برق:شناسایی پارامترهای سلول فتوولتائیک با بهره گرفتن از الگوریتم رقابت استعماری

۲-۵-۲- مدل تک دیودی ۲۰
۲-۶- مشخصه ماژول­های سیستم فتوولتائیک. ۲۱
۲-۷- نقطه بیشینه توان سلول خورشیدی. ۲۳
۲-۷-۱ روش­های یافتن MPP 24
 
فصل ۳: معرفی الگوریتم­ رقابت استعماری
۳-۱-مروری تاریخی بر پدیده استعمار. ۲۶
۳-۴-الگوریتم پیشنهادی ۲۷
۳-۴-۱-شکل­دهی امپراطوری­های اولیه. ۳۰
۳-۴-۲-مدلسازی سیاست جذب: حرکت مستعمره ها به سمت  امپریالیست. ۳۴
۳-۴-۳-جابجایی موقعیت مستعمره و امپریالیست. ۳۵
۳-۴-۴-قدرت کل یک امپراطوری ۳۷
۳-۴-۵-رقابت استعماری ۳۷
۳-۴-۶-سقوط امپراطوری­های ضعیف ۴۰
۳-۴-۷-شبه کد مربوط به الگوریتم رقابت استعماری. ۴۱
 
فصل ۴: شناسایی پارامترهای سلول­های خورشیدی توسط الگوریتم رقابت استعماری
۴-۱- مقدمه. ۴۳
۴-۲- نگاهی کلی بر روش بهینه سازی ۴۳
۴-۳- نتایج بهینه سازی. ۴۶

۴-۳-۱- نتایج بهینه سازی برای مدل دو دیودی ۴۶
۴-۳-۲- نتایج بهینه سازی برای مدل تک دیودی. ۴۹
۴-۴- نقطه بیشینه توان سلول خورشیدی. ۵۲
 
فصل ۵: نتیجه ­گیری و پیشنهادات
۵-۱- نتیجه ­گیری. ۵۹
۵-۲- ارائه پیشنهادات. ۶۰
مراجع . ۶۱
چکیده انگلیسی ۶۴
چکیده
با توجه به نیاز روز افزون و انکارناپذیر به نیروی برق جهت مصارف خانگی، اداری، عمومی و صنعتی و همچنین نزدیکتر 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 پاک می­باشدکه آثار مخرب زیست محیطی ندارد و منتشر کننده­ گازهای گلخانه­ای نیست. سلول­های خورشیدی یکی ازمناسب­ترین منابع برای استفاده ازانرژی­های تجدیدپذیر هستند این سیستم­ها بصورت مستقیم انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می­ کنند. یکی ازموضوعات اصلی تحقیقات در این زمینه مسئله مدلسازی دقیق این سلول­ها می باشد. شناسایی پارامترها باید به گونه­ای باشد که نتایج حاصل ازمدل با داده های اندازه ­گیری 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 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]۱[. خوشبختانه بیشتر ممالک جهان به اهمیت و نقش منابع انرژی به ویژه انرژی­های تجدید­پذیر  پی­برده­اند و به طور گسترده برای بهره ­برداری 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. شکل۱-۱ درصد مشارکت هر نوع از انرژی­های تجدیدپذیر را در این بخش نشان­ می­دهد]۲[.
در سیستم­های خورشیدی، بادی، زمین­گرمایی و دریایی هزینه­ای برای سوخت پرداخت نمی­ شود. 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 بهره ­برداری 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 شده ­اند، ولی دو مدلی که تا به امروز نسبت به دیگر مدل­ها بیشتر به کار رفته­اند، مدل تک دیودیو دو دیودی می­باشند.
در این پایان ­نامه 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 می ­تواند 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[۸-۳]. دو روش اصلی برای مشخص کردن پارامترهای مجهول مسئله­ مدلسازی می ­تواند مورد استفاده قرار گیرد که عبارت­اند از: روش­های کلاسیک و الگوریتم­های فراابتکاری.
در مرجع  [۹]  از روش کمینه­سازی مربعات که در روش­های کلاسیک جای دارد به منظور برازش داده­ ها استفاده شده است و عملکرد روش­های گاوس- نیوتن و لونبرگ – مارکارد درشناسایی پارامترهای یک نمونه سلول خورشیدی واقعی مقایسه شده ­اند. نتایج بدست آمده نشان می­ دهند که روش کمینه 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 [۱۰] از الگوریتم بهینه­سازی زنبور عسل جهت شناسایی پارامترهای سلول فتوولتائیک استفاده شده است.
در مرجع [۱۱] 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 [۱۲] از الگوریتم تکامل تفاضلی برای پیدا کردن پارامترهای مدل تک دیود سلول فتوولتائیک استفاده شده است.
در مرجع [۱۳]  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 [۱۴] 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 مقاله­ های   [۲۰-۱۵ ]  استفاده شده است.
در مرجع[۲۶] چندین پارامتر از ماژول­های فتوولتائیک به نام جریان فوتو، جریان­های اشباع دیودها، ضرایب ایده­آل دیود، مقاومت سری و مقاومت موازی

مطلب دیگر :

https://urlscan.io/result/4e903ca7-0fcc-4ea5-b86c-fde2a5223b07/

 استخراج شده ­اند 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 [۲۱]، الگوریتم ژنتیک [۲۲] و سایر الگوریتم­ها [۲۳-۲۵] 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 پایان ­نامه 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. اهداف پایان ­نامه سلول­های خورشیدی یکی از مناسب­نرین منابع برای استفاده از انرژی­های تجدیدپذیر هستند. یکی از موضوعات اصلی مطالعات در این زمینه مسئله مدلسازی دقیق این سلول­ها می­باشد. مدلسازی دقیق سلول خورشیدی و به دست آوردن دقیق پارامترهای آن نقش بسزایی در شبیه­سازی، ارزیابی عملکرد طراحی، بهینه­سازی و کنترل دارد.