بخشی از مقاله
چکیده
در این پروژه به طراحی یک شبکه عصبی مصنوعی1 به عنوان ورودی کنترلر برای به دست آوردن بهترین مسیر خورشید در طول روز و رسیدن به بیشترین توان2 و بازدهی3 بالاتر در ایران با توجه به روزو مختصات جغرافیایی منطقه پرداخته شده است . که این شبکه عصبی با ردیابی لحظه ای خورشید در طول روز در هر منطقه ای از ایران باعث به دست آوردن بیشترین توان و افزایش راندمان کلی سیستم شده است همچنین به دلیل مدار باز بودن شبکه عصبی مصنوعی طراحی شده اغتشاشات محیطی بر عملکرد سیستم تاثیری نخواهد داشت و تنها با توجه به روز و مختصات جغرافیایی مورد نظر مسیر حرکت خود را مشخص می کند . این شبکه عصبی مصنوعی به وسیله یک پایگاه داده که از مختصات جغرافیای شهرهای ایران ساخته شده است، در نرم افزار مطلب4 کد نویسی و آموزش داده شده و از یک سنسور نوری در موارد خاص با توجه به بهبود کارکرد سیستم استفاده میشود .
مقدمه
استفاده از انرژی خورشیدی بر ای تولید برق از پاک ترین روشهای تامین انرژی می باشد به صورتی که این سرمایه گذاری بازگشت پذیر بوده و بسته به نوع عملکرد سیستم و شرایط آب و هوایی زمان آن تغییر میکند با تامین انرژی از خورشید میتوانیم در مصرف انرژیهای فسیلی صرفه جویی کرده و همچنین باعث جلوگیری از آسیب به محیط زیست شویم. امروزه تولید انرژی برق از سیستمهای خورشیدی بسیار رایج شده است.
در این پروژه برای اقتصادی شدن و همچنین افزایش راندمان بالاتر و تولید توان بیشتر به طراحی یک شبکه عصبی مصنوعی به عنوان ورودی سیستم ردیاب خورشیدی برای مشخص کردن بهترین مسیر حرکتی خورشید در طول روز که با توجه به مختصات جغرافیایی هر منطقه تعیین میشود، پرداخته شده است و همچنین افزایش راندمان سیستم را مورد بررسی قرار می دهیم.
مدلسازی شبکه عصبی مصنوعی و محاسبات دادههای ورودی در نرم افزار معتبر MATLAB انجام میشود. استفاده از این شبکه عصبی به عنوان ورودی برای سیستم ردیاب خورشیدی بهترین مسیر حرکتی خورشید را برای سیستم ردیاب ترسیم میکند که این امر باعث می شود علاوه بر افزایش راندمان سیستم و به دست آوردن بیشترین توان، اغتشاشات محیطی مانند هوای ابری، سایه، نور کاذب و ... روی روند کار سیستم کنترل کننده تاثیری نداشته باشد و همچنین این شبکه عصبی با داشتن مختصات جغرافیایی هر منطقه قادر به ارایه بهترین مسیر حرکتی خورشید میباشد. از دیگر ویژگی های این شبکه عصبی این است به عنوان ورودی هر سیستم ردیاب خورشیدی میتواند استفاده شود.
از جمله تحقیقاتی که در این زمینه انجام شده است میتوان به "مقایسه منطق فازی و شبکه عصبی در MPPT برای یک سیستم - Chokri and Ouali 2011 - "PV اشاره کرد که به بررسی دو روش ردیابی انرژی نقطه حداکثر با استفاده از منطق فازی و شبکه های عصبی کنترل کننده برای سیستم های فتوولتائیک را مورد بررسی قرار می دهد. دو ورودی حداکثر قدرت کنترل ردیابی دریافت تابش خورشیدی و دمای سلول های فتوولتائیک را به عنوان ورودی شناخته و چرخه بهینه مربوط به برآورد حداکثرقدرت را به عنوان خروجی بیان می کند.
در مقاله "تقریب بیشینه توان و توان عادی برای یک سیستم PV به وسیله شبکه عصبی" - Bahgata et al,2004 - با استفاده از شبکه های عصبی برای شناسایی حداکثرقدرت - MP - و قدرت عامل طبیعی - - NOP از ماژول فتوولتاییک استفاده می کند. دو شبکه عصبی در این مقاله استفاده شده است. اولین شبکه عصبی این است که حداکثر توان شبکه های عصبی و دومین شبکه عصبی عامل طبیعی قدرت شبکه عصبی است. نتایج نشان داد که شبکه عصبی پیشنهادی معرفی خوبی برای پیش بینی دقیق PV ماژول MP و NOP در مقایسه با اندازه گیری ارزش است. در مقاله "کنترلر MPPT برای یک سیستم PV با استفاده از شبکه عصبی" Bahgata et al ,2005 - - به بررسی توسعه و پیاده سازی از روش مبتنی بر کامپیوتر نقطه حداکثر قدرت ردگیر - MPPT - برای سیستم های PV با استفاده از شبکه های عصبی - NN - استفاده می کند.
این سیستم متشکل از یک ماژول PV از طریقMPPT تهیه یک موتور DC که فن هوا را می راند. الگوریتم کنترل است توسعه یافته برای استفاده ازشبکه های عصبی مصنوعی برای تشخیص نقطه عامل بهینه تحت شرایط عملیاتی مختلف می باشد و سپس ورودی کنترل را می دهد. سیگنال های ارسالی به MPPT برای اکتساب داده ها مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج تجربی نشان داد که سیستم های PV با MPPT همیشه آهنگ اوج قدرت نقطه ماژول PV را تحت شرایط عملیاتی مختلف بهینه میکنند.
در مقاله با عنوان "سیستم ردیاب خورشیدی برای عملکرد بهینه یک غذاپز خورشیدی" - Abdallaha and Badran, 2007 - از یک سیستم ردیابی خورشیدی برای بالا بردن بهره وری دستگاه تقطیر خورشیدی استفاده شده است .مقایسه نوع ثابت و متحرک خورشیدی نشان داد که استفاده از سیستم ردیاب خورشیدی عملکردبه میزان 22 درصد افزایش یافته است و همچنین افزایش بهره وری 2 در بر داشته است.
در مقاله با عنوان "طراحی، ساخت و مطالعه عملی یک ردیاب خورشیدی 2 درجه آزادی" - sarker et al, 2008 - در این مقاله به طراحی و ساخت و ساز و همچنین بررسی یک مطالعه تجربی دو محوری به صورت خودکار و کنترل سیستم ردیابی خورشیدی با توجه به جهت انتشار پرتوی تابش خورشید است. افزایش بهره وری به میزان 30 تا % 40 در فصل مختلف می باشد و از مزایای آن هزینه کم ، تعمیر و نگهداری پایین و سهولت در نصب و بهره وری بالا است.
روش اجرای تحقیق
برای آموزش شبکه عصبی مورد بحث در این مقاله ابتدا نیاز به یک پایگاه داده است. برای ایجاد پایگاه داده مورد نظر ابتدا با استفاده از فرمول های معرفی شده در این قسمت و چند فرمول دیگر، در نرم افزار MATLAB پایگاه داده ایجاد میشود و سپس با کمک پایگاه داده ایجاد شده، شبکه عصبی مورد نظر آموزش داده می شود. لازم به ذکر است شبکه عصبی مورد بحث در این مقاله 2 ورودی به شرج زیر دارد:
-1 عرض جغرافیایی
n -2 شماره روز سال
و خروجی های آن نیز عبارتند از: V -1 زاویه ارتفاع خورشید V -2 زاویه سمت خورشید
لازم به ذکر است که خروجی های شبکه عصبی در یک بردار آورده میشوند. بدین ترتیب پایگاه داده مورد نظر دارای 4 پارامتر فوق است. در شکل 1 شماتیک شبکه عصبی مورد نظر آورده شده است و همچنین پارامترهای استفاده شده در پایگاه داده به شرح جدول 1 می باشد.
