Keywords

asa

Строительство и техногенная безопасность

2413-1873

КФУ им. В.И. Вернадского

10.37279/2413-1873-2020-18-133-142

Engineering support

Инженерное обеспечение

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ СОЛНЕЧНОЙ ГЕНЕРАЦИИ И НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ

DEVELOPMENT OF THE SIMULATION AND CONTROL SYSTEM FOR AN INTEGRATED SOLAR ENERGY GENERATION AND STORAGE

Абдали

Л. М.

Abdali

L. M.

Кувшинов

В. В.

Kuvshinov

V. V.

Бекиров

Э. А.

Bekirov

E. A.

Аль-Руфаи

Ф. М.

Al-Rufaee

F. M.

Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry, 7, Kurchatov Avenue, Sevastopol, 299015, Russia, E-mail: laithm.abood@uokufa.edu.iq Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry, 7, Kurchatov Avenue, Sevastopol, 299015, Russia, E-mail: laithm.abood@uokufa.edu.iq ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», Институт ядерной энергии и промышленности, E-mail: kuvshinov.vladimir@gmail.com Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry, 7, Kurchatov Avenue, Sevastopol, 299015, Russia, E-mail: kuvshinov.vladimir@gmail.com ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. Вернадского», mail:bekirov.e.a@cfuv.ru Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky ”295007, Simferopol, Prospect Academic Vernadsky 4, Russia, mail:bekirov.e.a@cfuv.ru ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», Институт ядерной энергии и промышленности Sevastopol State University, Institute of Nuclear Energy and Industry, 7, Kurchatov Avenue, Sevastopol

26 10 2020

18(70)

133 142

2020

Строительство и техногенная безопасность

https://www.stroyjurnal-asa.ru/index.php/asa/article/view/87

Аннотация: При работе фотоэлектрических станций, обеспечивающих большие населенные районы планеты, и вырабатывающих значительное количество электрической энергии, часто возникают проблемы, связанные с непостоянством потока падающей солнечной радиации. Это приводит к сбоям в работе электрических сетей и быстрым износом оборудования. При оснащении таких объектов новыми системами управления и контроля фотовольтаических параметров можно значительно увеличить выработку электрической энергии, поставляемой в общую или локальную энергосистему, и улучшить эффективность работы электроустановок находящихся на солнечной электростанции. В предложенной работе представлен общий подход к моделированию и управлению работой фотоэлектрических систем (PV-систем). Необходимые данные для моделирования предоставляются производителями в виде таблиц. Обработка этих данных предоставляет экспериментаторам и инженерам удобный способ исследовать проблемы интеграции фотоэлектрических систем в установки бесперебойной генерации для обеспечения индивидуальных потребителей. Система двухступенчатого преобразования энергии (PCS-система), предложенная в этой статье, работает совместно с генерирующей фотовольтаической системой. Система накопления электрической энергии (BESS-система), использует аккумуляторные батареи и может быть подключена к цепи постоянного тока, посредством двунаправленного преобразователя. Таким образом, система BESS может предоставлять некоторые вспомогательные услуги, которые могут потребоваться в процессе генерации для повышения эффективности работы. В этой статье описана специальная система бесперебойной работы (FRT-система), позволяющая создавать возможности бесперебойной работы и выработки электрической энергии системой генерации, при некорректной работе отдельных узлов (например, при частичном затенении солнечных модулей). Работа интегрированной системы генерации, системы накопления электрической энергии (BESS-система) и фотовольтаической системы (PV-система) вместе с соответствующими системами управления моделируется на платформах Matlab, а эффективность работы контроллера подтверждается результатами моделирования. При внедрении предложенных систем на действующих и строящихся солнечных электрических станциях (СЭС) можно значительно улучшить эффективность их работы и увеличить выработку электрической энергии для потребителей.

Предмет исследования. Режимы работы интегрированной системы генерации совместно с системой накопления электрической энергии, фотовольтаической системой и системой бесперебойной работы.

Материалы и методы. Исследовательские методы компьютерного моделирования параметров управления интегрированной системой солнечной генерации и накопления энергии фотоэлектрическими преобразователями с использованием программной среды Matlab.

Результаты. В данной статье рассматривается фотовольтаическая система преобразования энергии, работающая совместно с системой накопления энергии. Работа системы управления для аккумулятора. Регулирующий преобразователь системы аккумулирования энергии и инвертор, соединенный с сетью, предназначен для обеспечения возможности бесперебойной работы при неисправности.

Выводы. Проведено моделирование, которое подтвердило эффективность предложенных систем управления.

Abstract: When photovoltaic stations operate, providing large populated areas of the planet, and generating significant amounts of electrical energy, problems often arise due to the inconstancy of the flux of incident solar radiation. This leads to failures in the operation of electrical networks and rapid wear of equipment. By equipping such facilities with new systems for the control and monitoring of photovoltaic parameters, it is possible to significantly increase the generation of electrical energy supplied to the general or local power system, and improve the efficiency of the electrical installations located at the solar power plant. The proposed work presents a general approach to modeling and controlling the operation of photovoltaic systems (PV systems). The necessary data for modeling are provided by manufacturers in the form of tables. The processing of this data provides experimenters and engineers with a convenient way to investigate the problems of integrating photovoltaic systems into uninterruptible generation installations to supply individual consumers. The two-stage power conversion system (PCS) proposed in this article works in conjunction with a photovoltaic generating system. The electrical energy storage system (BESS system) uses rechargeable batteries and can be connected to the DC circuit by means of a bidirectional converter. Thus, the BESS system may provide some auxiliary services that may be needed to improve operational efficiency during the generation process. This article describes a special system of uninterrupted operation (FRT-system), which allows you to create the possibility of uninterrupted operation and the generation of electrical energy by the generation system, in case of incorrect operation of individual nodes (for example, with partial shading of solar modules). The operation of an integrated generation system, an electric energy storage system (BESS-system) and a photovoltaic system (PV-system), together with the corresponding control systems simulated on Matlab platforms and the simulation results confirm the efficiency of the controller. When introducing the proposed systems at existing and under construction solar power plants (SPP), it is possible to significantly improve the efficiency of their work and increase the generation of electricity for consumers.

Subject of study. Integrated solar power generation and storage system.Materials and methods. To achieve this aim, it is necessary to present research methods of computer modeling of control parameters for an energy storage system of photovoltaic solar cells and integrated solar generation using the Matlab software environment.Results. This article discusses a battery energy conversion system built into an energy storage system. Battery management systems. The regulating converter of the energy storage system and the inverter connected to the network are designed to allow passage in the event of a failure. Findings. The simulation has executed that confirmed the effectiveness of the proposed control systems.

KeywordsMulti input boost DC / DC convertersolar radiationsimulationMPPPV3photovoltaic cells

Ключевые словаМультивходной преобразователь постоянного токаPV-системасолнечное излучениеMPP-системамоделированиефотоэлектрические элементы

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]. Energeticheskiye ustanovki i tekhnologii, 2019, vol. 5, no. 2, pp. 61-68 (in Russ.).

Abd Ali Laith Mohammed, Khayder Abdulsakhib Issa. [Using tidal energy as a clean energy source to generate electricity]. Molodoy uchenyy, 2018, no. 11, pp. 62-69.

Abd Ali L.M. and Issa H.A. Hybrid power generation using solar and wind energy. Molodoy uchenyy, 2018, no. 7, pp. 19-26.

Abd Ali Laith Mokhammed, Khayder Abdulsakhib Issa. [Development of Smart Grid elements for optimizing regional network modes]. Molodoy uchenyy, 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 Husam Abdulhusein Wahhab. 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.

Abdali A.L.M., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V. HYBRID POWER GENERATION BY USING SOLAR AND WIND ENERGY. Energy, 2, 3.

Abd Ali Layth & Al-Rufaee Faez. Simulation of a Model Photovoltaic power system to generate electricity. 2019, pp. 234-240.

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.

Abd Ali Layth & Kuvshinov V. Generatsiya elektricheskoi energii gibridnoi silovoi ustanovkoi [Hybrid Power Generation Electric Power Generation]. Nauchnaya initsiativa inostrannykh studentov [Nauchnaya initsiativa inostrannykh studentov], 2019, pp. 66-73 (in Russ.).

Daus, Y.V., Kharchenko, V.V., Yudaev, I.V. Managing Spatial Orientation of Photovoltaic Module to Obtain the Maximum of Electric Power Generation at Preset Point of Time. Appl. Sol.Energy. 2018, Vol. 54, no. 6, Pp. 400-405

Pavel Nikolaevich Kuznetsov, Layth Mohammed Abd Ali, Vladimir Vladislavovich Kuvshinov Hayder Abdulsahib Issa, Hayder Jasim Mohammed, Ali Ghanim Al-bairmani. Investigation of the losses of photovoltaic solar systems during operation under partial shading. Journal of Applied Engineering Science,2020, vol. 18, no. 3, pp. 194-202. doi:10.5937/jaes18-24460.