2-2-1- انرژی برق آبی…………………………………………………………………………………………………………………. 10
2-2-2-انرژی بادی………………………………………………………………………………………………………………………… 11
2-2-3- انرژی زمینگرمایی………………………………………………………………………………………………………….. 11
2-2-4- انرژی خورشیدی…………………………………………………………………………………………………………… 12
2-3-تاریخچه سیستم فتوولتائیک……………………………………………………………………………………………….. 13
2-4- ساختار سیستمهای فتوولتائیک…………………………………………………………………………………………. 16
2-5- مدل الکتریکی سلول فتوولتائیک……………………………………………………………………………………….. 18
2-5-1-مدل دو دیودی…………………………………………………………………………………………………………………. 19
2-5-2- مدل تک دیودی……………………………………………………………………………………………………………… 20
2-6- مشخصه ماژولهای سیستم فتوولتائیک…………………………………………………………………………….. 21
2-7- نقطه بیشینه توان سلول خورشیدی………………………………………………………………………………….. 23
2-7-1 روشهای یافتن MPP………………………………………………………………………………………………………. 24
فصل 3: معرفی الگوریتم رقابت استعماری
3-1-مروری تاریخی بر پدیده استعمار…………………………………………………………………………………………. 26
3-4-الگوریتم پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………………….. 27
3-4-1-شكلدهی امپراطوریهای اولیه……………………………………………………………………………………….. 30
3-4-2-مدلسازی سیاست جذب: حركت مستعمره ها به سمت امپریالیست…………………………. 34
3-4-3-جابجایی موقعیت مستعمره و امپریالیست……………………………………………………………………… 35
3-4-4-قدرت كل یك امپراطوری……………………………………………………………………………………………….. 37
3-4-5-رقابت استعماری……………………………………………………………………………………………………………….. 37
3-4-6-سقوط امپراطوریهای ضعیف………………………………………………………………………………………….. 40
3-4-7-شبه کد مربوط به الگوریتم رقابت استعماری………………………………………………………………… 41
فصل 4: شناسایی پارامترهای سلولهای خورشیدی توسط الگوریتم رقابت استعماری
4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 43
4-2- نگاهی کلی بر روش بهینه سازی………………………………………………………………………………………… 43
4-3- نتایج بهینه سازی………………………………………………………………………………………………………………… 46
4-3-1- نتایج بهینه سازی برای مدل دو دیودی………………………………………………………………………… 46
4-3-2- نتایج بهینه سازی برای مدل تک دیودی……………………………………………………………………… 49
4-4- نقطه بیشینه توان سلول خورشیدی………………………………………………………………………………….. 52
فصل 5: نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1- نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………………… 59
5-2- ارائه پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………. 60
مراجع …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 61
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………… 64
چکیده
با توجه به نیاز روز افزون و انكارناپذیر به نیروی برق جهت مصارف خانگی، اداری، عمومی و صنعتی و همچنین نزدیكتر شدن به زمان اتمام انرژیهای تجدیدناپذیر مانند سوختهای فسیلی استفاده از انرژیهایی مانند انرژی خورشید جهت تولید برق خورشیدی به عنوان انرژی جایگزین مورد توجه قرار گرفته است. برق خورشیدی از نوع انرژیهای پاك میباشدكه آثار مخرب زیست محیطی ندارد و منتشر كنندهی گازهای گلخانهای نیست. سلولهای خورشیدی یكی ازمناسبترین منابع برای استفاده ازانرژیهای تجدیدپذیر هستند این سیستمها بصورت مستقیم انرژی خورشید را به انرژی الكتریكی تبدیل میكنند. یكی ازموضوعات اصلی تحقیقات در این زمینه مسئله مدلسازی دقیق این سلولها می باشد. شناسایی پارامترها باید به گونهای باشد كه نتایج حاصل ازمدل با داده های اندازهگیری شده ازسیستم واقعی همپوشانی داشته باشند.
در این پایان نامه از الگوریتم رقابت استعماری به منظور شناسایی پارامترهای سلول خورشیدی و به حداقل رساندن میانگین توان خطا استفاده شده است. بدین منظور مدل تک دیودی و دو دیودی سلول خورشیدی را در نظر گرفته شده است. پس از به یافتن نقاط مدل بهینه سلول خورشیدی، نتایج بدست آمده از شبیهسازیها را با
یک مطلب دیگر :
معاونت در جرم، حقوق مدنی و سیاسی
نتایج الگوریتمهای دیگر مورد مقایسه قرار دادیم. نتایج شبیهسازی حاکی از عملکرد صحیح الگوریتم رقابت استعماری در یافتن مدل دقیق سلول خورشدی است.مدل بدست آمده عملکردی مشابه یک سلول خورشیدی واقعی دارد. پس از آن مقدار بیشینه توان سلول خورشیدی مدلسازی شده را در شرایط محیطی مختلف محاسبه کردیم. مقدار بیشینه توان در دو مدل تک دیودی و دو دیودی تقریباً مشابه بدست آمده است.
فصل اول
مقدمهای بر انرژی خورشیدی
- مقدمه
امروزه تقاضای مصرف انرژی در جهان رو به افزایش بوده و با توجه به محدودیت در استفاده از سوختهای فسیلی برای تولید انرژی علاقمندی در جهت یافتن منابع جایگزین انرژیهای تجدیدپذیر وجود دارد. به گزارش شانا، صاحبان منابع فسیلی باید بدانند که برداشت بیشتر آنها از ذخایر امروز، مستلزم بهرهمندی کمتر فردا و در نهایت تهیشدن منابع در مدت زمانی کمتر است]1[. خوشبختانه بیشتر ممالک جهان به اهمیت و نقش منابع انرژی بویژه انرژیهای تجدیدپذیر پیبردهاند و به طور گسترده برای بهرهبرداری از این منابع تحقیقات وسیع و سرمایه گذاریهای اصولی انجام شده است.
در سال ٢٠١١ بالغ بر ٩ درصد از کل انرژی استفاده شده در کل حوزهها و بخشهای مختلف آمریکا از انرژی تجدیدپذیر تشکیل شده است. شکل1-1 درصد مشارکت هر نوع از انرژیهای تجدیدپذیر را در این بخش نشان میدهد]2[.
در سیستمهای خورشیدی، بادی، زمینگرمایی و دریایی هزینهای برای سوخت پرداخت نمیشود. از بین این منابع سلولهای خورشیدی به دلیل ویژگیهای منحصر به فردشان مانند نصب آسان، تعمیرات کم و نداشتن آلودگی و نویز، در سراسر جهان به صورت گستردهای مورد استفاده قرار میگیرند.
جهت بهرهبرداری بهتر از منابع فتوولتائیک یافتن مدل دقیق سلول خورشیدی دارای اهمیت بسیار زیادی است. هر چه مدل ارائه شده دقیقتر باشد محاسبات انجام شده دقیقتر و نتایج شبیهسازی با نتایج بدست آمده در واقعیت نزدیکتر خواهند بود. با پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه انرژی خورشیدی، مدلهای متعددی برای سلولهای خورشیدی ارائه شدهاند، ولی دو مدلی که تا به امروز نسبت به دیگر مدلها بیشتر به کار رفتهاند، مدل تک دیودیو دو دیودی میباشند.
در این پایاننامه نیز در راستای تعریف مدلی برای سلولهای خورشیدی مطالعاتی جهت تشخیص پارامترهای سلول خورشیدی با هدف کمینهکردن میانگین توان خطا انجام شده است. در روش پیشنهادی از الگوریتم رقابت استعماری استفاده میشود. از قابلیتهای این الگوریتم میتوان به سرعت همگرایی بالا و عدم به دام افتادن در نقاط بهینه محلی اشاره کرد.
- مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه سلولهای خورشیدی
در سالهای اخیر با توجه به اهمیت روزافزون استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، سیستمهای فتوولتائیک به عنوان یکی از این منابع که میتواند نقش مهمی در تأمین انرژی داشته باشد مورد مطالعات بسیاری قرار گرفته است. در ادامه به بررسی چند مورد از مطالعات انجام شده در این زمینه پرداخته میشود.
مدلسازی دقیق سلول خورشیدی با تعریف پارامترهای مطلوب یکی از شاخههای مورد مطالعه در زمینه انرژی خورشیدی میباشد. این مدلسازی شامل بدست آوردن منحنی جریان بر حسب ولتاژ(I-V) است[8-3]. دو روش اصلی برای مشخص کردن پارامترهای مجهول مسئلهی مدلسازی میتواند مورد استفاده قرار گیرد که عبارتاند از: روشهای کلاسیک و الگوریتمهای فراابتکاری.
در مرجع [9] از روش کمینهسازی مربعات که در روشهای کلاسیک جای دارد به منظور برازش دادهها استفاده شده است و عملکرد روشهای گاوس- نیوتن و لونبرگ – ماركارد درشناسایی پارامترهای یك نمونه سلول خورشیدی واقعی مقایسه شدهاند. نتایج بدست آمده نشان میدهند كه روش كمینه مربعات ابزار مناسبی برای شناسایی پارامترهای سلولهای خورشیدی می باشند.
روشهای هوشمند که معمولاً از رفتار طبیعت الهام گرفتهاندسعی میکنند به یک جواب بهینه نزدیک شوند. برای مثال در [10] از الگوریتم بهینهسازی زنبور عسل جهت شناسایی پارامترهای سلول فتوولتائیک استفاده شده است.
در مرجع [11] به منظور تعیین پارامترهای مجهول سلول خورشیدی الگوریتم جفتگیری پرندگان بکار گرفته میشود که نقطه حداکثر توان سلول خورشیدی نیز محاسبه شده است.
در مرجع [12] از الگوریتم تکامل تفاضلی برای پیدا کردن پارامترهای مدل تک دیود سلول فتوولتائیک استفاده شده است.
در مرجع [13] روش شناسایی پارامتر مبتنی بر جستجوی HS برای شناسایی پارامترهای ناشناخته سیگنال خورشیدی مدل تک دیود و مدل جفت دیود پیشنهاد شده است. اجرای آسان و کارائی بالا از دلایل اصلی محبوبیت HS برای حل مشکلات پیچیده بهینهسازی است.
در مرجع [14] به منظور یافتن پارامترهای مدل فتوولتائیک از محیط سیمولینک متلب استفاده شده است. مدار الکتریکی تک دیود به عنوان ترکیبی ساده و با دقت کافی بطور گسترده از روش MPP از مقالههای [20-15 ] استفاده شده است.
در مرجع[26] چندین پارامتر از ماژولهای فتوولتائیک به نام جریان فوتو، جریانهای اشباع دیودها، ضرایب ایدهآل دیود، مقاومت سری و مقاومت موازی استخراج شدهاند که از روش P-DE استفاده میشود. نتایج نشان میدهد روش پیشنهادی نسبت به روشهای مشابه از دقت، سرعت همگرایی بالاتری برخوردار بوده و در آن نیاز به تعداد پارامترهای کنترل کمتری میباشد.
علاوه بر الگوریتمهای فوق از الگوریتم اجتماع ذرات [21]، الگوریتم ژنتیک [22] و سایر الگوریتمها [23-25] نیز برای تعیین پارامترهای مدل تک و دو دیود سلول فتوولتائیک استفاده شد که هر یک از این روشها دارای نقاط ضعف و قدرت میباشند. در همهی روشهای مذکور، معیار اصلی بهینهسازی، به حداقل رساندن اختلاف بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدل مداری بوده است.
در این پایاننامه از بین روشهای موجود یکی از روشهای بهینهسازی هوشمند که تاکنون در این زمینه بکار گرفته نشده است مورد بررسی قرار میگیرد. روش پیشنهادی الگوریتم رقابت استعماری است، که یکی از الگوریتمهای دقیق و کاربردی برای تعیین پارامترهای سلول فتوولتائیک میباشد.
[چهارشنبه 1399-08-14] [ 11:44:00 ب.ظ ]
|