بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه تاکنون روشهای بسیاری جهت استخراج حداکثر توان از سامانه تولید انرژی الکتریکی از نور خورشید ارائه شده است که در اکثر این روشها به شرایط محیطی و عدم قطعیتهای ساختاری که اصولا به صورت یک فرایند اتفاقی خارجی یا داخلی رخ میدهد توجه نشده است.
در مقاله پیش رو، به ارائه یک روش کنترل اتفاقی مبتنی بر بهینهسازی با تقریب نیوتن پرداخته شده است که با وجود نامعینی اتفاقی در مدل و ساختار سامانه انرژی خورشیدی نظیر فرایندهای اتفاقی محیطی مانند تغیر تابش یا ناشی از عوامل داخلی مانند اصطهلاک سامانه و احتمال اتصالات پنل و کاهش کیفیت سلولها و... می تواند بازده مطلوب داشته باشد.
این روش با یکی از روشهای بهینه سازی رایج به نام روش گرادیان مقایسه و کارایه آن در شبیه سازیهای مورد نظر نشان داده شده است. در این مقاله به جنبه اتفاقی مدلسازی صفحات خورشیدی و ارائه روشهای کنترل مبتنی برکنترل فرایندهای اتفاقی جهت جذب حداکثر توان توسط سامانه سیستمهای خورشیدی نیز پرداخته خواهد شد.
.1 مقدمه
کشف پدیده فتوولتائیک به فیزیکدان فرانسوی Alexandre Edmond Becquerel نسبت داده میشود که در سال 1839 مشاهده نمود که ولتاژ باتری وقتی که صفحات نقرهای آن تحت تابش نور خورشید قرار میگیرند، افزایش مییابد .[1] اما اولین گزارش از پدیده PV در یک ماده جامد در سال 1877 بود که دو دانشمند کمبریج R.E. Day و W.G. Adams در مقالهای به انجمن سلطنتی تغییراتی که در خواص الکتریکی سلنیوم وقتی که تحت تابش نور قرار میگیرد را توضیح دادند.
در سال Charles Edgar Fritts 1883 که یک مهندس برق اهل نیویورک بود، یک سلول خورشیدی سلنیومی ساخت که از برخی جهات شبیه به سلولهای خورشیدی سیلیکونی امروزی بود. این سلول از یک ویفر نازک سلنیوم تشکیل شده بود که با یک توری از سیمهای خیلی نازک طلا و یک ورق حفاظتی از شیشه پوشانده شده بود. اما سلول ساخت او خیلی کم بازده بود. کمتر از %1 انرژی خورشیدی تابیده شده به سطح این سلول ابتدایی به الکتریسیته تبدیل میشد. با وجود این، سلولهای سلنیومی سرانجام در نورسنجهای عکاسی بازده زیر %1 را اولین بار در سال 1941 به Russell Ohl نسبت می دهند 4]؛.[2 سیر پیشرفت تحقیقات در زمینه سلول های خورشیدی در زمینه اثر فتوالکتریک به طور مختصر در جدول - 1 - آمده است
تاکنون تکنیکهای مختلفی برای ردیابی حداکثر توان ارائه و اجرا گردیده است. اصول کلی روش ها را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
دسته اول: روش های هستند که یک الگوریتم پایه ای را دنبال می کنند. از این نوع روش ها می توان به روش آشفته و رعایت سعود تپه رسانایی افزایشی اشاره نمود
اساس روش آشفته و رعایت بر ایجاد آشفتگی بر ولتاژ و مشاهده توان خروجی می باشد که در صورت افزایش توان، آشفتگی را در همان مسیر نگاه می دارد و نیز در صورت کاهش توان ، آشفتگی بعدی را معکوس می کند . روش موفق آشفته و رعایت بدون نیاز به پارامتر های سلول خورشیدی ، نقطه حداکثر توان را ردیابی می کند . اما از ایراد وارد بر این روش میتوان به آشفتگی مستمر سیستم اشاره نمود، به گونه ای که حول نقطه حداکثر توان با نوسانات کار میکند. اساس روش صعود تپه همانند آشفته و رعایت می باشد. اساس روش رسانایی افزایشی بر صفر بودن مشتق توان نسبت به ولتاژ و یا نسبت به جریان در نقطه حداکثر توان است. و با انجام رسانایی لحظه ای با رسانایی افزایشی نقطه حداکثر توان یافت می شود.
دسته دوم: روش های مبتنی بر مدل سازی سلول خورشیدی هستند. در این روشها با مدل کردن سلول خورشیدی و برقراری روابط موجود در مدل ارائه شده ویژگی های سلول خورشیدی قابل پیش بینی خواهد بود و سیستم را مبنی بر مدل طراحی و اجرا میکنند. مشکل اصلی این نوع روشها نداشتن انعطاف با تغییر سلول خورشیدی با سلول دیگر است؛ به طوری که هر پیاده سازی مختص به همان سلول خورشیدی است که از پیش برای آن طراحی شده است. علاوه بر مشکل بیان شده یافتن مدل و پارامت های سلول خورشیدی قبل از طراحی خود مشکل دیگری است
دسته سوم: روش های مبتنی بر رابطه موجود بین نقطه کار و پارامترهای سلول خورشیدی است. از نمونه های این روش به سه روش مطرح میتوان اشاره نمود: روشی که از رابطه تقریبا خطی موجود بین جریان اتصال کوتاه و جریان نقطه کار بهره می برد ، که به آن روش جریان اتصال کوتاه می گویند
