Characterization of PV panel and global optimization of its model parameters using genetic algorithm - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Energy Conversion and Management Année : 2013

توصيف اللوحة الكهروضوئية والتحسين العالمي لمعلمات نموذجها باستخدام الخوارزمية الجينية.

Charakterisierung von PV-Modulen und globale Optimierung ihrer Modellparameter mithilfe eines genetischen Algorithmus

Characterization of PV panel and global optimization of its model parameters using genetic algorithm

Caracterización de panel fotovoltaico y optimización global de los parámetros de su modelo mediante algoritmo genético.

مشخصات پنل PV و بهینه سازی جهانی پارامترهای مدل آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک.

Caractérisation du panneau PV et optimisation globale de ses paramètres de modèle par algorithme génétique

Résumé

تتناول هذه الورقة تفاصيل تقنية النمذجة المحسنة للوحدة الكهروضوئية (PV)؛ الاستفادة من القدرة الأمثل للخوارزمية الجينية، مع حساب المعلمات المختلفة للوحدة الكهروضوئية من خلال هذا النهج. إن النمذجة الدقيقة لأي وحدة كهروضوئية يجب أن تعتمد على قيم هذه المعلمات، حيث أنها ضرورية في سياق أي دراسات إضافية تتعلق بالتطبيقات الكهروضوئية المختلفة. تعد المحاكاة والتحسين وتصميم الأنظمة الهجينة التي تتضمن الطاقة الكهروضوئية أمثلة على هذه التطبيقات. يمكن تحقيق التحسين العالمي للمعلمات وقابلية التطبيق على النطاق الكامل للإشعاع الشمسي ومجموعة واسعة من درجات الحرارة من خلال هذا النهج. يتم استخدام معلومات ورقة بيانات الشركة المصنعة كأساس لغرض تحسين المعلمة، مع صياغة دالة ملائمة للخطأ المطلق المتوسط؛ وطريقة تكرارية عددية تستخدم لحل علاقة الجهد والتيار للوحدة الكهروضوئية. يتم تقييم نتائج النماذج أحادية الصمام الثنائي والصمام الثنائي للتأكد من أي منها أكثر دقة. ويتم أيضًا تحليل حالات أخرى في هذه الورقة بغرض المقارنة. يتم استخدام بيئة Matlab-Simulink لمحاكاة تشغيل الوحدة الكهروضوئية، اعتمادًا على المعلمات المستخرجة. تتم مقارنة نتائج المحاكاة مع معلومات ورقة البيانات، والتي يتم الحصول عليها عن طريق التجربة من أجل التحقق من موثوقية النهج. تم اختبار ثلاثة أنواع من الوحدات الكهروضوئية، باستخدام تقنيات مختلفة، لغرض هذا التحقق من الصحة، وتؤكد النتائج دقة وموثوقية النهج الذي تم تطويره في هذه الدراسة. كما تم التحقق من فعالية النموذج الذي تم تطويره بواسطة هذا النهج للتنبؤ بأداء النظام الكهروضوئي في ظل ظروف التظليل الجزئي.
In diesem Artikel wird eine verbesserte Modellierungstechnik für ein Photovoltaikmodul (PV) detailliert beschrieben. Nutzung der Optimierungsfähigkeit eines genetischen Algorithmus, wobei verschiedene Parameter des PV-Moduls über diesen Ansatz berechnet werden. Die genaue Modellierung eines PV-Moduls hängt von den Werten dieser Parameter ab, da dies im Zusammenhang mit weiteren Studien zu verschiedenen PV-Anwendungen unerlässlich ist. Beispiele für diese Anwendungen sind Simulation, Optimierung und Entwurf von Hybridsystemen mit PV. Durch diesen Ansatz ist die globale Optimierung der Parameter und die Anwendbarkeit für den gesamten Bereich der Sonnenstrahlung und einen weiten Temperaturbereich erreichbar. Die Datenblattinformationen des Herstellers werden als Grundlage für die Parameteroptimierung verwendet, wobei eine durchschnittliche absolute Fehlerfitnessfunktion formuliert wird; und eine numerische iterative Methode zur Lösung der Spannungs-Strom-Beziehung des PV-Moduls. Die Ergebnisse von Ein-Dioden- und Zwei-Dioden-Modellen werden ausgewertet, um festzustellen, welche davon genauer sind. Zu Vergleichszwecken werden in diesem Artikel auch andere Fälle analysiert. Die Matlab-Simulink-Umgebung wird verwendet, um den Betrieb des PV-Moduls abhängig von den extrahierten Parametern zu simulieren. Die Ergebnisse der Simulation werden mit den durch Experimente gewonnenen Datenblattinformationen verglichen, um die Zuverlässigkeit des Ansatzes zu validieren. Für diese Validierung werden drei Arten von PV-Modulen getestet, die unterschiedliche Technologien verwenden. Die Ergebnisse bestätigen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des in dieser Studie entwickelten Ansatzes. Die Wirksamkeit des mit diesem Ansatz entwickelten Modells zur Vorhersage der Leistung der PV-Anlage unter Teilverschattungsbedingungen wurde ebenfalls validiert.
This paper details an improved modeling technique for a photovoltaic (PV) module; utilizing the optimization ability of a genetic algorithm, with different parameters of the PV module being computed via this approach. The accurate modeling of any PV module is incumbent upon the values of these parameters, as it is imperative in the context of any further studies concerning different PV applications. Simulation, optimization and the design of the hybrid systems that include PV are examples of these applications. The global optimization of the parameters and the applicability for the entire range of the solar radiation and a wide range of temperatures are achievable via this approach. The Manufacturer’s Data Sheet information is used as a basis for the purpose of parameter optimization, with an average absolute error fitness function formulated; and a numerical iterative method used to solve the voltage-current relation of the PV module. The results of single-diode and two-diode models are evaluated in order to ascertain which of them are more accurate. Other cases are also analyzed in this paper for the purpose of comparison. The Matlab–Simulink environment is used to simulate the operation of the PV module, depending on the extracted parameters. The results of the simulation are compared with the Data Sheet information, which is obtained via experimentation in order to validate the reliability of the approach. Three types of PV modules, using different technologies, are tested for the purpose of this validation, and the results confirm the accuracy and reliability of the approach developed in this study. The effectiveness of the model developed by this approach to predict the performance of the PV system under partial shading conditions was also validated.
Este artículo detalla una técnica de modelado mejorada para un módulo fotovoltaico (PV); utilizando la capacidad de optimización de un algoritmo genético, calculando diferentes parámetros del módulo fotovoltaico a través de este enfoque. El modelado preciso de cualquier módulo fotovoltaico depende de los valores de estos parámetros, ya que es imperativo en el contexto de cualquier estudio adicional sobre diferentes aplicaciones fotovoltaicas. La simulación, la optimización y el diseño de sistemas híbridos que incluyen fotovoltaica son ejemplos de estas aplicaciones. Mediante este enfoque se puede lograr la optimización global de los parámetros y la aplicabilidad para todo el rango de radiación solar y un amplio rango de temperaturas. La información de la Hoja de datos del fabricante se utiliza como base para la optimización de los parámetros, con una función de adecuación del error absoluto promedio formulada; y un método numérico iterativo utilizado para resolver la relación voltaje-corriente del módulo fotovoltaico. Se evalúan los resultados de los modelos de un solo diodo y de dos diodos para determinar cuáles de ellos son más precisos. En este artículo también se analizan otros casos con fines comparativos. El entorno Matlab-Simulink se utiliza para simular el funcionamiento del módulo fotovoltaico, en función de los parámetros extraídos. Los resultados de la simulación se comparan con la información de la Hoja de Datos, que se obtiene mediante experimentación para validar la confiabilidad del enfoque. Para esta validación se prueban tres tipos de módulos fotovoltaicos, utilizando diferentes tecnologías, y los resultados confirman la precisión y confiabilidad del enfoque desarrollado en este estudio. También se validó la eficacia del modelo desarrollado mediante este enfoque para predecir el rendimiento del sistema fotovoltaico en condiciones de sombra parcial.
این مقاله یک تکنیک مدل‌سازی بهبود یافته برای یک ماژول فتوولتائیک (PV) را شرح می‌دهد. با استفاده از توانایی بهینه سازی یک الگوریتم ژنتیک، با پارامترهای مختلف ماژول PV که از طریق این روش محاسبه می شود. مدل‌سازی دقیق هر ماژول PV به مقادیر این پارامترها بستگی دارد، زیرا در زمینه هر گونه مطالعات بیشتر در مورد کاربردهای مختلف PV ضروری است. شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و طراحی سیستم‌های هیبریدی که شامل PV می‌شوند نمونه‌هایی از این کاربردها هستند. بهینه سازی جهانی پارامترها و قابلیت کاربرد برای کل محدوده تابش خورشیدی و طیف گسترده ای از دماها از طریق این رویکرد قابل دستیابی است. اطلاعات برگه داده سازنده به عنوان مبنایی برای بهینه سازی پارامترها، با فرمول بندی تابع تناسب خطای مطلق متوسط، استفاده می شود. و یک روش تکراری عددی مورد استفاده برای حل رابطه ولتاژ-جریان ماژول PV. نتایج مدل‌های تک دیودی و دودیودی به منظور تعیین دقیق‌تر بودن کدام یک از آنها ارزیابی می‌شوند. موارد دیگر نیز در این مقاله به منظور مقایسه تحلیل شده است. محیط Matlab–Simulink برای شبیه سازی عملکرد ماژول PV بسته به پارامترهای استخراج شده استفاده می شود. نتایج شبیه‌سازی با اطلاعات برگه داده مقایسه می‌شود، که از طریق آزمایش به دست می‌آید تا قابلیت اطمینان رویکرد را تأیید کند. سه نوع ماژول PV، با استفاده از فن‌آوری‌های مختلف، برای این اعتبارسنجی آزمایش می‌شوند و نتایج صحت و قابلیت اطمینان رویکرد توسعه‌یافته در این مطالعه را تأیید می‌کنند. اثربخشی مدل توسعه‌یافته توسط این رویکرد برای پیش‌بینی عملکرد سیستم PV در شرایط سایه جزئی نیز تأیید شد.
Cet article détaille une technique de modélisation améliorée pour un module photovoltaïque (PV) ; en utilisant la capacité d'optimisation d'un algorithme génétique, différents paramètres du module photovoltaïque étant calculés via cette approche. La modélisation précise de tout module PV dépend des valeurs de ces paramètres, car cela est impératif dans le contexte de toute étude ultérieure concernant différentes applications PV. La simulation, l'optimisation et la conception de systèmes hybrides incluant le photovoltaïque sont des exemples de ces applications. L'optimisation globale des paramètres et l'applicabilité pour toute la gamme du rayonnement solaire et une large plage de températures sont réalisables grâce à cette approche. Les informations de la fiche technique du fabricant sont utilisées comme base à des fins d’optimisation des paramètres, avec une fonction d’aptitude à l’erreur absolue moyenne formulée ; et une méthode itérative numérique utilisée pour résoudre la relation tension-courant du module PV. Les résultats des modèles à une et deux diodes sont évalués afin de déterminer lesquels d'entre eux sont les plus précis. D’autres cas sont également analysés dans cet article à des fins de comparaison. L'environnement Matlab – Simulink est utilisé pour simuler le fonctionnement du module PV, en fonction des paramètres extraits. Les résultats de la simulation sont comparés aux informations de la fiche technique, obtenues par expérimentation afin de valider la fiabilité de l'approche. Trois types de modules PV, utilisant des technologies différentes, sont testés aux fins de cette validation, et les résultats confirment l'exactitude et la fiabilité de l'approche développée dans cette étude. L'efficacité du modèle développé par cette approche pour prédire les performances du système photovoltaïque dans des conditions d'ombrage partiel a également été validée.

Dates et versions

hal-04329895 , version 1 (07-12-2023)

Identifiants

Citer

M.S. Ismail, Mahmoud Moghavvemi, T.M.I. Mahlia. Characterization of PV panel and global optimization of its model parameters using genetic algorithm. Energy Conversion and Management, 2013, 73, pp.10-25. ⟨10.1016/j.enconman.2013.03.033⟩. ⟨hal-04329895⟩
3 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More