СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ ОПТИМАЛЬНОГО КЕРУВАННЯ ПОЛОЖЕННЯМ СОНЯЧНОЇ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОЇ УСТАНОВКИ

Анотація

Мета статті полягає в підвищенні енергоефективності роботи сонячної фотоелектричної установки завдяки створенню алгоритму автоматичного керування просторовим положенням сонячної панелі на основі аналізу генерованої потужності. Головним критерієм якості роботи системи автоматичного керування є величина коефіцієнта корисної дії фотоелектричної установки. Методи. Для дослідження алгоритмів автоматичного керування просторовим положенням сонячної панелі в застосунку Simulink математичного пакета MATLAB розроблена імітаційна модель системи автоматичного керування. При цьому використана відома математична астрономічна модель для визначення кута нахилу сонячних променів відносно земної поверхні. Для імітації збурюючих впливів на систему керування застосовані методи математичної статистики. Результати. Проведене моделювання роботи сонячної установки, коли положення панелі визначається за запропонованим алгоритмом за умови сонячного дня. Результати дослідження дали змогу зробити висновок про ефективність запропонованого алгоритму: потужність змінюється у вузькому діапазоні поблизу свого максимального значення 100%. Коливання потужності зумовлені встановленим діапазоном ±2,5%, коли сонячна панель залишається нерухомою. Коригування положення панелі відбувається за умови виходу потужності із цього діапазону. Далі проведене моделювання роботи сонячної фотоелектричної установки за умови використання запропонованого алгоритму керування положенням панелі для випадку хмарного дня. Закриття сонця хмарами імітовано шляхом випадкової зміни як величини зменшення потуж- ності, так і тривалості цього зменшення. Результати дослідження дали змогу зробити висновок, що запропонований алгоритм автоматичного керування положенням сонячної панелі залишається таким же ефективним і для випадку хмарної погоди. Після провалів потужності через перекриття сонця хмарами потужність після цього повертається до діапазону зміни значень 97–100% і не виходить із нього, поки не настане наступне затьмарення сонця. Це означає, що алгоритм після паузи, яка виникає через затьмарення сонця, продовжує працювати коректно. Наявність провалів потужності через закриття сонця хмарами не призводить до збою запропонованого алгоритму. Практичне значення. Робота трекерів заснована на математичній астрономічній моделі, яка на основі знання про астрономічний час і координати сонячної електростанції дає можливість розрахувати кут падіння сонячних променів на поверхню землі. Але це передбачає додаткові витрати на апаратне забезпечення через використання GPS-навігації. Щоб уникнути цього, сонячну панель можна використовувати, умовно кажучи, як давач виробленої панеллю потужності, відслідковуючи таким чином таке просторове положення панелі, яке забезпечує максимальну згенеровану потужність. Це дає змогу зробити запропонований у роботі алгоритм, адаптований, на відміну від трекерних систем, до хмарної погоди.