Research and development of a PV converter-based stand-alone power supply system for technical security equipment power supply

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The purpose of the work is to develop a methodology for designing a stand-alone power supply system based on photovoltaic (PV) converters for technical security equipment power supply. The object of the study is a PV converter - based stand-alone power supply system. Energy storage units, which are widely used in the designing of power supply systems for power supply of technical security equipment are presented. A methodology for designing a power supply system is used, which takes into account the integral effect of solar insolation, ambient temperature in the range from - 40°C to +50°C, temperature of a PV module and a storage battery; PV module capacity; requirements for independent operation of technical security equipment; electrical characteristics of the solar charge controller (rated open-circuit voltage and rated charge current). To calculate the total solar insolation arriving at the surface of a photovoltaic module, the Kastrov model is used for calculating direct solar radiation; the Berlage model is used for calculating the scattered solar energy and the Berland model is used for calculating insolation in cloudy conditions. The studies of lithium-titanate storage batteries have been carried out in the climate chamber and a corresponding mathematical model has been developed for the temperature-dependent capacity of the battery. To determine solar insolation falling on the tilted surface of the PV module the software has been developed in the C# programming language. The designed PV module-based power supply system provides an independent uninterrupted continuous power supply of equipment under constant consumption of no more than 115.2 Wh per day by technical security equipment. The results of the work can be used in the development of a stand-alone power supply system for power supply of technical security equipment, security and control.

Sobre autores

M. Mironov

Dedal Joint Stock Company

Email: mironov_ma@dedal.ru

S. Kozlov

Dedal Joint Stock Company

Email: kozlov_sa@dedal.ru

Bibliografia

  1. Обухов С.Г., Плотников И.А. Экспериментальные исследования дизель-генераторной установки на переменной частоте вращения // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. T. 326. № 6. С. 95–102.
  2. Артюхов И.И., Степанов С.Ф., Ербаев Е.Т., Тулепова Г.Н., Жексембиева Н.С. Гибридная система электроснабжения с объединенным звеном постоянного тока // Вопросы электротехнологии. 2015. № 3. С. 96–100.
  3. Волохов Н.А., Рындин И.А., Космынина Н.М. анализ и оценка эффективности использования различных источников электроэнергии в условиях Арктики // Творчество – шаг в успешное будущее. Артика и ее основание: матер. IX Всерос. науч. молодеж. конф. с междунар. участием с элементами науч. шк. им. проф. М.К. Коровина. 2016. Томск. С. 283–285.
  4. Абсалямов Д.Р., Аитов Р.Н., Марченко М.А. Повышение энергоэффективности при эксплуатации системы электроснабжения наземных комплексов космического назначения путем применения дизельгенераторных установок с переменной частотой вращения // Труды военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2017. № 658. С. 85–92.
  5. Соколов Ю.И. Арктика: к проблеме накопленного экологического ущерба // Арктика: экология и экономика. 2013. № 2. С. 18–27.
  6. Amoah A., Kwablah E., Korle K., Offei D. Renewable energy consumption in Africa: the role of economic well-being and economic freedom // Energy, Sustainability and Society. 2020. Vol. 10. https://doi.org/10.1186/s13705-020-00264-3
  7. Arndt C., Hartley F., Ireland G., Mahrt K., Merven B., Wright J. Developments in variable renewable energy and implications for developing countries // Current Sustainable/ Renewable Energy Reports. 2018. Vol. 5. P. 240–246. https://doi.org/10.1007/s40518-018-0121-9
  8. Mitrova T., Melnikov Yu. Energy transition in Russia // Energy Transitions. 2019. Vol. 3. P. 73–80. https://doi.org/10.1007/s41825-019-00016-8
  9. Годин П.А., Годин М.А. Децентрализованное энергоснабжение объектов малой энергоемкости на основе гибридной энергоустановки с системой аккумулирования энергии // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. № 30. С. 241–246.
  10. Ben Elghali S., Outbib R., Benbouzid M. Selecting and optimal sizing of hybridized energy storage systems for tidal energy integration into power grid // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2019. Vol. 7. P. 113–122. https://doi.org/10.1007/s40565-018-0442-0
  11. Агафонов Д.В., Эрк А.Ф. Выбор химического источника тока для буферной батареи возобновляемых источников энергии // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 95. С. 26–33. https://doi.org/10.24411/0131-5226-2018-10028
  12. Yao Liangzhong, Yang Bo, Cui Hongfen, Zhuang Jun, Ye Jilei, Xue Jinhua. Challenges and progresses of energy storage technology and its application in power systems // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2016. Vol. 4. Issue 4. P. 519–528. https://doi.org/10.1007/s40565-016-0248-x
  13. Обухов С.Г., Плотников И.А. Имитационная модель режимов работы автономной фотоэлектрической станции с учетом реальных условий эксплуатации // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6. С. 38–51.
  14. Дмитриенко В.Н., Лукутин Б.В. Методика оценки солнечного излучения для фотоэлектрической станции // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 5. С. 49–55.
  15. Costa Rocha P.A., Fernandes J.L., Modolo A.B., Pontes Lima R.J., Vieira da Silva M.E., Dias Bezerra C.A. Estimation of daily, weekly and monthly global solar radiation using ANNs and a long data set: a case study of Fortaleza, in Brazilian Northeast region // International Journal of Energy and Environmental Engineering. 2019. Vol. 10. P. 319–334. https://doi.org/10.1007/s40095-019-0313-0
  16. Sarkar M.N.I., Sifat A.I. Global solar radiation estimation from commonly available meteorological data for Bangladesh // Renewables: Wind, Water, and Solar volume. 2016. Vol. 3. https://doi.org/10.1186/s40807-016-0027-3
  17. Ng Khai Mun, Adam N.M., Inayatullah О., Ab Kadir M.Z.A. Assessment of solar radiation on diversely oriented surfaces and optimum tilts for solar absorbers in Malaysian tropical latitude // International Journal of Energy and Environmental Engineering. 2014. Vol. 5. https://doi.org/10.1007/s40095-014-0075-7
  18. Mirmasoudi S., Byrne J., Kroebel R., Johnson D., MacDonald R. A novel time-effective model for daily distributed solar radiation estimates across variable terrain // International Journal of Energy and Environmental Engineering. 2018. Vol. 9. P. 383–398. https://doi.org/10.1007/s40095-018-0279-3
  19. Бузунов А.С., Черных А.Г. Методика теоретического расчета возможных сумм солнечной радиации // Актуальные вопросы аграрной науки. 2015. № 17. С. 33–39.
  20. Шакиров В.А. Методика оценки прихода суммарной солнечной радиации на наклонные поверхности с использованием многолетних архивов метеорологических данных // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 4. С. 115–121. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2017-4-115-121

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).