Оптимизация системы автоматического управления точкой максимальной мощности для ветро-солнечной генерирующей установки с накопителями энергии


DOI: 10.34759/trd-2023-129-24

Авторы

Абдали Л. М.1*, Якимович Б. А.1**, Сяктерева В. В.2***, Кувшинов В. В.1****, Морозова Н. В.3*****

1. Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия
2. Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, ул. Студенческая, 7, Ижевск, 426069, Россия
3. Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования, Москва, Россия

*e-mail: laith_2210@yahoo.com
**e-mail: yakimovich52@gmail.com
***e-mail: syaktereva_vika@mail.ru
****e-mail: кuvshinov.vladimir@gmail.com
*****e-mail: innat.m@mail.ru

Аннотация

Системы прямого преобразования солнечной энергии на основе полупроводниковых фотоэлементов уже несколько десятилетий используются для авиационно-космической техники и наземных потребителей. В представленной работе была разработана информационно-управляющая система для комбинированной установки генерации электрической энергии при помощи преобразования солнечной и ветровой энергии. Комбинированная система, использующая два или более устойчивых источника энергии, известна как гибридная система возобновляемой энергии. Она поможет производить энергию непрерывно и позволит использовать один источник при отсутствии других, что является преимуществом. В исследовании предложена позиционирование гибридной системы преобразования энергии с использованием фотоэлектрических панелей, ветровой генерирующей установки и аккумуляторных батарей. В представленной работе была проведена оптимизация системы управления предложенной гибридной ветро-солнечной системы что значительно повысило её эффективность использования и надёжность работы. Исследуя выходные характеристики устройств генерирующей электростанции, была получена модель выходной мощности фотоэлектрической и ветровой энергии, а также модель зарядки и разрядки аккумуляторов. При разработке модели были использованы такие параметры, как среднегодовая чистая прибыль в качестве функции цели и характеристик региона и области, планируемого масштаба, взаимодополняющих свойств, коэффициента использования ресурсов и стабильности выхода в качестве ограничений. При помощи предложенного метода была построена модель для гибридной системы фотоэлектрического преобразования, ветровой генерации и аккумулирования энергии. Результаты эксперимента демонстрируют жизнеспособность и надежность этого подхода. Благодаря включению доходов от торговли выбросами модель становится более точной. Идеальный результат также более полезен. Распределение солнечных фотоэлектрических панелей влияет на общую выработку электроэнергии гибридной системой, как показано в статье. В ней используется солнечная панель, соединенная с гибридным контроллером и ветряной турбиной. Результаты показали, что непрерывное производство электроэнергии возможно, когда солнечная панель соединена с ветровой турбиной, что улучшает ее выходную мощность.

Ключевые слова:

возобновляемая энергия, система накопления энергии, гибридная ветро-солнечная установка, аккумуляторная батарея, ветровая турбина, фотоэлектрическая система

Библиографический список

  1. Khare V., Nema S. and Baredar P. Solar-wind hybrid renewable energy system // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, vol. 58, pp. 23-33, URL: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.223
  2. Abo-Elyousr F.K., Abdelshafy A.M., Abdelaziz A.Y. ТММT-Based Particle Swarm and Cuckoo Search Algorithms for PV Systems. In Modern Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Energy Systems, Springer, Cham, Switzerland, 2020, pp. 379-400. DOI:10.1007/978-3-030-05578-3_14
  3. Волков А.С. Разработка имитационной модели канала с группирующимися ошибками // Труды МАИ. 2023. № 128. https://trudymai.ru/published.php?ID=171396. DOI: 10.34759/trd-2023-128-12
  4. Абдали Л.М., Исса Х.А., Аль-Малики М.Н., Кувшинов В.В., Бекиров Э.А. Исследование режимов работы комбинированных солнечно-ветровых установок для обеспечения уличного освещения // Строительство и техногенная безопасность. 2022. № 25 (77). С. 75-85.
  5. Ибрагимов Д.Н., Берендакова А.В. Метод построения и оценивания асимптотических множеств управляемости двумерных линейных дискретных систем с ограниченным упрaвлением // Труды МАИ. 2022. № 126. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=169003. DOI: 10.34759/trd-2022-126-17
  6. Исса Х.А., Абдали Л.М., Якимович Б.А., Кувшинов В.В., Морозова Н.В., Федотикова М.В. Сравнение эффективности различных методов управления энергетическими параметрами фотоэлектрических систем // Труды МАИ. 2023. № 128. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=171405. DOI: 10.34759/trd-2023-128-17
  7. Senol M., Abbasoglu S., Kukrer O., Babatunde A. A guide in installing large-scale PV power plant for self-consumption mechanism // Solar Energy, 2016, vo1. 132, pp. 518-537. DOI:10.1016/j.solener.2016.03.035
  8. Абдали Л.М., Аль-Малики М.Н., Исса Х.А., Якимович Б.А., Кувшинов В.В. Использование метода отслеживания точки максимальной мощности для увеличения эффективности работы фотоэлектрических установок // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20. № 4. C. 106–116. DOI: 10.22213/2410-9304-2022-4-106-116
  9. Соколов Н.Л. Анализ комбинированных способов формирования орбит искусственного спутника планет // Труды МАИ. 2016. № 87. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=69701
  10. Mehrjerdi H. Peer-to-peer home energy management incorporating hydrogen storage system and solar generating units // Renewable Energy, 2020, vol. 156, pp. 183-192. DOI: 10.1016/j.renene.2020.04.090
  11. Abd Ali L.M., Al-Rufaee F.M., Kuvshinov V.V. Study of Hybrid Wind — Solar Systems for the Iraq Energy Complex // Applied Solar Energy, 2020, vol. 56, pp. 284-290. URL: https://doi.org/10.3103/S0003701X20040027
  12. Amiry H. Design and implementation of a photovoltaic I-V curve tracer: Solar modules characterization under real operating conditions // Energy Conversion and Management, 2018, vol. 169, pp. 206-216. DOI:10.1016/j.enconman.2018.05.046
  13. Тепликова В.И., Сенцов А.А., Ненашев В.А., Поляков В.Б. Анализ диаграммы направленности плоской многоэлементной активной фазированной антенной решетки // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168189. DOI: 10.34759/trd-2022-125-17
  14. Ibrahim H. and Anani N. Variations of PV module parameters with irradiance and temperature // Energy Procedia, 2017, vol. 134, pp. 276-285. DOI:10.1016/j.egypro.2017.09.617
  15. Sachit M.S., Shafri H.Z.M., Abdullah A.F., Rafie A.S.M. Combining Re-Analyzed Climate Data and Landcover Products to Assess the Temporal Complementarity of Wind and Solar Resources in Iraq // Sustainability, 2021, vol. 14(1), pp. 388. DOI:10.3390/su14010388
  16. Al-Waeli, Ali AK, Kadhem A. Al-Asadi, Mariyam M. Fazleena. The impact of Iraq climate condition on the use of solar energy applications in Iraq // International Journal of Science and Engineering Investigations, 2017, no. 68, pp. 64-73.
  17. Yin O.W. and Babu B.C. Simple and easy approach for mathematical analysis of photovoltaic (PV) module under normal and partial shading conditions // Optik, 2018, vol. 169, pp. 48-61. DOI:10.1016/j.ijleo.2018.05.037
  18. Aurel Gontean, Septimiu Lica, Szilard Bularka, Roland Szabo, Dan Lascu. A Novel High Accuracy PV Cell Model Including Self Heating and Parameter Variation // Energies, 2018, vol. 11, pp. 36. DOI:10.3390/en11010036
  19. Xuan Hieu Nguyen, Minh Phuong Nguyen. Mathematical modeling of photovoltaic cell/module/arrays with tags in Matlab/Simulink // Environmental Systems Research, 2015, vol. 4, pp. 24. DOI:10.1186/s40068-015-0047-9
  20. Al-Kayiem H.H., Mohammad S.T. Potential of renewable energy resources with an emphasis on solar power in Iraq // Resources, 2019, vol. 8 (1), pp. 42. DOI 10.3390/resources8010042
  21. Li H., Yang D., Su W. An overall distribution particle swarm optimization mppt algorithm for photovoltaic system under partial shading // IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2018, vol. 1, no. 1, pp. 265-275. DOI: 10.1109/TIE.2018.2829668
  22. Cheboxarov V.V. An Offshore Wind-Power-Based Water Desalination Complex as a Response to an Emergency in Water Supply to Northern Crimea // Applied Solar Energy, 2019, vol. 55, no. 4, pp. 260-264. URL: https://doi.org/10.3103/S0003701X19040030.
  23. Fares D., Fathi M., Mekhilef S. Performance evaluation of metaheuristic techniques for optimal sizing of a stand-alone hybrid PV/wind/battery system // Applied Energy, 2022, vol. 117823, pp. 305-312. DOI:10.1016/j.apenergy.2021.117823
  24. Somwanshi D. and Chaturvedi A. Design and Optimization of a Grid-Connected Hybrid Solar Photovoltaic- Wind Generation System for an Institutional Block // International Conference on Artificial Intelligence: Advances and Applications, 2020, pp. 319-326. DOI:10.1007/978-981-15-1059-5_36
  25. Hasirci, Habip Yusuf, and Ahmet Mete Vural. Modeling and Simulation of PMSG based Wind-Solar Energy Based Hybrid Energy Conversion System // Global Energy Conference (GEC), 2022, pp. 223-228. DOI: 10.1109/GEC55014.2022.9987169.
  26. Абдали Л.М., Аль-Малики М.Н., Али К.А., Якимович Б.А., Коровкин Н.В., Кувшинов В.В., Соломенникова С.И. Использование гибридных ветро-солнечных систем для энергоснабжения города Аль-Наджаф в Республике Ирак // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2022. Т. 25. № 3. С. 82-91. DOI: 10.22213/2413-1172-2022-3-82-91
  27. Vasant Ligade Gitanjali, Vijaya Pawar. Solar-wind hybrid energy system using MPPT // International conference on intelligent computing and control systems, 2017, pp. 595-597. DOI: 10.1109/ICCONS.2017.8250531
  28. Kumar G.A. Optimal power point tracking of solar and wind energy in a hybrid wind solar energy system // International Journal of Energy and Environmental Engineering, 2022, vol. 13 (1), pp. 77-103. URL: https://doi.org/10.1007/s40095-021-00399-9
  29. Yadav A.S., Sanjay Sinha. Solar-Wind Based Hybrid Energy System: Modeling and Simulation // 4th International Conference on Recent Developments in Control, Automation & Power Engineering (RDCAPE), 2021, pp. 586-570. DOI: 10.1109/RDCAPE52977.2021.9633590

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход