Fotovoltaik sistemlerde kısmi gölgelenme koşullarında maksimum güç takibi

Abstract

Fosil yakıtların küresel ısınmaya etkileri ve gün geçtikçe miktarlarının azalmasından dolayı bu yakıtlardan elektrik enerjisi üretimi yerini yenilenebilir enerji kaynaklarına bırakmaktadır. Bu sebeple geçmişte uygulama maliyeti açısından çok tercih edilmeyen güneş enerjisinin diğer bir deyişle fotovoltaik (FV) sistemlerin teknolojinin gelişmesiyle maliyetleri azaltılmış bu sayede kullanımı artmıştır. FV sistemlerden elde edilebilecek maksimum güç değeri, sıcaklık, güneş ışığı ve kısmi gölgeleme gibi çevresel koşullara bağlı olarak sürekli değişebilir. Özellikle kısmi gölgelenme durumlarında FV sistemin maksimum güç noktasında çalışabilmesi yani sistemden mümkün olan maksimum güç değerini çekebilmek için doğru akım-doğru akım (DA-DA) dönüştürücüleri ve maksimum güç noktası takibi (MGNT) algoritmalarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada seri bağlı 3 modülden oluşan FV dizisinde yükseltici tip DA-DA dönüştürücü ve MGNT algoritması kullanılarak iki farklı kısmi gölgelenmeli senaryo için benzetim çalışmaları yapılmıştır. Benzetim çalışmalarında parçacık sürü optimizasyonu, guguk kuşu optimizasyonu, yarasa optimizasyonu, ateş böceği optimizasyonu ve değiştir ve gözle tekniklerinin MGNT algoritması olarak uygulanmasıyla elde edilen sistem çıkış güçleri karşılaştırılmıştır. İncelenen senaryolarda ateş böceği optimizasyon algoritmasının maksimum güç noktasına daha hızlı ulaştığı ve benzetim periyotları sonunda ortalama gücün en fazla olduğu algoritmanın ateş böceği optimizasyon yöntemiyle elde edildiği görülmüştür.

Due to the effects of fossil fuels on global warming and the decrease in their amount day by day, the production of electrical energy from these fuels is replaced by renewable energy sources. For this reason, the costs of solar energy, in other words photovoltaic (PV) systems, which were not preferred in terms of application costs in the past, have been reduced with the development of technology and thus their use has increased. The maximum power value that can be obtained from PV systems can vary continuously depending on environmental conditions such as temperature, solar irradiation and partial shading conditions. Especially in cases of partial shading, direct current-direct current (DC-DC) converters and maximum power point tracking (MPPT) algorithms are required in order to operate the PV system at the maximum power point, that is, to extract the maximum possible power value from the system. In this study, simulation studies have been carried out for two different partial shading scenarios using the boost type DC-DC converter and MPPT algorithm in a PV array consisting of 3 panels connected in series. In simulation studies, system output power obtained by the application of particle swarm optimization, cuckoo optimization, bat optimization, firefly optimization and perturb and observe techniques as MPPT algorithm has been compared. In the scenarios examined, it has been observed that the firefly optimization algorithm reached the maximum power point faster and the firefly optimization method has obtained the highest average power at the end of the simulation periods.