Разработка методического и приборного обеспечения для системы диагностирования солнечных модулей в удаленном режиме в условиях неоднородного освещения

Авторы

  • В. В. Зиновьев Институт нефти и газа им. М. С. Гуцериева Удмуртского государственного университета
  • О. М. Мирсаетов Институт нефти и газа им. М. С. Гуцериева Удмуртского государственного университета
  • С. Б. Колесова Институт нефти и газа им. М. С. Гуцериева Удмуртского государственного университета

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-11-17

Ключевые слова:

удаленный мониторинг, диагностика солнечных модулей, неоднородное освещение, фотоэлектрический преобразователь, солнечная энергетика

Аннотация

Рассмотрен принцип мониторинга состояния солнечных модулей в составе фотоэлектрических энергетических установок. В существующей технологии мониторинга теряется информация об электрических параметрах отдельных солнечных модулей внутри линейных цепочек, составленных из модулей. В случае несвоевременного обнаружения и устранения неисправности снижается выработка энергии и повышается риск образования локальных точек перегрева фотоэлектрических преобразователей, из которых состоят солнечные модули. Технической задачей является оснащение солнечного модуля блоком диагностики, способного в автоматическом режиме обнаруживать нарушение нормального режима работы, характеризующегося простотой конструкции. Разработана системы диагностирования солнечных модулей в удаленном режиме, определяющая наличие тока в цепи байпасного диода как нарушение нормального режима функционирования модуля. Датчик тока (на основе эффекта Холла) обнаруживает наличие тока в цепи байпасного диода (т. е. тока, текущего в обход группы ФЭП, находящихся при сниженной освещенности). Такая его установка позволяет обнаружить электрический ток в цепи байпасного диода, там, где его не должно быть при нормальной эксплуатации, что является следствием того что шунтированная этим байпасным диодом группа ФЭП солнечного модуля перестала генерировать электрический ток в связи с тем, что освещенность одного или нескольких ФЭП в этой группе стала ниже, чем освещенность ФЭП в других группах солнечного модуля. Блок диагностики работает в составе беспроводной сенсорной сети. Каждый беспроводной блок диагностики имеет уникальный адрес, благодаря чему можно определить координаты модуля, работающего с перебоями. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение надежности солнечного модуля, сокращение времени локализации «проблемного» модуля.

Биографии авторов

В. В. Зиновьев, Институт нефти и газа им. М. С. Гуцериева Удмуртского государственного университета

старший преподаватель кафедры теплоэнергетики

О. М. Мирсаетов, Институт нефти и газа им. М. С. Гуцериева Удмуртского государственного университета

доктор технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе

С. Б. Колесова, Институт нефти и газа им. М. С. Гуцериева Удмуртского государственного университета

кандидат экономических наук, доцент

Библиографические ссылки

Ключников В. О. Выбор оптимального протокола маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях передачи данных // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020. Т. 8, № 2 (29). DOI 10.26102/2310-6018/2020.29.2.038.

Asnil, Krismadinata K., Husnaini I. & Gunawan F. Wireless Monitoring System For Photovoltaic Generation With Graphical User Interface // International Journal of Scientific & Technology Research. 2020 No. 9. Pp. 528-533.

Rus-Casas C., Jiménez-Castillo G., Aguilar-Peña J.D., Fernández-Carrasco J.I., Muñoz-Rodríguez F.J. Development of a Prototype for Monitoring Photovoltaic Self-Consumption Systems. // Electronics. 2020, Vol. 9, No. 1, 67. https://doi.org/10.3390/electronics9010067.

Швец С. В., Байшев А. В. Назначение шунтирующих диодов солнечной панели и методы их диагностики // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23, № 6. С. 1187-1202. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-6-1187-1202.

López-Vargas A., Fuentes M., Vivar M. IoT Application for Real-Time Monitoring of Solar Home Systems Based on Arduino With 3G Connectivity // IEEE Sensors Journal. 2019. Vol. 19. No. 2. Pp. 679-691.

Derdar A., Bensiali N., Adjabi M., Boutasseta N., Bouakkaz M.S., Attoui I., Fergani N., Bouraiou A. Photovoltaic energy generation systems monitoring and performance optimization using wireless sensors network and metaheuristics // Sustainable Computing: Informatics and Systems. 2022. Vol. 35. https://doi.org/10.1016/j.suscom.2022.100684.

Ansari S., Ayob A., Lipu M.S.H., Saad M.H.M., Hussain A. A Review of Monitoring Technologies for Solar PV Systems Using Data Processing Modules and Transmission Protocols: Progress, Challenges and Prospects // Sustainability. 2021. Vol. 13. 8120. https://doi.org/10.3390/su13158120.

Анализ энергетических характеристик солнечных батарей при частичном затенении / С. Г. Обухов, И. А. Плотников, Г. Н. Климова, Е. С. Житникова // Электричество. 2022. № 9. С. 13-21. DOI 10.24160/0013-5380-2022-9-13-21.

Совершенствование подходов к составлению, диагностике и эксплуатации солнечных модулей в условиях неоднородного освещения / В. В. Зиновьев, О. М. Мирсаетов, С. Б. Колесова, О. A. Бартенев // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2023. № 2. С. 19-26. https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.02.019-026.

Зиновьев В. В., Бартенев О. А., Бельтюков А. П. Моделирование солнечных преобразователей при неравномерной освещенности // Промышленная энергетика. 2018. № 7. С. 58-67.

Зиновьев В. В., Бартенев О. А. Диагностика промышленных солнечных модулей в областях прямой и обратной ветвей вольт-амперной характеристики при неоднородном освещении // Промышленная энергетика. 2020. № 1. С. 56-62.

Dhimish, M., Tyrrell, A.M. Power loss and hotspot analysis for photovoltaic modules affected by potential induced degradation // npj Mater Degrad. 2022. Vol. 6. No. 11. https://doi.org/10.1038/s41529-022-00221-9.

Henrik Zsiborács, László Zentkó, Gábor Pintér, András Vincze, Nóra Hegedűsné Baranyai. Assessing shading losses of photovoltaic power plants based on string data // Energy Reports. 2021. Vol. 7. Pp. 3400-3409. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.05.038.

Nøland J.K., Auxepaules J., Rousset A. et al. Spatial energy density of large-scale electricity generation from power sources worldwide // Scientific Reports. 2022. No. 12, 21280. https://doi.org/10.1038/s41598-022-25341-9.

Автоматизация солнечных электростанций / В. А. Наумов, В. А. Матисон, В. В. Прокопьев, М. Ю. Сермеев // Релейная защита и автоматизация. 2020. № 4. С. 46-51.

Загрузки

Опубликован

09.01.2024

Как цитировать

Зиновьев, В. В., Мирсаетов, О. М., & Колесова, С. Б. (2024). Разработка методического и приборного обеспечения для системы диагностирования солнечных модулей в удаленном режиме в условиях неоднородного освещения. Интеллектуальные системы в производстве, 21(4), 11–17. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-11-17

Выпуск

Раздел

Статьи