Добірка наукової літератури з теми "Фотоелектрична сонячна батарея"

Підвищення ефективності перетворення енергії сонячного випромінювання в електроенергію сонячними елементами є основним завданням сонячної енергетики. А сучасний інтерес до проектування і експлуатації фотоелектричних батарей на основі сонячних елементів призводить до оцінювання їх основних експлуатаційних характеристик. Для контролю якості та ефективності сонячного елемента на виробництві або в лабораторних умовах необхідно точно виміряти його вольт-амперну характеристику, яка є основним джерелом інформації про параметри та характеристики сонячного елемента, таких як коефіцієнт корисної дії, максимальну потужність, струм короткого замикання, напругу холостого ходу, струм і напругу при максимальній потужності, коефіцієнт форми тощо. При проектуванні фотоелектричних батарей великих площ, наземного або космічного застосування, виникають труднощі у визначенні різних втрат, таких як комутація фотоелементів, їх не ідентичність, нерівномірності температури і освітленості фотоелектричних батарей. Зазвичай ці втрати враховують введенням у математичну модель різних коефіцієнтів. Експериментальні дослідження в напрямку більш точного визначення всіляких втрат в фотоелектричних батареях призводять до не окупності та ускладнення проведення таких експериментальних досліджень. Для проектування і випробування фотоелектричних батарей великих площин авторами пропонується підхід, який оснований на побудові вольт-амперних характеристик фотоелектричних батарей. Запропонований підхід дозволяє з визначенням воль-амперної характеристики окремого сонячного елемента або груп фотоелектричних перетворювачів, получити моделі при різних рівнях освітленості і температури з характерними параметрами фотоелектричних батарей будь-якої площі. Авторами проведено експериментальне підтвердження запропонованої методики, а також порівняння з іншими експериментальними дослідженнями. В методиці визначені перехідні коефіцієнти математичної моделі, а також розписані особливості застосування запропонованого підходу. Бібл.6, рис. 2.

Improving of the converter unit for the power supply system with a photovoltaic solar battery by reducing power losses and eliminating transient components of the current when the operating mode changes. Synthesis of structure of the converter control system based on the analysis of processes in electrical circuits taking into account voltage changes, energy losses in semiconductor switches and using computer simulation. The possibility of reducing energy losses in the keys of the converter unit and improving the harmonic composition of the output current of the grid inverter has been substantiated; the structure of the converter control system has been developed with voltage regulation at the input of the grid inverter and switching from work in parallel with the grid to the autonomous mode and vice versa; a computer model of the system “converter unit with solar battery, grid and load” with a unit for determining energy losses in keys of circuit was developed. Improved: the structure of the control system of the converter unit with voltage regulation in the DC link; the structure of the generator with the combination of the function of phase-locked loop. The dependence of the voltage value at the input of the grid inverter is obtained according to the grid voltage, provided that the current quality is maintained at the grid connection point.

У представленій кваліфікаційній роботі була розглянута і спроектована система електропостачання бази відпочинку. У першому розділі ми пропонуємо загальний опис значення РГ, огляд літератури, що відноситься до РГ, а також міжнародний досвід на прикладах Німеччини, США, Китаю. На основі рівня законодавства в країнах, які були представлені вище, всі вони мають зв'язок між урядом і власниками ВДЕ. Програми надійних стимулів державної підтримки в поєднанні з відносно високими тенденціями роздрібної торгівлі, прогресивними і адаптивними технологіями для виробництва ВДЕ привели США і Німеччину до лідируючих позиціях щодо встановленої потужності розподіленої фотоелектричної генерації. Це зростання, а також розвиток накопичувальних акумуляторів, зростання ринку електромобілів і інших технологій розподіленої енергії також привели до кількох успішних дій уряду, які спровокували ряд пропозицій і реалізації проектів ВДЕ. У другому і третьому розділах представлено структуру гібридної автономної енергосистеми в MatLab і техніко-економічний аналіз.
В кваліфікаційній роботі було представлено структуру гібридної автономної енергосистеми в MatLab і техніко-економічний аналіз. Приведено загальний опис обладнання, яке використовувалося для моделювання перехідних процесів. Результати моделювання включали в себе випадки єдиної ФЕС і розподілене монтажне виконання конструкції. Також було обговорено проблеми з якістю електроенергії і втратами електроенергії в сільських мережах. Ці результати порівнюються з випадком АСЕП без ВДЕ.
The structure of the hybrid was presented in the qualification work autonomous power system in MatLab and feasibility study. A general description of the equipment used to model the transients is given. The simulation results included cases of a single FES and a distributed assembly design. Problems with electricity quality and electricity losses in rural networks were also discussed. These results are compared with the case of APSS without RES.
Реферат 3 Вступ 6 1 Аналітичний розділ 8 1.1 Характеристики розподілу енергетики 8 1.2 Аналіз розподіленої генерації 9 1.3 Тенденції розвитку розподіленої фотоелектричної генерації за кордоном 11 1.3.1 Сполучені Штати Америки 11 1.3.2 Німеччина 15 2 Розрахунковий розділ 19 2.1 Математичне опис моделі з використанням matlab 19 2.1.1 Блок дизельної електростанції 19 2.2 Блок сонячної електростанції 21 2.3 Блок сонячної радіації і температури навколишнього середовища 26 2.4 Блок споживачів і ліній електропередачі 32 3 Проектно–конструкторський розділ 38 3.1 Техніко-економічний аналіз 38 3.1.1 Блок-схема АСЕП з розподіленою системою ФЕС 38 3.1.2 Регулювання сонячної електростанції 40 3.1.3 Інвертор 43 3.1.4 Акумуляторні батареї 49 3.1.5 Дизельна електростанція 52 3.2 Результати техніко-економічного аналізу 54 4 Безпека життєдіяльності та основи охорони праці 58 4.1 Організація охорони праці на підприємстві 58 4.2 Інфрачервоне випромінювання та особливості його дії на організм людини 59 4.3 Штучне освітлення виробничих приміщень, його нормування та види 61 Загальні висновки 63 Перелік посилань 62

У роботі розглянуто: принципи побудови наноструктурованих суперконденсаторів; комбіновані енергоустановки на основі суперконденсаторів; математична модель електроенергетичної системи на основі сонячних модулів з енергоємним конденсатором; експериментальні дослідження сонячної електроенергетичної системи з енергоємним конденсатором; конструкцію фотоелектричної системи акумулювання електроенергії із суперконденсатором.
Головним недоліком усіх сучасних акумуляторів електроенергії є необхідність перетворення її у інші види. Одним із нових методів зберігання електроенергії у чистому вигляді без перетворень є її накопичення у конденсаторах великої ємності – суперконденсаторах чи іоністорах. З метою максимального використання переваг суперконденсаторів у роботі пропонується нова система сонячної енергоустановки: комбінована, у якій є джерело енергії – штатний акумулятор та джерело потужності – суперконденсатор У роботі розглянуто принципи побудови наноструктурованих суперконденсаторів, комбіновані енергоустановки на основі суперконденсаторів, математична модель електроенергетичної системи на основі сонячних модулів з енергоємним конденсатором, проведено експериментальні дослідження сонячної електроенергетичної системи з енергоємним конденсатором, запропоновано конструкцію фотоелектричної системи акумулювання електроенергії із суперконденсатором.
The main disadvantage of all modern batteries of electricity is the need to convert it into other types. One of the new methods of storing electricity in its pure form without transformations is its accumulation in high-capacity capacitors - supercapacitors or supercapacitors. In order to maximize the benefits of supercapacitors, a new solar power plant system is proposed: combined, in which there is an energy source - a standard battery and a power source - a supercapacitor The paper considers the principles of constructing nanostructured supercapacitors, combined power plants based on supercapacitors, a mathematical model of an electric power system based on solar modules with an energy-intensive capacitor, experimental studies of a solar electric power system with an energy-intensive capacitor are carried out, and a design of a photovoltaic power storage system with a supercapacitor is proposed.
ВСТУП 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ.. 8 1.1 Сонячна енергетика ... 8 1.2 Застосування накопичувачів енергії у відновлюваній енергетиці ... 10 1.3 Суперконденсатори ... 11 1.4 Висновки до розділу ... 18 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ... 17 2.1 Комбіновані енергоустановки на основі суперконденсаторів .. 17 2.2 Типова схема комбінованої енергоустановки ... 19 2.3 Типова схема суперконденсаторної системи накопичення енергії ... 21 2.4 Застосування набраних суперконденсаторів в автомобільному транспорті ... 22 2.5 Опис запропонованої конструкції фотоелектричної системи акумулювання електроенергії із суперконденсатором .... 24 2.6 Висновки до розділу ... 24 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ .. 26 3.1 Особливості електричного навантаження ...26 3.2 Режими роботи і параметри накопичувача енергії ... 27 3.3 Фотоелектричне перетворення сонячної енергії ... 30 3.4. Моделювання сонячної електроенергетиченої систем ... 32 3.5 Математична модель сонячної електроенергетичної системи з ємнісним енергоємним накопичувачем .. 37 3.6 Експериментальні дослідження імпульсного енергоємного конденсатора .. 42 3.7 Висновки до розділу ... 53 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ..... 55 4.1 Особливості електротравматизму, електричний струм як чинник небезпеки .... 55 4.2 Можливість виникнення статичної електрики та заходи боротьби з нею....56 4.3 Підвищення стійкості роботи об’єктів енергетики у воєнний час ... 59 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ... 63 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ....65

Запропоновано схему та алгоритм роботи системи стеження на основі використання мікропроцесора, який опрацьовує дані від параболічного пелюсткового датчика положення сонця і методом екстраполяції здійснює керування кроковими електродвигунами електроприводу.
Актуальність роботи полягає в дослідженні мобільних автоматичних енергетичних установок для перетворення сонячної променевої енергії в електричну. Рішення даної проблеми вимагає глибокого опрацювання питань стеження за Сонцем і орієнтації фотоелементів в напрямку на Сонце в умовах випадкового, тимчасового затінення за погодними умовами в будь-який час року, для різних умов місцерозташування, на різних географічних широтах. На основі аналізу багатьох методів визначення положення Сонця запропоновано пелюстковий метод параболічних поверхонь локації Сонця з рівносигнальною зоною, який є найбільш прийнятним з точки зору реалізації по точності, чутливості і лінійності пеленгаційної характеристики в межах інтервалу часу затінення Сонця до двох-трьох годин. На основі проведених досліджень, запропоновано схему та алгоритм роботи системи стеження на основі використання мікропроцесора, який опрацьовує дані від параболічного пелюсткового датчика положення Сонця і методом екстраполяції здійснює керування кроковими електродвигунами електроприводу.
Вступ 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ ...9 1.1 Сонячні енергетичні установки з системою стеження. Класифікація ... 9 1.2 Сонячні енергетичні установки на фотоелектричних модулях... 11 1.2.1 Автоматизована сонячна установка ...11 1.2.2 Сонячна електростанція ... 13 1.2.3 Панель сонячної батареї конструкції Буркова Л.М. ...17 1.3 Висновки до розділу ... 21 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ...21 2.1 Технічне обгрунтування структури системи і вибір основних елементів сонячної установки ... 23 2.1.1 Постановка завдання ... 23 2.1.2 Аналіз експериментального дослідження робочого струму елемента сонячної батареї по кутах ...24 2.1.3 Поступлення сонячної енергії на сонячні батареї ... 27 2.1.4 Автономна сонячна енергоустановка з автоматичним стеженням за Сонцем ... 27 2.1.5 Сонячна батарея як об'єкт управління .. 29 2.1.6 Повернення сонячних батарей у вихідне положення ...33 2.2 Пелюстковий датчик кутових координат сонячної енергетичної установки .. 33 2.3 Кутомірний датчик в системі стеження і принципи його роботи .. 34 2.4 Розрахунок пеленгаційної характеристики параболічного фотоприймача .... 37 2.5 Алгоритми і цифрові пристрої формування сигналу помилки ... 43 2.6 Вибір та обґрунтування електричного приводу сонячних батарей ... 44 2.6.1 Електричні параметри і механічні характеристики системи ... 46 2.6.2 Електродвигун ... 48 2.7 Система управління кроковим електродвигуном .. 50 2.8 Висновки до розділу ... 52 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ ... 54 3.1 Розробка алгоритмів системи стеженням за Сонцем в умовах тривалого затінення ... 54 3.1.1 Формування контуру автоматичного спостереження сонячної енергетичної установки ... 54 3.1.2 Дискретні екстраполюючі системи ... 56 3.1.3 Генерування поліномів у дискретних системах ... 57 3.1.4 Принцип екстраполяції у дискретних системах .... 58 3.1.5 Екстраполююча система безперервної дії .... 63 3.1.5.1 Екстраполюючий фільтр першого порядку... 64 3.1.5.2 Екстраполюючий фільтр другого порядк .... 65 3.1.5.3.Екстраполюючий фільтр третього порядку ... 65 3.1.5.4 Екстраполюючий фільтр четвертого порядку .... 65 3.1.5.5 Екстраполюючий фільтр п'ятого порядку ..... 66 3.2 Система управління із застосуванням мікропроцесора ... 69 3.3 Висновки до розділу ... 72 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ... 74 4.1 Захист від статичної електрики ... 74 4.2 План дій органів управління і сил із запобігання і ліквідації надзвичайних ситуацій на об'єктах електроенергетики .... 76 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ... 78 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ... 80

Дисертацію присвячено вдосконаленню методів і засобів контролю дефектів фотоелектричних сонячних батарей, які збуджуються при протіканні темнового струму, та зменшенню похибки вимірювання вольт-амперних характеристик сонячних батарей. Запропоновано метод динамічного вимірювання вольт-амперної характеристики фотоелектричних сонячних батарей на основі лінійної розгортки струму, який відрізняється від аналогів розширеним на 50 % діапазоном струму, підвищеною у 10 раз швидкодією, зменшенням у 10 раз виділенням джоулева тепла та зменшенням відносної похибки на 10%. Створено математичну модель динамічного вимірювання вольт-амперної характеристики, яка дозволяє проектувати пристрої лінійної розгортки струму із заданими параметрами, а також вдосконалено математичну модель фільтрації сигналу, застосування якої дозволяє компенсувати високочастотні коливання у вимірювальному колі фотоелектричних сонячних батарей. Запропоновано метод нагрівання фотоелектричних сонячних батарей зворотним темновим струмом для контролю дефектів на ранній стадії розвитку та вдосконалено метод інфрачервоної термографії для вимірювання коефіцієнту теплопровідності клейових з’єднань, який забезпечив зменшення відносної похибки до 5% при стаціонарному теплообміні. Вдосконалено математичну модель методу телевізійного контролю дефектів фотоелектричних сонячних батарей, застосування якої дозволяє проектувати засоби вимірювання яскравісних і геометричних характеристик електролюмінісцентних дефектів. Розроблено та виготовлено лабораторні стенди для контролю фотоелектричних сонячних батарей: динамічного вимірювання вольт-амперних характеристик із розширеним діапазоном потужності від 1 до 300 Вт та відносною похибкою вимірювання напруги 1%; телевізійного контролю електролюмінісцентних дефектів, який дозволяє вимірювати геометричні параметри дефектів з похибкою 5%. Отримані результати впроваджено у технологію вимірювання вольт-амперних характеристик фотоелектричних сонячних батарей при їх експлуатації.
Dissertation is devoted to the improvement of the methods and means of controlling the defects of photovoltaic solar cells, which are excited by the flow of dark current, and reduce measurement error of current-voltage characteristics of the solar cells. A method for dynamic measurement of current-voltage characteristics of photovoltaic solar cells based on linear current scanning, which is different from the analog expanded by 50% of the current range, increased 10-fold speed, a decrease of 10 times the release of Joule heat and a decrease in the relative error of 10%. A mathematical model of dynamic measuring current-voltage characteristics, which allows you to design a linear scanning device current with the specified parameters, and improved mathematical model of signal filtering, use of which is to compensate for high-frequency oscillations in the measuring circuit of photovoltaic solar panels. The method of heating the photovoltaic solar cells reverse dark current for controlling defects at an early stage of development and improved method of infrared thermography to measure the thermal conductivity of the adhesive joints, which provided a reduction of error of up to 5% at steady-state heat transfer. Improved mathematical model method TV control defects of photovoltaic solar panels, the use of which allows the design of measuring brightness and geometrical characteristics of electroluminescent defects. Designed and manufactured laboratory benches for control of photovoltaic solar cells : Dynamic measuring current-voltage characteristics with a power range from 1 to 300 W and the relative error of voltage measurement 1 % ; TV control electroluminescent defects , which can measure the geometric dimensions of the defects with an accuracy of 5 % . The results are incorporated in the measurement technology of the current- voltage characteristics of photovoltaic solar panels at their operation .
Диссертация посвящена совершенствованию методов и средств контроля дефектов фотоэлектрических солнечных батарей, которые возбуждаются при протекании темнового тока, и уменьшению погрешности измерения вольт-амперных характеристик солнечных батарей. Предложен метод динамического измерения вольт-амперной характеристики фотоэлектрических солнечных батарей на основе линейной развертки тока, который отличается от аналогов расширенным на 50% диапазоном тока, повышенным в 10 раз быстродействием, уменьшением в 10 раз выделения джоулева тепла и уменьшением погрешности на 10%. Создана математическая модель динамического измерения вольт-амперной характеристики, которая позволяет проектировать устройства линейной развертки тока с заданными параметрами, также усовершенствована математическая модель фильтрации сигнала, применение которой позволяет компенсировать высокочастотные колебания в измерительной цепи фотоэлектрических солнечных батарей. Предложен метод нагрева фотоэлектрических солнечных батарей обратным темновым током для контроля дефектов на ранней стадии развития и усовершенствован метод инфракрасной термографии для измерения коэффициента теплопроводности клеевых соединений, который обеспечил уменьшение погрешности до 5% при стационарном теплообмене. Усовершенствована математическая модель метода телевизионного контроля дефектов фотоэлектрических солнечных батарей, применение которой позволяет проектировать средства измерения яркостных и геометрических характеристик электролюминесцентных дефектов. Разработаны и изготовлены лабораторные стенды для контроля фотоэлектрических солнечных батарей: динамического измерения вольт-амперных характеристик с диапазоном мощности от 1 до 300 Вт и относительной погрешностью измерения напряжения 1%; телевизионного контроля электролюминесцентных дефектов, который позволяет измерять геометрические размеры дефектов с погрешностью 5%. Полученные результаты внедрены в технологию измерения вольт-амперных характеристик фотоэлектрических солнечных батарей при их эксплуатации.

http://nauka.tsatu.edu.ua/stud-nauka/mea-2014-2015.pdf
Ключовим компонентом будь-якої фотоелектричної системи є сонячна батарея. Вибір конкретного типу сонячних батарей залежить від їх технічних характеристик. В статті наведено алгоритм визначення потужності сонячних батарей в залежності від того, яку їх кількість можна використати

Уже сьогодні населення планети усвідомлює необхід-ність використання відновлюваних джерел енергії, оскільки відчуває проблеми з викопним паливом та зростанням попиту на стабільне постачання енергії. Сонячну енергетику можна вважати одним із найперспективніших напрямків відновлюваної енергетики, так як вона є простою, доступною, має великий потенціал та здатна задовольнити зростаючий попит на енергію [1]. На даний час системи на фотоелектричній основі набирають все більшої популярності завдяки великому попиту на електроенергію і в зв’язку з доволі несуттєвим забруднення навколишнього середовища. Енергія Сонця вважається безкоштовною і нею достатньо забезпечені більшість країн нашої планети. Земля отримує від Сонця протягом півгодини настільки величезну і потужну кількість енергії, яка еквівалентна повній споживаній енергія всього світу [2]. Перевагою сонячної енергії є те, що вона виступає чистим і відновлюваним джерелом енергії без шкідливих газів та токсичних відходів під час її використання. Крім переваг ця системи має і недоліки [3]:  низький коефіцієнт корисної вироблення електроенергії (біля 15%);  залежність від погодних умов. Сучасні сонячні електростанції не генерують електроенергії вночі та є не-достатньо ефективними під час ранкових та вечірніх сутінків. Варто зауважити, що найбільше електроспоживання припадає якраз саме на цей період. Недоліком цієї електростанції є те, що її потужність може різко і несподівано коливатися від зміни погоди.
У кваліфікаційній роботі розглянуто питання розробки автономної сис¬теми електропостачання дослідної лабораторії навчального корпусу №7 ТНТУ ім. І. Пулюя та її практичне впровадження. Базовим джерелом є сонячні панелі і акумуляторні батареї, а резервним додатковим джерелом – централізована система електропостачання. У пояснювальній записці кваліфікаційної роботи розглянуто cпособи під¬ви¬щення ефективності сонячних установок та їх аналіз на базі слідкуючих систем за Сонцем. Запропоновано методику розрахунку автономних сонячних установок, розроблено конструкцію автономної сонячної установки, побудо¬ва¬но її функці¬ональну схему, проведено експериментальні дослідження побудованої установки та розроблено алгоритм роботи зворотного зв’язку
The qualifying work considers the development of an autonomous of electricity supply system of research laboratory of the educational building № 7 of Ternopil Ivan Puluj National Technical University and its practical implementation. The basic source is solar panels and batteries, and the backup additional source is a centralized power supply system. In the explanatory note of qualification work ways of increase of efficiency of solar installations and their analysis on the basis of tracking systems on the Sun are considered. The method of calculation of autonomous solar installations is offered, the design of the autonomous solar installation is developed, its functional scheme is constructed, experimental researches of the constructed installation are carried out and the algorithm of work of feedback is developed.
ЗМІСТ ВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 11 1.1 Аналіз перспектив використання сонячної енергії 11 1.2 Аналіз передумов розвитку сонячних установок 12 1.3 Способи підвищення ефективності сонячних установок 17 1.4 Аналіз сонячних установок з слідкуючими системами за Сонцем 22 1.5 Висновки до розділу 29 2 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 30 2.1 Методика розрахунку автономних сонячних установок 30 2.2 Розрахунок та вибір інвертора 32 2.3 Розрахунок кількості акумуляторних батарей та вибір їх типу 34 2.4 Розрахунок кількості сонячних панелей та вибір їх типу 38 2.5 Розрахунок та вибір контролера 41 2.4 Висновки до розділу 43 3 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 44 3.1 Шляхи підвищення ефективності автономних сонячних установок 44 3.2 Розробка конструкції автономної сонячної установки 45 3.3 Розробка функціональної схеми сонячної установки 46 3.4 Експериментальні дослідження сонячної установки 49 3.5 Висновки до розділу 57 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 58 4.1 Аналіз шкідливих і небезпечних факторів, які можуть виникнути при монтажі й експлуатації сонячної установки 58 4.2 Розрахунок струму при одно- і двохполюсному дотику до струмопро-відних частин сонячної установки 59 4.3 Заходи безпеки життєдіяльності для захисту працюючих 61 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 66 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 67

У дипломній роботі приведено результати розробки системи автономного електропостачання для житлового будинку на основі альтернатив¬них джерел енергії. Проведено аналіз сучасних вітроустановок, фотоелектричних систем та гібридних систем електропостачання, обґрун¬товано застосування електропри¬воду в сонячних установках, розроблено математичну модель слідкуючого електроприводу. В роботі виконано розрахунок електроспоживання житлового будинку, вибір конфігурації системи автономного електропостачання, проведено розра¬хунок фотоелектричної системи і вітроустановки та вибрана апаратура для їх реалізації.
In the diploma paper the results of the development of an autonomous electricity supply system for an apartment building based on alternative energy sources. The analysis of modern wind turbines, photoelectric systems and hybrid power supply systems is conducted, the use of electric drive in solar installations is substantiated, the mathematical model of the tracing electric drive is developed. The calculation of the electricity consumption of an apartment building, the choice of the configuration of the system of autonomous electricity supply, the calculation of the photoelectric system and the wind turbine were performed and the equipment for their realization was performed
ЗМІСТ ВСТУП .................................................................................................................…7 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА ...............................................................................11 1.1 Аналіз сучасних вітроустановок....................................................................11 1.2 Аналіз переваг та недоліків існуючих фотоелектричних систем..............17 1.3 Основні поняття сонячної енергетики ..........................................................19 1.4 Типи сонячних батарей...................................................................................21 1.5 Аналіз сонячного випромінювання як джерела енергії ..............................26 1.6 Гібридні системи електропостачання ...........................................................27 2 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА................................................................30 2.1 Обґрунтування застосування електроприводу в сонячних установках.....30 2.2 Розробка математичної моделі слідкуючого електроприводу ...................34 2.3 Визначення передавальних функцій .............................................................36 2.4 Дослідження динамічного режиму роботи САК .........................................39 2.5 Аналіз стійкості САК......................................................................................41 3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА ..........................................................................44 3.1 Порівняльний аналіз джерел світла...............................................................44 3.2 Розрахунок електроспоживання житлового будинку..................................49 3.3 Вибір конфігурації системи автономного електропостачання...................57 4 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА ...........................................61 4.1 Розрахунок фотоелектричної системи ..........................................................61 4.2 Розробка електроприводу механізму повороту сонячних батарей............69 4.3 Розрахунок параметрів вітроустановки ........................................................72 4.4 Розрахунок імпульсного стабілізатора напруги...........................................76 4.5 Розрахунок трансформатора ..........................................................................80 4.6 Розрахунок інвертора......................................................................................91 6 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА................................................................................94 5.1 Вибір давача швидкості вітру ........................................................................94 5.2 Вибір щитка освітлення і проводів................................................................95 5.3 Вибір апаратів захисту....................................................................................98 5.4 Вибір автоматичного введення резерву......................................................100 6 ОБГРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ............................102 6.1 Капітальні витрати на систему автономного електропостачання............102 6.2 Розрахунок витрат на автономне електропостачання ...............................103 6.3 Розрахунок собівартості електроенергії від автономної системи електропостачання .........................................................................104 6.4 Розрахунок економічної ефективності від функціонування системи автономного електропостачання ..................................................106 7 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ...108 7.1 Аналіз шкідливих і небезпечних факторів, які можуть виникнути при монтажі й експлуатації вітросонячного комплексу ...........................108 7.2 Розрахунок струму при однополюсному і двохполюсному дотику до струмопровідних частин вітросонячного комплексу ...........................108 7.3 Заходи безпеки життєдіяльності для захисту працюючих .......................111 8 ЕКОЛОГІЯ........................................................................................................115 8.1 Вплив сонячних електростанцій на навколишнє середовище..................115 8.2 Спосіб вилучення шкідливих речовин при утилізації сонячних модулів ...........................................................................................................116 8.3 Способи захисту навколишнього середовища і персоналу від впливу вітросонячного комплексу ..........................................................................120 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ДО ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ ...................................123 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ .......................................................................................125

Відповідно до Енергетичної стратегії України на період до 2030 року [1] одним з пріоритетів названо розвиток автономних систем генерації (АСГ) на основі відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). З впровадженням вітроенергетичних і фотоелектричних установок, в АСГ проблема надійності використовуваного обладнання і всього енергокомплексу (ЕК) стає однією з головних. Необхідно розвивати і вдосконалювати методи аналізу та розрахунку надійності, які дозволять на етапі проектування врахувати можливі характеристики відновлюваної енергетики, показники надійності та практику експлуатації наявного обладнання. А це, в свою чергу, дозволить провести розрахунок надійності установок, здійснити порівняльний аналіз варіантів схем АСГ на основі ВДЕ та виконати обгрунтування вибору оптималь-ного варіанту.
У кваліфікаційній роботі розглянуто основні питання і характерні особливості автономного електропостачання приватної житлової будівлі. Базовим джерелом є сонячні панелі, в якості додаткового вітрогенератор, а резервним джерелом виступає дизельний електроагрегат. У пояснювальній записці кваліфікаційної роботи розглянуто питання про загальні відомості актуальності і переваги альтернативної енергетики, можливі варіанти автономного електропостачання. Також виконано порівняльний розрахунок ефективності мікро ГЕС з дизельним блоки живлення та розглянуто всі види автономного електропостачання. Проведено технічні розрахунки, відповідно до яких виконано вибір сонячних панелей, вітроустановок, необхідну кількість і ємність акумуляторних батарей та підібрано основне електрообладнання. В графічній частині роботи приведено план розташування електрооблад нання житлової споруди та принципову схему гібридної автономної системи електропостачання
The qualification work considers the main issues and characteristics of autonomous power supply of a private residential building. The basic source is solar panels, as an additional a wind generator, and the reserve source is a diesel power unit. The explanatory note of the qualification work considers the general information about the relevance and benefits of alternative energy, possible options for autonomous power supply. A comparative calculation of the efficiency of micro hydropower plants with diesel power supplies was also performed and all types of autonomous power supply were considered. Technical calculations were carried out, according to which the choice of solar panels, wind turbines, the required number and capacity of batteries and the basic electrical equipment were selected. The graphic part of the work shows the location plan of electrical equipment of a residential building and the schematic diagram of the wind turbine.
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ .…7 ВСТУП …8 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ ...12 1.1 Актуальність застосування поновлюваних джерел енергії ...12 1.2 Перспективи розвитку ВДЕ...13 1.3 Вибір конфігурації гібридної системи ...14 1.4 Огляд гібридних систем та їх принципу роботи ...16 1.5 Вибір типу автономної системи електропостачання ...20 1.6 Висновки до розділу ...23 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ...24 2.1 Розробка варіантів електропостачання житлового будинку ...24 2.2 Системи електропостачання на базі дизельних електричних установок .. 25 2.3 Система електропостачання на базі мікро-ГЕС ...31 2.4 Система електропостачання на базі вітроелектричної установки ...34 2.5 Система електропостачання на базі фотоелектричної установки ...38 2.6 Висновки до розділу ...44 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ ...45 3.1 Аналіз ефективності мікро-ГЕС і дизельної електростанції ...45 3.2 Розрахунок акумуляторних батарей автономної системи електро- постачання ...46 3.3 Розрахунок сонячних панелей ...51 3.4 Розрахунок вітроелектричної установки ...52 3.5 Структура гібридної енергосистеми ...58 3.6 Вплив синергетичного ефекту ...59 3.7 Розрахунок та вибір обладнання ...60 3.8 Розрахунок забезпечення житлового будинку електроенергією ...63 3.9 Висновки до розділу ...67 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ..... 68 4.1 Захист персоналу у діючих електроустановках ...68 4.2 Розрахунок блискавкозахисту об'єкта ...70 4.3 Висновки до розділу ...74 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ...75 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ..76

В рoбoтi рoзглянутi фoтoелектричнi елементи, їх будoву i фiзичний принцип рoбoти фoтoелементiв i фoтoелектричних мoдулiв (бaтaрей). Предcтaвленi мoделi, щo зacтocoвуютьcя для iмiтувaння фoтoелектричних бaтaрей, рoзглянутi їхнi перевaги i недoлiки. Дocлiдженo метoди тa зacoби вивчення нaпiвпрoвiдникoвих фoтoелектричних бaтaрей мaлoї пoтужнocтi з урaхувaнням впливу прирoдних i aпaрaтних фaктoрiв. Пoкaзaнo кoриcнicть i дoцiльнicть мoделювaння фoтoелектричних бaтaрей для пiдвищення ефективнocтi їх зacтocувaння. Визнaченo aлгoритм мoделювaння фoтoелектричних бaтaрей з рiзних нaпiвпрoвiдникoвих мaтерiaлiв. В результaтi прoведених дocлiдiв iз зaпрoпoнoвaним вaрiaнтoм пiдключення фoтoелектричних елементiв булa пiдтвердженa прaцездaтнicть рoзрoбленoї cхеми.
Основна проблема фотоелектричних перетворювачів в тому, що вони працюють вдень і з меншою ефективністю працюють в ранкових і вечірніх сутінках. Крім того, вироблена ними електроенергія може різко і несподівано коливатися через зміни погоди. У роботі розглянуто аналіз існуючих фотоелектричних перетворювачів на основі кристалічних, тонкоплівкових напівпровідникових, органічних матеріалів, їх принцип побудови та характеристики і моделі, що застосовуються для імітування фотоелектричних батарей. Проведено дослідження із запропонованим варіантом підключення фотоелектричних перетворювачів; розроблено схеми підключення фотоелектричних перетворювачів для підвищення продуктивності як фотоелектричних батарей індивідуального користування, так і сонячних електростанцій в цілому при низьких рівнях освітленості.
The main problem with photovoltaic converters is that they work during the day and work less efficiently in the morning and evening twilight. In addition, the electricity they produce can fluctuate sharply and unexpectedly due to weather changes. The paper considers the analysis of existing photovoltaic converters based on crystalline, thin-film semiconductor, organic materials, their construction principle and characteristics and models used to simulate photovoltaic batteries. A study was conducted with the proposed option of connecting photovoltaic converters; schemes of connection of photoelectric converters for increase of productivity of both photovoltaic batteries of individual use, and solar power plants as a whole at low levels of illumination are developed.
ВCТУП 1 AНAЛIТИЧНИЙ РOЗДIЛ 9 1.1 Рoзвитoк нетрaдицiйнoї тa пoнoвлювaльнoї енергетики в cвiтi 9 1.2 Фoтoелектричнi елементи, мoдулi i бaтaреї 11 1.3 Перевaги фoтoелектричних cиcтем електрoживлення 14 1.4 Нoвi фoтoелементи нa ocнoвi криcтaлiчних плiвoк CuInSe2 (CIS) 15 1.5 Нoвi фoтoелементи нa ocнoвi oргaнiчних мaтерiaлiв 16 1.6 Виcнoвки дo рoздiлу 17 2 ПРOЕКТНO-КOНCТРУКТOРCЬКИЙ РOЗДIЛ 18 2.1 Oпиc фoтoелектричнoї уcтaнoвки з пiдвищенoю прoдуктивнicтю при зниженiй ocвiтленocтi 18 2.2 Aнaлiз мaтемaтичних мoделей для рoзрaхункiв пoтужнocтi фoтoелектричних бaтaрей 21 2.3 Aнaлiз рoбoти фoтoелектричних бaтaрей в зaлежнocтi вiд прирoдних фaктoрiв 24 2.3.1 Coнячне випрoмiнювaння 24 2.3.2 Темперaтурa пoвiтря i швидкicть вiтру 25 2.3.3 Вoлoгicть i тиcк пoвiтря 27 2.4 Виcнoвки дo рoздiлу 28 3 РOЗРAХУНКOВO-ДOCЛIДНИЦЬКИЙ РOЗДIЛ 29 3.1 Мaтемaтичнa мoдель coнячнoгo елементa при прoтiкaннi пocтiйнoгo cтруму 29 3.2 Визнaчення прoфiлю ocвiтленocтi 31 3.3 Визнaчення неoбхiднoї ємнocтi i вибiр aкумулятoрнoї бaтaреї 40 3.4 Визнaчення мiнiмaльнoгo чacу зaрядки aкумулятoрнoї бaтaреї 43 3.5 Визнaчення прoфiлю нaвaнтaження 44 3.6 Рoзрaхунoк ефективнoгo знaчення щiльнocтi пoтoку coнячнoгo випрoмiнювaння 46 3.7 Визнaчення фaктoрiв, якi впливaють нa вихiдну пoтужнicть фoтoелектричних елементiв 49 3.8 Визнaчення чиcлa пocлiдoвнo i пaрaлельнo з'єднaних елементiв фoтoелектричнoї бaтaреї 54 3.9 Aнaлiз oтримaних результaтiв 57 3.10 Виcнoвки дo рoздiлу 61 4 OХOРOНA ПРAЦI ТA БЕЗПЕКA В НAДЗВИЧAЙНИХ CИТУAЦIЯХ 63 4.1 Ocнoвнi вимoги безпеки дo улaштувaння тa екcплуaтaцiї технoлoгiчнoгo oблaднaння 63 4.2 Причини електрoтрaвм, нaпругa крoку 64 4.3 Зaпoбiгaння виникненню тa лiквiдaцiї нacлiдкiв нaдзвичaйних cитуaцiй технoгеннoгo i прирoднoгo пoхoдження нa oб’єктaх електрoенергетики 66 ЗAГAЛЬНI ВИCНOВКИ 69 ПЕРЕЛIК ПOCИЛAНЬ 70