Программное обеспечение

   При проектировании и расчете систем электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии нет необходимости проводить все необходимые расчеты исключительно в ручную. Существуют программные продукты, предназначенные для облегчения процесса моделирования, анализа, проектирования фотоэлектрических и гибридных систем (автономных, соединенных с сетью), например:

 

Программа «HOMER».

   Программное обеспечение HOMER Energy Modeling Software представляет собой мощный инструмент для проектирования и анализа гибридных систем энергообеспечения, в состав которых входят обычные генераторы, ветряные турбины, солнечные модули, аккумуляторы, топливные элементы, гидрогенераторы, биогенераторы и т.д. В настоящее время используется во всем мире десятками тысяч людей. Пробная лицензия — 14 суток. Исходные данные по солнечной радиации для указанных географических координат программа загружает автоматически, для этого необходимо пройти регистрацию на сайте NASA в соответствующем разделе.

 



 

    Рассмотрим упрощенный пример использования программы, который позволит получить представление о ее возможностях.

   С сайта разработчика программы необходим один пакет — собственно, программа (текущая версия — 2.81). На сайте можно найти и доступную для скачивания библиотеку примеров.

   Шаг 1 — создаем новый проект, формируем перечень элементов рассчитываемой, в нашем случае, фотоэлектрической системы. Используется кнопка «Add/Remove». Перечень доступных элементов — на видеоформе (нажмите для увеличения):



   Primary Load — нагрузка, обеспечение питанием которой критично, крайне желательно обеспечить ее работу в заданные интервалы времени. Defferable Load — нагрузка, задействуемая на непродолжительное время, точные сроки работы ее не критичны (водяной насос, кондиционер).

   В нашем случае получилась система, представленная на рисунке (без подключения к внешней сети электроснабжения, без инвертора, нагрузка потребляет постоянный ток). Нажатием на элементы схемы можно задать их параметры. В дальнейшем нам понадобится заполнить профиль ресурса солнечной энергии (Solar Resource), температурный профиль (Temperature) и, возможно, указать дополнительные условия для расчета (допустимый дефицит энергии, допустимую максимальную нагрузку и т.д.):



   Шаг 2 — заполняем профиль для каждого элемента нагрузки моделируемой солнечной электростанции. Цель — указать планируемую мощность элемента, почасовое задействование в течении года. В результате пользователь получает наглядное представление о планируемой к потреблению нагрузкой мощности в течении года. Фактор случайности (колебания потребляемой мощности, небольшие отклонения по времени включения\выключения нагрузки) учитывается автоматически с учетом параметров, заданных пользователем (Random Variability). В нашем случае мини солнечная электростанция обеспечивает работу системы освещения, мощность — 100Вт, работа — ежедневно в течении года, с 7:00 до 10:00 и с 20:00 до 23:00:



   При необходимости можно быстро определить количество потраченной энергии по часам, дням, месяцам (нажмите для увеличения):




   Шаг 3 — задаем параметры прочих элементов системы, в нашем случае — банка аккумуляторов и солнечной батареи.

   Не будем учитывать экономический аспект, стоимость оборудования в расчетах указана случайным образом.

   Солнечная батарея — 600Вт, система слежения — отсутствует, учитывается влияние температуры на панели. Программа автоматически рассчитывает оптимальный угол наклона для заданных координат местности (Slope(degrees)=59.15):



   Шаг 4 — Заполняем профиль ресурса солнечной энергии и температурный профиль. Профиль ресурса солнечной энергии:



   Расчет — для Санкт-Петербурга, данные загружены с сайта NASA (загрузка — нажатием кнопки «Get Data Via Internet»). Температурный профиль можно заполнить вручную путем указания среднемесячных температур в таблице.

   Шаг 5 — собственно, расчет (кнопка «Calculate»). В таблице, в левой части экрана, появляется строка, соответствующая Вашей системе. Возможно, произвести расчет с первого раза не получится, система будет считаться неработоспособной и не удовлетворяющей ограничениям расчета, в этом случае будет предложено поменять параметры системы, емкость АКБ, изменить ограничения для расчета (кнопка «Сonstraints»). Что пользователь получает в результате? (вкладка «Optimization Rezults»). Двойное нажатие на строку таблицы, соответствующей вашей системе, позволит ознакомиться с результатами расчета. Информация на вкладке «Electrical» позволяет наглядно оценить объемы годовой выработки и потребления электроэнергии:



   Информация на вкладке «Battery» дает представление о параметрах аккумуляторной батареи (АКБ) солнечной электростанции, состоянии АКБ в течении года (степень заряда, емкость, наработка и т.д.):



   Информация по генерируемой солнечной батареей мощности (почасовая оценка) — на вкладке «PV»:



   Результаты моделирования можно посмотреть в различных вариантах представления (совмещенные графики, диаграммы, в различных масштабах, в заданные промежутки времени, сводные таблицы параметров моделируемой системы) на вкладке «Time Series».

 

Программы для расчета автономной и резервной системы в формате Excel

   На сайтах производителей оборудования для автономных и резервных систем энергообеспечения от возобновляемых источников, как правило, можно найти программы расчета параметров элементов таких систем. Например — программное обеспечение на сайте компании «МикроАРТ» (производитель инверторов, контроллеров заряда, систем автоматического пуска электростанций).