Нарны фото-цахилгаан үүсгүүрийн хавтангийн

гүйдэл-хүчдлийн муруйг single-diode model-р тооцох

Манай улсад сүүлийн жилүүдэд их чадлын

нарны фото-цахилгаан үүсгүүр (НФЦҮ)-ийн

станцууд дэлгэрэх хандлагатай байна. Иймээс,

НФЦҮ-ийн системийн гаралтын чадлыг

нарийвчлал сайтай тооцоолох нь уг станцын

техник-эдийн засгийн үндэслэл боловсруулахад

чухал хэрэгцээтэй юм. Энэхүү өгүүлэлд НФЦҮ-

ийн хавтангийн нарны цацраг, температурын

олон төрлийн утганд гаралтын чадлыг Single-

diode model ашиглан судлав. Single-diode model-

ийн үндсэн параметрүүдийг Гаусс-Сэйдлийн

дөхөлтөөр тодорхойлсон.

Түлхүүр үг— сингли диод; нарны фото-цахилгаан

хавтан; гүйдэл-хүчдлийн муруй;

ХураангуйЗураг 2-д нарны хавтангийн температур тогтмол,

нарны цацрагын 200, 400, 600, 800, 1000 В/м2

утгууд дахь гүйдэл-хүчдлийн муруйг харуулсан

байна. НФЦҮ-ийн хавтангийн гүйдэл нь нарны

цацрагын утгаас хүчтэй хамааралтай болох нь

харагдаж байна.

Нарны цацрагын тогтмол утганд, хавтангийн

температурын өөрчлөлт дахь гүйдэл-хүчдлийн

муруйн шинж чанарыг зураг 3-д харуулсан байна.

Хавтангийн гаралтын хүчдэл температураас

хамааран хүчтэй өөрчлөгдсөн бол гаралтын гүйдэл

нь харьцангуй тогтвортой байна.

Оршил

Сингли-диодны загварчлалын үндсэн тэгшитгэлийг

доор үзүүлсэн байна.

𝐼 = 𝐼𝑝𝑣 − 𝐼𝑜 exp𝑉+𝐼𝑅

s

𝑞𝑉𝑡− 1 −

𝑉+𝐼𝑅𝑠

𝑅𝑠ℎ(1)

Энд, Vt =NskT/q бол цуваа холбогдсон Ns элементийн

тоотой нарны хавтангын температураас

хамааралтай хүчдлийн тэгшитгэл. q цахилгаан

цэнэг ( 1.60217646 × 10-19 C ). k Болцманы тогтмол

(1.3806503 × 10-23 J/K ). T НФЦҮ-ийн хавтангийн

температур (Келвин). a диодны шинж чанарыг

илэрхийлэх тогтмол. Ipv фото-цахилгаан гүйдэл. Io

диодны ханалтын гүйдэл. Rsh хавтангийн зэрэгцээ

эсэргүүцэл.

Single-diode model

НФЦҮ-ийн хавтангийн нарны цацраг, температурын

өөрчлөлт дахь гаралтын чадлыг сингли-диодны

загвар ашиглан судлав. Нарны хавтангийн гаралтын

гүйдэл нь нарны цацрагаас хүчтэй хамааран

өөрчлөгддөг бол гаралтын хүчдэл нь температураас

хүчтэй хамааралтай байна.

Цаашид, Single-diode model-р тооцсон гүйдэл-

хүчдлийн муруйг, бодит хэмжилттэй харьцуулан

судлахаар төлөвлөж байна.

Дүгнэлт

Дэлхийн хуурай газрын гадаргын гуравны нэг

нь элсэн цөлүүдээр бүрхэгдсэн байдаг ба эдгээр

цөлүүд дахь нарны энергийн нөөц харьцангуй сайн

байдаг. Дэлхий дээрх цөлүүдэд суурилагдсан их

чадлын нарны фотоцахилгаан үүсгүүр(НФЦҮ)-ийн

системүүд нь дэлхийн энергийн хэрэглээг бүрэн

хангах боломжтой юм. Мөн, дэлхийн нийт НФЦҮ-

ийн системийн суурилагдсан хүчин чадал 2017 оны

байдлаар 303 ГВт хүрсэн байна. Өнөөдрийн

байдлаар эрчим хүчний зохицуулах хорооноос нийт

39 компанид 1528.8 МВт-ын суурилагдсан хүчин

чадалтай сэргээгдэх эрчим(СЭХ)-ний эх үүсвэр

барих тусгай зөвшөөрөл олгосон байна. Үүний 29

компани, 727 МВт-ын суурилагдсан хүчин чадал нь

нарны фото-цахилгаан станц байна. Иймд, нарны

фото-цахилгаан үүсгүүр (НФЦҮ)-ийн дэлгэцийн

гаралтын чадлыг нарийвчлал сайтай тооцоолох нь

НФЦҮ-ийн станцийн техник-эдийн засгийн судалгаа

боловсруулах, урт хугацааны турш дахь ЭХ-ний

үйлдвэрлэлийг тооцоход чухал хэрэгцээтэй юм.

Үр дүн

Баяндэлгэрийн Бат-Эрдэнэ1,2

1Токиогийн ШУ-ны Их Сургууль, Төгсөлтийн дараах Инженерчлэлийн Сургууль,2Монгол Улсын Их Сургууль, Хэрэглээний ШУ, Инженерчлэлийн Сургууль

Type mc-Si

Imp, A 8.23

Vmp, V 29.8

Isc, A 8.91

Voc, V 36.9

Ns, pcs 60

αvoc, %/ ⁰C -0.123

αIsc, %/ ⁰C 0.00318

ХҮСНЭГТ 1. НФЦҮ-ИЙН ХАВТАНГИЙН ЦАХИЛГААНЫ ҮЗҮҮЛЭЛТ

Зураг 3. Нарны цацраг тогтмол, температур янз

бүрийн утгатай үе дахь нарны хавтангын I-V муруй.

Зураг 2. Температур тогтмол, нарны цацраг янз

бүрийн утгатай үе дахь нарны хавтангын I-V муруй.

Манай J13A15 кодтой хамтарсан судалгааг санхүүжүүлж буй Монгол Японы

хамтарсан “Инженер, технологийн дээд боловсрол” төсөлд талархал илэрхийлье.

I-V муруйн тооцоолол

Үндсэн параметрүүдийн

тооцоололЭхний хэсэгт, тэгшитгэл 1-ийн үл мэдэгдэх 5

параметрүүд болох Ipv.n , Io.n ,a , Rs.n болон Rsh.n-ийг 25оС, 1000 Вт/м2 нөхцөлд тооцоолох юм. Үүнд,

хавтангийн үйлдвэрлэгчээс тодорхойлсон шошгон

дээрх хамгийн их чадлын гүйдэл (Imp.n) хамгийн

чадлын хүчдэл (Vmp.n) богино залгалтын гүйдэл

(Isc.n) нээлттэй хэлхээний хүчдэл (Voc.n) богино

залгалтын гүйдэл- температурын хамаарлын

коэффициент (αIsc) нээлттэй хэлхээний хүчдэл-

температурын хамаарлын коэффициент (αVoc) зэрэг

өгөгдлүүд, хавтангийн богино залгалтын үе,

нээлттэй хэлхээний үе, богино залгалтын үе дахь

гаралтын чадлын дифференнциал зэрэг нөхцлүүдэд

тулгуурлан, стандарт шалгах нөхцөл дахь a, Rs ,

Rsh.n-ийг Гаус-Сэйдлийн математик дөхөлтөөр

тодорхойлдог.

Судалгааны хоёр дахь хэсэгт стандарт шалгах

нөхцөл дахь Single-diode model-ийн дээр

тодорхойлсон үл мэдэгдэх 5 параметрүүдэд

тулгуурлан нарны цацраг, хавтангийн температурын

янз бүрийн утга дахь гүйдэл-хүчдлийн муруйг

тооцоолдог.

Ipv = (Ipv,n + αIsc (T – Tn))𝐺

𝐺𝑛(2)

Io = 𝐼𝑠𝑐,𝑛+𝛼𝐼𝑠𝑐 (𝑇−𝑇𝑛)

𝑒𝑉𝑜𝑐,𝑛+ 𝛼𝑉𝑜𝑐(𝑇−𝑇𝑛

𝑎𝑉𝑡)−1

(3)

Rsh =𝐺

𝐺𝑛Rsh,n (4)

Single-diode model-ийн Ipv ,Rsh, Io нь нарны

цацраг, орчны температураас хамааралтай байдаг

бөгөөд тэгшитгэл 2, 3, 4-өөр тооцдог. Харин, α ба

Rs-ууд нь тогтмол гэж үздэг.

Энд, T модулийн температур,Tn стандарт шалгах

нөхцөл дахь модулын температур (25 ºC). G нарны

цацрагын утга ба Gn нь стандарт шалгах нөхцөл

дахь нарны цацраг (1000 Вт/м2).

Single-diode model нь НФЦҮ элемент, хавтан, цуваа-

зэрэгцээ холбогдсон олон хавтангуудын гүйдэл-

хүчдэл (I-V)-ийн муруйг бүхэлд нь тооцоолдог.

Үүний тулд, тухайн НФЦҮ-ийн хавтангийн

үйлдвэрлэгчээс өгсөн мэдээлэлд үндэслэдэг.

Зураг 1. Single-diode model-ийн хэлхээний бүдүүвч

Тооцоо

Талархал: