بخشی از مقاله
چکیده -
در این مقاله به بررسی و ارائه روشی جدید جهت طراحی سیستم خورشیدی متصل به شبکه پرداخته ایم.هدف از این بررسی بدست اوردن یک حالت بهینه با کم ترین تلفات وبیشترین توان تحویلی به شبکه وبهترین ضریب بازده می باشد.شبیه سازی ها بر اساس دوطرح مطالعه شده وپیشنهادی انجام میشود.درهر کدام ازشبیه سازی ها ازاینورتر وپنل های با توان مختلف استفاده شده است.
نتایج بدست امده حاکی از ان است که توان تحویلی به شبکه در طرح مطالعه شده به میزان1937 مگا وات ساعت در سال است واین میزان در طرح پیشنهادی به مقدار1986مگاوات ساعت در سال می رسد .همچنین ضریب بازده در طرح مطالعه شده به میزان %80/3میرسد ودر طرح پیشنهادی این مقدار به%82/6 میرسد که خروجی ها نشان میدهد که حالت دوم حالت بهینه و مورد نظر می باشد.
-1 مقدمه
ایران پتانسیل خوبی برای تولید انژی الکتریکی توسط سیستم های خورشیدی دارد. طبق نرم افزار RetScreen ایران به طور متوسط 5 ساعت در روز خورشید مستقیم دارد. [1] در این مطالعه ی تحقیقاتی سعی برآن داریم که با استفاده از نرم افزار شبیه سازی - - PVSYS ، نیروگاه خورشیدی طراحی کنیم که در ان توان تحویلی به شبکه وضریب بازده در بهترین حالت خود قرار بگیردو تلفات نیروگاه به کم ترین میزان خود برسد.
مطالعات اولیه بر اساس مقاله ای تحت عنوان - پیش بینی عملکرد نیرو گاه خورسیدی1مگاواتی با استفاده از نرم افزار شبیه سازی - - pvsys انجام گرفته است.
در ادامه مقاله در بخش دوم مروری بر تحقیقات انجام شده در این زمینه و نیز طرح مطالعه شده ما در این مقاله همراه با شبیه سازی ارائه میگردد.در بخش سوم طرح پیشنهادی همراه با شبیه سازی کامل با نرم افزار pvsys ارائه میگردد. در بخش چهارم نیز نتیجه گیری از مقاله مورد بحث است.
-2 مروری بر کار های انجام شده
-2-1 منابع جغرافیایی و اقلیمی
در این مطالعه از یک نیروگاه خورشیدی احداث شده درکشور که دارای - عرض جغرافیایی32/30 و طول جغرافیایی - 52/2 می باشد استفاده شده است.برای تعین میزان تابش خورشید در این مکان از پایگاه داده منابع خورشیدی - [3] - PVGIS و برای تعین میزان دمای محیط از وبسایت اب و هوایی - [4] - UNDERGROUND، استفاده میشود.
-2-2 ارائه ی طرح مطالعه شده
در این شبیه سازی از پنل های نوع پلی- سیلیکون ساخت شرکت - - YINGLI SOLARبا ماکزیمم توان خروجی250وات استفاده میشود. همچنین اینورتر مورد استفاده ساختشرکت - - SMA با توان خروجی100کیلو وات و با رنج ولتاژ ورودی - - 820-450ولت و با ماکزیمم بازده %98 می باشد.[5]نمودار کیفیت اینورتر درشکل - - 1امده است.
شکل :1نمودار کیفیت توان اینورتر
با توجه به موارد گفته شده برای تولید1مگاوات انرژی الکتریکی ،به تعداد4000پنل خورشیدی که به صورت 20 - پنل سری در 200 استرینگ - موازی - قرار میگیرند - وهمچنین 10 واحد اینورتر100کیلو وات نیاز می باشد .[6,7,8]نمودار میزان توان تولید شده در هر ماه وهمچنین نمودار هدر رفت توان در سیستم به ترتیب در شکل - 2 - و - - 3 امده است.
شکل :3 نمودار هدر رفت توان در سیستم
با توجه به اشکال - 2 - و - - 3میزان تلفات ناشی از پنل ها وکابل کشی dc به مقدار1/21کیلو وات ساعت در روز ومیزان توان تحویلی به شبکه به مقدار1937مگا وات ساعت در سال میرسد.همچنین میزان ضریب بازده به مقدار %80/3 میرسد.نمودار میزان ضریب بازده را در طرح پیشنهادی ارائه می دهیم. در مرحله ی بعد ودر طرح پیشنهادی به بهبود کیفیت این سه پارامتر می پردازیم.
-3 ارائه ی طرح پیشنهادی
شاخصه های اصلی در تعین میزان کیفیت یک سیستم خورشیدی،پنل به همراه اینورتر و زاویه ی قرار گیری پنل باسطح زمین است. زیرا که بیشترین هدر رفت توان در سیستم مربوط به شکل :2 میزان توان تولید شده در هر ماه سال را نشان می دهد پنل ها و اینورترها می باشد بنابراین در انتخاب نوع اینورتر یاید دقت نمود که دارای - MPPTدنبال کننده ی بیشینه توان - وحداکثر بازده - راندمان - باشد.سمت وجهت قرار گیری پنل ها با توجه به منحنی مسیر افتاب انتخاب میشود .این مقدار تقریبا برابر با عرض جغرافیایی مکان احداث نیروگاه انتخاب میشود.منحنی مسیر شکل - 7 - اینورتر وپنل انتخاب شده توسط نرم افزار شبیه سازی افتاب درشکل - - 4امده است را نشان میدهد
شکل :4منحنی مسیر
با نگاه به منحنی مسیر افتاب زاویه ی قرار گیری پنل هارا 32درجه انتخاب میکنیم.
با توجه به انچه گفته شد از پنل با ماکزیمم توان 310 وات که دارای مشخصات - - Yingli SolarYL310P-35 است استفاده میشود. برای تولید 1مگاوات انرژی به تعداد3536 پنل که طرز قرار گیری انها درسیستم به صورت 17پنل سری در208 استرینگ می باشد مورد نیاز است.
انتخاب نوع اینورتر بستگی به انتخاب نوع پنل دارد. زیرا این دو بایداز لحاظ رنج دمایی و ولتاژوجریان با یکدیگر هماهنگ باشند تا از خطراتی مثل اتش سوزی کابل وغیره جلوگیری شودو تلفات درسیستم کاهش یابد بنابراین اینورتر انتخابی ازنوع - - Sunny Central 250 HEوساخت شرکت - - SMA بارنج ولتاژورودی - - 450-820 وحداکثر راندمان97/50درصد وتوان خروجی 250 کیلو وات استفاده میشود.نمودار Mppt ونمودار توان اسمی اینورتر درشکل - - 5و - - 6امده است.
شکل :5منحنی MPPT
شکل :6نمودار توان اسمی اینورتر
شکل :7 اینورتر وپنل انتخاب شده توسط نرم افزار شبیه سازی
شکل بالا علاوه بر تعداد و نوع پنل ها واینورترها میزان توان تولید شده ومساحت لازم برای احداث نیروگاه را نشان میدهد. 3نمودار - میزان توان تولیدی در هر ماه از سال ، ضریب بازده و میزان هدر رفت توان - که از شبیه سازی به عنوان خروجی گرفته شده در شکل های - 10 - - 9 - - 8 - به ترتیب امده است.
شکل :8میزان توان تولیدی در هر ماه از سال برحسب - کیلو وات ساعت -
