شکل (۴-۱۹) منحنی توان خروجی MPPT، در روش ANFIS 91
شکل (۴-۲۰) منحنی جریان خروجی آرایه در روش ANFIS 92
شکل (۴-۲۱) منحنی دورهی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش ANFIS 92
در طول زمان ۹۴
شکل (۴-۲۳) میزان دمای متغیر در سطح سلول بر حسب درجه‌ی سلسیوس در طول زمان ۹۴
شکل (۴-۲۴) منحنی توان خروجی MPPT، در روش FLC 95
شکل (۴-۲۵) منحنی دورهی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش FLC 95
شکل (۴-۲۶) منحنی توان خروجی MPPT، در روش ANFIS 95
شکل (۴-۲۷) منحنی دورهی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش ANFIS 96
شکل (۴-۲۸) راندمان سیستم خورشیدی در روشFLC 96
شکل (۴-۲۹) راندمان سیستم خورشیدی در روشANFIS 97
شکل (۷-۱) نمودار I-V و P-V سلول خورشیدی ۱۰۴
شکل (۷-۲) مدل‌ساده شده و مشخصات I-V سلول خورشیدی ۱۰۴
شکل (۷-۳) مدل‌نمایی مختصرشده ۱۰۵
شکل (۷-۴) مدل‌نمایی ساده ۱۰۶
شکل (۷-۵) مدل‌نمایی دوبل ۱۰۷
شکل (۷-۶) مدل‌سازی به روش شبکه‌ی عصبی ۱۰۸
فهرست جداول
جدول (۱-۱) هزینه‌های سرمایه‌گذاری سیستم فتوولتائیک ۱۴
جدول (۳-۱) مقایسه معادله دوره کار مبدل SEPIC بهبود یافته با مبدل SEPIC ساده و بوست ۶۲
جدول (۳-۲) جدول قواعد فازی ۶۵
جدول (۴-۱) مقادیر پارامترهای مبدل پیشنهادی ۸۰
جدول (۷-۱) مقایسه‌ای بین انواع مدل‌های مداری معرفی شده برای سلول‌های خورشیدی ۱۰۸
-
فصل ۱: مقدمه
-
- مقدمه
-
محدودیت منابع سوختی فسیلی و احتمال اتمام ذخایر انرژی فسیلی، گرمایش زمین، آلودگی‌های زیست محیطی، بی‌ثباتی قیمت و همچنین نیاز روز افزون مراکز صنعتی و شهری به انرژی، مجامع بین الملل را به فکر جایگزین‌های مناسب انداخته است. انرژی هستهای، خورشیدی، زمین گرمایی، بادی و امواج اقیانوسی از این قبیل می‌باشند. قیمت نسبتا زیاد تبدیل انرژیهای تجدیدپذیر، عامل بازدارنده‌ای برای توسعه‌ی سامانه‌های متصل شبکه است و استفاده از این انرژی‌ها را به موقعیت هایی که استفاده از شبکه برق سراسری برق مقدور نبود، مانند مناطق دور افتاده محدود کرده بود. در طی سالهای گذشته تحقیقات و بررسی‌های فراوانی بر روی اتصال سامانه‌های تبدیل انرژیهای تجدیدپذیر به شبکه صورت گرفته است و پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شده است. انرژی خورشیدی در کنار انواع دیگر انرژیهای تجدیدپذیر و پاک دیگر به عنوان منبع اصلی انرژی تجدید پذیر مورد مطالعه‌ی گسترده قرار گرفته‌اند. انرژی خورشیدی به صورت جزئی و کلی بخش قابل توجهی از انرژی الکتریکی مورد نیاز شبکه‌های برقی را تامین می کنند. در شکل (۱-۱) انواع منابع انرژی به کار رفته برای تولید انرژی الکتریکی و نحوه‌ی اتصال آنها به شبکه دیده می‌شود.
قیمت نسبتا زیاد تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی بزرگترین دغدغه‌ی محققان در راه استفاده از این نوع انرژی بوده است و بزرگترین خصوصیت منفی به حساب می‌آید. در مقابل در دسترس بودن و قابلیت اطمینان بالای سیستم‌های فتوولتائیک خصوصیت مثبت آن به حساب می‌آید.
انواع منابع انرژی بکار رفته برای تولید انرژی الکتریکی و نحوه‌ی اتصال آنها به شبکه
در گذشته قیمت سلول خورشیدی اصلی‌ترین عامل تعیین کننده‌ی قیمت کل سامانه‌ی فتوولتائیک بوده است. هزینه ساخت بالا، تکنولوژی ساخت غیر پیشرفته و بازده پایین محصولات تولیدی، عوامل بازدارنده استفاده از این انرژی بوده است. در گذر زمان و پیشرفت تکنولوژی ساخت، شاهد کاهش قیمت‌ها و افزایش بهره‌وری در سیستم‌های خورشیدی هستیم. میزان و نرخ رشد استفاده از انرژی خورشیدی از بقیه‌ی انواع انرژیهای تجدیدپذیر کمتر است. سرمایه‌گذاری‌های صورت گرفته در زمینه‌ی فناوری خورشیدی و تولید انبوه سلول‌های فتوولتائیک منجر به کاهش قیمت تمام شده تولید یک کیلووات انرژی از آرایه‌های خورشیدی شده است. این کاهش قیمت، عامل مهمی در افزایش محبوبیت استفاده از انرژی خورشیدی به حساب می‌آید. اینورترهای فتوولتائیک متصل به شبکه روز به روز در حال توسعه در زمینه‌های صنعتی و آزمایشگاهی هستند و همانطور که در شکل (۱-۲) می‌بینید طبق پیش‌بینی موسسه‌ی بین المللی اروپا تا سال ۲۰۵۰ این انرژی بیشترین سهم در بازار انرژی را خواهد داشت.
پیش بینی درصد استفاده از انرژیهای مختلف تا سال ۲۰۵۰
-
-
-
- اهمیت رشد بهینه و دقیق سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه
-
-
در اروپا، از سال ۲۰۰۹ تاکنون، سیستم‌های فتوولتائیک ، در بین سه تکنولوژی برتر مورد استفاده، انتخاب شدند (شکل ۱-۳). در سال ۲۰۱۱، سیستم‌های فتوولتائیک نسبت به دو تکنولوژی گازی و باد با GW21.9 انرژی بیشتر مورد استفاده قرار گرفت و به شبکه متصل شد. مجموع ظرفیت نصب شده‌ی سیستم‌های فتوولتائیک در اروپا در پایان سال ۲۰۱۱ برابر با GW51.7 می‌باشد و انرژی مورد نیاز کافی برای ۱۵میلیون خانه در اروپا را فراهم می‌کند.
سیستم‌های فتوولتائیک ، سهم قابل توجهی از کل انرژی در اروپا را تولید می‌کند به طوری که ۲درصد از کل انرژی مصرفی و ۴درصد از بار پیک اروپا ناشی از این سیستم‌ها می‌باشد.
در پایان سال ۲۰۱۱، ایتالیا ۵درصد از کل تقاضای مشتریان و ۱۰ درصد بار پیک کشورش را از طریق سیستم‌های فتوولتائیک تولید کرد. به طور کلی در اروپا می‌توان گفت که حدود ۱۵ کشور ۱۰درصد از انرژی مورد نیاز خود را از سلول‌های خورشیدی تامین می‌کنند و در قسمتی از اسپانیا[۱] این عدد به ۱۸درصد نیز می‌رسد.
این رشد سریع سلول‌های خورشیدی باعث جذب تعداد بسیار زیاد و حیرت‌آور سرمایه گذار و خرده‌فروش شده است. اما در واقع در سالهای اخیر میزان توان خورشیدی مورد نیاز اروپا و میزان توسعه و رشد سیستم فتوولتائیک مورد سهل‌انگاری بوده است.
ظرفیت خالص اضافه شده در اروپا در سالهای(GW)2000تا۲۰۱۱
این گونه سهل‌انگاری‌ها و کمبود پیش‌بینی توان مورد نیاز خورشیدی از طرف اعضای مفاد انرژیهای نو روی ([۲]NREAPs) تاثیر گذاشته است. تا امروز شش نفر از اعضای اتحادیه برنامه‌ی ۲۰۲۰ خود را معین کرده‌اند و باقی اعضا باید تا سال ۲۰۱۵ این کار را انجام دهند. براساس محاسبات EPIA، توان مورد نیاز و استفاده تا سال ۲۰۲۰ بیش از دو برابر مقدار پیش‌بینی شده توسط NREAPs می‌باشد و در واقع حداقل حدود GW200 توان خورشیدی تا سال ۲۰۲۰ مورد نیاز می‌باشد که باید تامین شود.
این اختلالات بوجود آمده در پیش‌بینی‌ها باعث دور شدن از روند بهینه و یافتن میزان موثر توان سیستم خورشیدی پیش‌بینی در آینده می‌شود. به عنوان مثال، در آلمان در سال ۲۰۰۵برای سهولت عملکرد در سیستم توزیع هنگام بوجود آمدن شرایط بحرانی و قطع کانکتورهای شبکه و افزایش فرکانس، تصمیم بر کاهش این حد مرزی فرکانس از ۵۵۰ به ۲۵۰ هرتز شد. بر اساس این تصمیم، سیستم‌های فتوولتائیک نصب شده در مقدار مرزی خود باقی ماندند و حتی اجازه‌ی خروج از شبکه را داشتند با این فرض که روی سیستم هیچ‌گونه تاثیری ندارند، در حالیکه رشد سریع سیستم‌های فتوولتائیک در آلمان نشان داد که این تصمیم قابل اجرا نمی‌باشد و باعث رهایی و دور شدن از چند صد هزار سیستمی می‌شد که الان نصب شده‌اند.
در نتیجه، سیاست‌گذاری‌های مربوط به آینده باید به گونه‌ای باشد که هم استراتژی‌های کربن‌زدایی ارضا شود و هم به شبکه و قیود قابلیت اطمینان آن هیچ آسیبی وارد نشود. بنابراین برنامه‌ریز سیستم قدرت و سیاست‌گذار سیستم باید میزان دقیق سیستم فتوولتائیک مورد نیاز و بهینه را برای شرایط میان‌مدت و بلندمدت تعیین نماید. این اطلاعات و پیش‌بینی‌های دقیق به سرمایه گذارها کمک می‌کند تا در شرایط گذرا و کوتاه مدت بهترین تصمیم را اتخاذ نمایند.[۱]
