Метод контроля и диагностики для сохранения эксплуатационных параметров солнечного модуля в условиях неоднородного освещения

O M Mirsaetov; V V Zinov'ev

doi:10.22213/2410-9304-2023-4-18-24

Authors

O. M. Mirsaetov Institute of Oil and Gas named after M.S. Gutseriev of Udmurt State University
V. V. Zinov'ev Institute of Oil and Gas named after M.S. Gutseriev of Udmurt State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-18-24

Keywords:

solar module diagnosis, non-uniform illumination, photovoltaic cell, Solar Energy

Abstract

The most well-known methods for diagnosing solar modules are considered; it is shown that the described diagnostic methods do not allow identifying defects that develop over a long time. The operation of photovoltaic cells under non-uniform illumination is analyzed. It has been shown that the operation of solar modules under non-uniform illumination can lead to thermal damage to semiconductor materials and deterioration in the module energy characteristics due to the fact that some of the photovoltaic cells located at reduced energy illumination become a parasitic load for more illuminated photovoltaic cells included in such module. An analytical equation has been obtained in explicit form for the full current-voltage characteristic of a photovoltaic cell using the Lambert W-function in forward and reverse bias, which makes it possible to study the connections of photovoltaic cells as a part of a solar module under non-uniform energy illumination, where the reverse branch of the current-voltage characteristic is important. The analytical equation makes it possible to predict the behavior of photovoltaic cells and solar modules composed of them under various operating modes, including identifying the degradation process. An electronic measuring device has been developed and manufactured that makes it possible to measure the light and dark current-voltage characteristics of a photovoltaic cell, including the negative branch, in automatic mode. This reduces measurement time and the influence of external experimental conditions when obtaining the current-voltage characteristics of the photovoltaic cell. A method for constructing solar modules from photovoltaic cells under conditions of their operation under non-uniform lighting has been proposed. As a result of such selection, reliability is increased and an increase in the efficiency of the solar module in shading mode, composed of series-connected photovoltaic cells selected in this way, is achieved.

Author Biographies

O. M. Mirsaetov, Institute of Oil and Gas named after M.S. Gutseriev of Udmurt State University

DSc in Engineering, Professor

V. V. Zinov'ev, Institute of Oil and Gas named after M.S. Gutseriev of Udmurt State University

Lecturer

References

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.

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. Двухдиодная модель солнечных преобразователей на основе W-функции Ламберта для прямой и обратной ветви вольт-амперной характеристи-ки // Промышленная энергетика. 2020. № 12. С. 33-39.

Shu-xian Lun, Shuo Wang, Gui-hong Yang, Ting-ting Guo. A new explicit double-diode modeling method based on Lambert W-function for photovoltaic arrays. Solar Energy. 2015. Vol. 116. P. 69-82.

Xiankun Gao, Yan Cui, Jianjun Hu, Guangyin Xu, Yongchang Yu. Lambert W-function based exact representation for double diode model of solar cells: Comparison on fitness and parameter extraction. Energy Conversion and Management. 2016.Vol. 127. P. 443-460.

Garcia-Sanchez, Francisco & Romero, Beatriz & Lugo, Denise & Del Pozo, Gonzalo & Arredondo, Belen & Liou, Jane & Ortiz-Conde, Adelmo. Modelling solar cell S-shaped I-V characteristics with DC lumped-parameter equivalent circuits a review. FACTA UNIVERSITATIS Series Electronics and Energetics. 2017. 30. P. 327-350.

Кирпичникова И. М., Махсумов И. Б. Построение энергетических характеристик солнечных модулей с учетом условий окружающей среды // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2020. № 34. С. 56-74. DOI 10.15593/2224-9397/2020.2.04.

Vardanyan R. R., Badalyan N. K. The influence of dust and temperature on the efficiency of solar photovoltaic modules // Proceedings of National Polytechnic University of Armenia. Electrical Engineering, Energetics. 2021. No. 1. P. 44-52. DOI 10.53297/18293328-2021.1-44.

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.

Owen-Bellini M., Sulas-Kern D. B., Perrin G., North H., Spataru S., & Hacke, P. Methods for in Situ Electroluminescence Imaging of Photovoltaic Modules under Varying Environmental Conditions. IEEE Journal of Photovoltaics. 2020. 10(5), 1254-1261. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2020.3001723.

Balasubramani G, Thangavelu V, Chinnusamy M, Subramaniam U, Padmanaban S, Mihet-Popa L. Infrared Thermography Based Defects Testing of Solar Photovoltaic Panel with Fuzzy Rule-Based Evaluation. Energies. 2020. 13(6):1343. https://doi.org/10.3390/en13061343.

Котельников Д. Ю., Кузнецов П. Н. Устройство автоматического мониторинга и диагностики солнечной электростанции // Дневник науки. 2021. № 5 (53).

Кирпичникова И. М., Заварухин В. А. Деградация солнечных модулей. Виды, причины, методы диагностики модулей // Энергосбережение и водоподготовка. 2021. № 2 (130). С. 37-42.

Дегтярев К. С. Состояние и территориальная организация фотовольтаической солнечной энергетики в России // Окружающая среда и энерговедение. 2019. № 1 (1). С. 23-38. DOI 10.5281/zenodo.2559222.

Стребков Д. С., Бобовников Н. Ю. Роль новых технологий в развитии солнечной энергетики // Энергетик. 2020. № 7. С. 33-36.

Библиографические ссылки