رویکرد جدید برای بهبود MPPT در سیستم های فتوولتائیک نیمه سایه دار که در دماهای بالا کار می کنند
به گزارش آرا نیرو، اصطلاح “نقطه حداکثر توان کل” (Global Maximum Power Point) در سیستم‌های فتوولتائیک (solar photovoltaic) به کار می‌رود و به مهم‌ترین نقطه‌ای روی منحنی مشخصه ولتاژ-جریان (I-V) سلول یا پنل خورشیدی اشاره دارد که در آن، بیشترین توان خروجی تولید می‌شود.
این مفهوم با “نقطه حداکثر توان” (Maximum Power Point) که به سادگی بیشترین توان خروجی را نشان می‌دهد، متفاوت است. اهمیت “نقطه حداکثر توان کل” این است که در شرایط خاص، مانند سایه‌افتادگی قسمتی از پنل‌های خورشیدی، ممکن است منحنی I-V دارای چندین قله (peak) باشد. در این حالت، “نقطه حداکثر توان کل” به قله‌ای اشاره می‌کند که بالاترین مقدار توان را در کل منحنی دارد، نه فقط قله‌ای که در آن ولتاژ و جریان اندازه‌گیری شده قرار می‌گیرند.
بنابراین، سیستم‌های دارای قابلیت “ردیابی نقطه حداکثر توان کل” (Global Maximum Power Point Tracking – MPPT) اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کنند، زیرا می‌توانند با اسکن کردن منحنی I-V، همواره این نقطه با بیشترین توان خروجی را شناسایی کرده و سیستم را در آن نقطه تنظیم کنند. این امر به بهینه‌سازی عملکرد و افزایش بازدهی سیستم فتوولتائیک، به ویژه در شرایط غیر ایده‌آل مانند سایه‌افتادگی، کمک می‌کند.
به گزارش آرانیرو، روش جدید قادر است نقطه حداکثر توان را ردیابی کند و تلفات برق را در سیستم‌های نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک PV نیمه سایه‌دار تا ۳۳ درصد کاهش دهد. از یک الگوریتم کنترل کننده پشتی (BSC) برای تنظیم سیگنال مدولاسیون عرض پالس و یک الگوریتم ژنتیک برای محاسبه سود BSC برای دستیابی به یک نتیجه بهینه سیستم نیروگاه خورشیدی PV استفاده می کند.
محققان دانشگاه الاهلیه امان در اردن و دانشگاه علم و فناوری آدیس آبابا در اتیوپی روش جدیدی را برای ردیابی نقطه حداکثر توان کل (GMPP) در سیستم های نیروگاه خورشیدی PV نیمه سایه دار توسعه داده اند.
الگوریتم GMPP توانایی یک اینورتر را برای جارو کردن منحنی IV یک سیستم خورشیدی فتوولتائیک PV و شناسایی ولتاژ آرایه ای که در آن نقطه حداکثر توان جهانی رخ می دهد، تعریف می کند. هنگامی که یک نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک PV در شرایط نیمه سایه قرار دارد، منحنی مشخصه توان-ولتاژ خروجی آن پیک‌های محلی متعددی را ایجاد می کند. تحت این شرایط، روش‌های مرسوم ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) نمی‌توانند توان خروجی را به حداکثر برسانند، زیرا آنها نقطه حداکثر توان محلی (MPP) را به جای MPP کل (GMPP) دنبال می‌کنند.
به گفته دانشمندان، مدل ما با شبیه‌سازی ۳۳ درصد اتلاف انرژی کمتر، مزایایی را به ارمغان می‌آورد، و در مقایسه با روش‌های پایداری جایگزین، سرمایه‌گذاری کمتر از سه‌برابری را نشان می‌دهد.
روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک (GA) است که قادر به حل مسائل بهینه‌سازی محدود و نامحدود بر اساس فرآیند انتخاب طبیعی است که تکامل بیولوژیکی را تقلید می‌کند، و کنترل‌کننده پس‌گام (BSC)، که یک تکنیک بازگشتی است که معمولاً استفاده می‌شود. برای استخراج حداکثر توان از سیستم PV استفاده می شود. با تجزیه مسئله کنترل غیرخطی با یک سری از زیرسیستم های ساده تر کار می کند.
الگوریتم BSC سیگنال مدولاسیون عرض پالس (PWM) را تنظیم می کند که عملکرد سیستم را از طریق مبدل متصل به بار کنترل می کند، در حالی که الگوریتم GA سود BSC را برای دستیابی به یک نتیجه بهینه نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک PV محاسبه می کند. محققان توضیح دادند: “هدف اصلی تعیین ولتاژ ایده آل ماژول فتوولتائیک (PV) است که در محدوده ۰ ولت و ولتاژ مدار باز محدود شده است.
این گروه رویکرد جدید را در یک سیستم خورشیدی فتوولتائیک(PV) شبیه سازی شده واقع در Maroua، کامرون آزمایش کردند. این شامل سه پنل ۵۵ واتی بود که به صورت سری به هم متصل شده بودند، یک مبدل DC-DC، و یک بار مقاومتی با مقدار ۱۵۰ Ω. دانشگاهیان توضیح دادند: “در منطقه مشخص شده افزایش قابل توجه دما وجود دارد که مشخصه آن شرایط خشک و دمای بالا مشابه با آب و هوای نیمه بیابانی است.”
آنها گفتند تکنیک پیشنهادی توانسته است به تثبیت سیستم PV فقط در ۰٫۰۶ ثانیه دست یابد و در عین حال انعطاف پذیری ” استثنایی” را نشان دهد. با این حال، آنها همچنین خاطرنشان کردند که روش جدید باید توسط آزمایش‌های آینده تأیید شود. آنها نتیجه گرفتند: “روش ما به طور دقیق اثرات سایه جزئی را شناسایی و کاهش داد، با هدف حداکثر نقطه توان کل برای به حداقل رساندن اتلاف انرژی.”
یافته‌های آنها در مقاله «افزایش عملکرد MPPT برای آرایه‌های فتوولتائیک نیمه سایه‌دار از طریق کنترل پس‌پایی با دستاوردهای بهینه‌شده با الگوریتم ژنتیک»، منتشر شده در گزارش‌های علمی معرفی شد.
نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع: مجله PV
