現在、地表の日射に関するほとんどすべての計算は、地上での測定や衛星観測から得られる時間単位の値など、積算された日射量を使用して行われています。このような放射平均を使用すると、雲によって引き起こされる断続性の多くが無視されることが指摘されていますが (Suehrcke &McCormick, 1988)、太陽光発電 (PV) システムの性能予測を含め、1 時間ごとの計算アプローチが引き続き使用されています。
McCormick &Suehrcke (2018) は、統合されたデータ (時間単位など) を使用すると、太陽光発電システムの計算で日射量と負荷の両方の変動性が隠されることを指摘しています。図 1 は、オーストラリアのジェラルトンからの部分的に曇りの日の 1 分間および 1 時間ごとの日射量のプロットを示しています。図から、間欠放射の頻度が高すぎて時間平均値では検出できないため、1 分間の時間スケールで見られる変動が時間単位のデータに存在しないことは容易に明らかです。
過去の計算では、PV アレイによって供給される総エネルギーが主な関心事でしたが、平均的な日射量を使用すると、一般的に満足のいく結果が得られました。これは、PV アレイが最大電力点で動作している場合、PV アレイからの出力が日射入力にほぼ比例して上昇するという事実から理解できます。ただし、PV システムでの蓄電池の使用が増加し、変動性が電力網に影響を与えるため、計算に平均放射と負荷の値を使用することはもはや適切ではない可能性があります。
2018 年の McCormick &Suehrcke の研究で提起された問題の 1 つは、太陽放射 (および負荷) の変動が PV システムのバッテリー、特にリチウム イオン バッテリーの寿命に及ぼす影響です。現在、ほとんどの太陽電池の劣化は、完全放電と充電を繰り返す標準的なサイクルでテストされています。次に、バッテリー容量が特定の割合 (20% など) 低下するのに必要なサイクル数を使用して、サイクル数を日周サイクル数または総エネルギー放電スループットに関連付けることにより、バッテリー寿命を推定します。
標準的なテスト サイクルは、晴れた日の太陽電池の動作によく関係しますが、図 1 に示すような部分的に曇った日の電池の動作とは関係がありません。McCormick &Suehrcke (2018) のシミュレーション1 時間ごとのデータを使用したシミュレーションで予測されたよりも、部分的に曇りの日にはバッテリー電流がはるかに変動する可能性があるだけでなく、バッテリー電流もより大きな大きさを持ち、負荷が存在するときに頻繁に反転する可能性があることを示唆しています (図 2 も参照)。さらに、部分的に曇った日のバッテリの内外へのエネルギー移動は、最大 2 回の完全なバッテリ充電および放電サイクルを表す場合があります。ソーラー システムのバッテリーの動作条件をより現実的に表すテスト プロトコルが必要です。
PV アレイのサイズに比べてバッテリーが小さい場合、分と時間の入力データを使用した PV システムのシミュレーションは、太陽電池が時間単位のデータではなく分単位でよりゆっくりと充電されることも示唆しています (図 3 は、図 2 で調べた日の例を示しています)。 . 1 および 2)。このおそらく驚くべき結果は、バッテリが許容できる最大充電電流 (通常は最大 C レートで表される) から理解できます。 PV アレイのサイズに比べてバッテリ容量が小さい場合、変動する微小電流が最大バッテリ電流を超えることがよくあります。これは、PV アレイから利用可能なエネルギーの一部を蓄えることができないことを意味します。一方、アップダウンを滑らかにする 1 時間あたりの平均バッテリ電流の場合、平均電流が最大バッテリ電流に達しない可能性があり、その結果、収集されたすべての PV エネルギーが蓄えられると誤って予測されます。この後者の問題は、太陽電池のエネルギー安全保障を予測する上で重要かもしれません.
この調査結果は、最近ジャーナル Solar Energy に掲載された The Effect of Intermittent Solar Radiation on the Performance of PV Systems というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、SolarSim Pty Ltd、西オーストラリア大学、ジェームズ クック大学の Paul G. McCormick と Harry Suehrcke によって実施されました。
参照 :
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