721-731.

Belkaid, A.; Colak, I.; Kayisli, K. Implementation of a modified P&O-ТММT algorithm adapted for varying solar radiation conditions. Electr. Eng. 2017, 99, 839–846.

Abdali L.M., Al-Rufai F.M., Yakimovich B.A., KuvshinovV.V.[Optimization of Energy Storage in HybridWind and Photovoltaic Energy Systems]. VestnikIzhGTUimeni M.T. Kalashnikova, 2020, vol. 23, no. 2, pp. 100-108 (in Russ.). DOI:10.22213/2413-1172-2020-2-100-108.

Abdali L.M., Al-Rufai F.M., Mohammed H.D., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V. Modeling of a hybrid photo-wind power system with a mains connection V sbornike: Vozobnovlyayemyye istochniki energii. Materialy Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem i XII nauchnoy molodezhnoy shkoly, 2020, S. 117-128. (in Russ.).

Issa H. A., Abdali L. M., Al-Rufai F. M., Mansor M. F., Mohammed H. D., [Modeling a photovoltaic module using the matlab program].X Vserossiyskayanauchno-prakticheskayakonferentsiya "Nauchnayainitsiativainostrannykhstudentov i aspirantovrossiyskikhvuzov", - Tomsk: TPU, April 22-24, 2020, pp. 116-122 (in Russ.).

Mohammed, H. D., Abdali, L. M., Issa, H. A., Al-Rufai, F. M., Development of a Generalized Photoelectric Model with MATLAB.X Vserossiyskayanauchno-prakticheskayakonferentsiya "Nauchnayainitsiativainostrannykhstudentov i aspirantovrossiyskikhvuzov", - Tomsk: TPU, April 22-24, 2020, pp. 166-172 (in Russ.).

Javed, K.; Ashfaq, H.; Singh, R. A new simple ТММT algorithm to track ТММ under partial shading for solar photovoltaic systems. Int. J. Green Energy 2020, 17, 48–61.