بهینه سازی پنل خورشیدی با الگوریتم های بهینه سازی مختلف با متلب

توضیحات

بهینه سازی پنل خورشیدی با الگوریتم های بهینه سازی مختلف با متلب

در این پروژه به بررسی سلول های خورشیدی و ابعاد مختلف آن خواهیم پرداخت. مدار معادل یک دستگاه سلول خورشیدی را یافته و به بررسی نتایج حاصل از مدل سازی آن می پردازیم. همچنین گوشه چشمی به نتایج حاصل از بهینه سازی توابع هدف می پردازیم. مسیله خود را به یک تابع هزینه تبدیل کرده و با معرفی الگوریتم های بهینه سازی مختلف سعی در حل این رابطه می نماییم.

با توجه به الگوریتم های موجود، سه الگوریتم آموزش، کلونی و لانه یاخته را مورد بررسی قرار میدهیم و به حل معادلات خود در فضای این سه الگوریتم می پردازیم.

با ورود پارامترهای دما و تابش در این الگوریتم ها می توانیم تاثیر و طبعیت هر یک را بررسی کرده و با نمودارهای مختلف آنها را مورد تحلیل قرار دهیم.

در این پروژه به بررسی سلول های خورشیدی و روش های مختلف بهینه سازی می پردازیم. هدف از این کار بررسی میزان تطبیق پذیری و بازدهی الگوریتم های فوق در کاربرد عملی یک پنل خورشیدی می باشد.

سیستم پنل خورشیدی به این صورت است که می‌تواند انرژی خورشید را دریافت کند و آن را به الکتریسیته تبدیل کند که برای مصرف‌های تجاری و مسکونی قابل استفاده باشد. سیستم‌های فتوولتائیک معمولاً شامل یک پانل و ماژول‌های صفحات خورشیدی، اینورتر، و گاهی اوقات یک باتری یا ردیاب خورشیدی و سیم‌کشی اتصالات نیز می‌باشد.

پانل خورشیدی به یک مدول فتوولتاییک اطلاق می‌شود یا یک پانل آب گرم خورشیدی، یا به یک مجموعه از مدول‌های PV خورشیدی که به لحاظ الکتریکی، روی یک ساختار تکیه گاهی نصب شده‌اند. یک مدل PV، بسته‌بندی شده است و به مجموعه‌ای از سلولهای خورشیدی وصل می‌شود. پانل‌های خورشیدی را می‌توان به عنوان مولفه‌ای از یک سیستم فتوولتاییک بزرگتر، برای تولید و ذخیره الکتریسیته در کاربردهای تجاری و مسکونی، استفاده کرد. هر مدول با یک توان خروجی DC، درجه‌بندی شده است که تحت شرایط تست استاندارد[1] عمل می‌کنند و نوعاً از ۳۲۰ – ۱۰۰ وات دامنه و تنوع دارند. راندمان یک مدول، مساحت مدول (با خروجی مشابه درجه‌بندی شده) را تعیین می‌کند – مدولی ۲۳۰ وات با راندمان ۸٪ دارای دو برابر مساحت یک مدول ۲۳۰ واتی با راندمان ۱۶ درصد است – تعداد اندکی از پانل‌های خورشیدی وجود دارند که راندمانشان  بیشتر از ۱۹ درصد باشد. یک مدول خورشیدی منفرد می‌تواند تنها به میزان محدودی توان تولید کند، اکثر تأسیسات حاوی مدول‌های چندگانه هستند. یک سیستم فتوولتاییک نوعاً شامل یک پانل یا آرایه‌ای از مدول‌های خورشیدی، یک مبدل و گاهی یک باهی یا تراکر خورشیدی و سیم پیچی درونی است.

سلول خورشیدی می تواند به صورت یک منبع جریان موازی با یک دیود مدل سازی شود.  در این مدار که معادلات آن در فصل اول قید میگردد میتوان معادله ای برای رابطه جریان بر حسب ولتاژ این سلول خورشیدی بدست آورد. حل این معادله به کمک روش های مختلف درون یابی و بهینه سازی قابل انجام است. روش های مختلفی برای این کار پیشنهاد شده اند. در این بین تعدادی از این روش ها در فصل دوم بررسی میگردد و چند نمونه از آنها در رابطه با سلول های خورشیدی با توجه به پارامترهای مختلف آنها بررسی می گردد.

منظور از بهينه سازي يک سامانه کمينه يا بيشينه کردن تابعي است که اين تابع معياري از عملکرد سامانه مي باشد. اين عمل در نهايت به بهبود کارايي سامانه مي انجامد. در طراحي آيروديناميکي اين تابع مي تواند ضريب برآ، ضريب پسا، نسبت ضريب برآ به ضريب پسا و يا تابع ديگري باشد. در گذشته طراحان براي طراحي آيروديناميکي بهينه نياز به ساخت مدل هاي بسياري براي تست در تونل باد داشتند تا بدين وسيله بتوانند عملکرد طراحي نهايي را تاييد کنند. توسعه ديناميک سيالات محاسباتي در چند دهه گذشته اين امکان را فراهم کرد که طراحان از طريق شبيه سازي عددي، طراحي ها را با سرعت بيشتري انجام دهند. با اين وجود، اين روش نيز شامل يک فرآيند سعي و خطا است و در بسياري از موارد به سامانه بهينه منجر نمي شود.

در فصل سوم به بررسی این بهینه سازهای مرتبط می پردازیم و تاثیر آن ها را در پارامترهای مربوط به دماهای مختلف بررسی می کنیم. این کار را برای زوایای تابش متعدد بررسی خواهیم نمود.

در نهایت در فصل چهارم به جمع بندی و نتیجه گیری از این کارها خواهیم پرداخت.

فهرست مطالب این پروژه:

• چکیده. 2
• فهرست مطالب… 3
• مقدمه. 8
• 1.فصل اول: سلول های خورشیدی.. 11
• 1.1.ساختار. 12
• 1.2.راندمان پنل های خورشیدی.. 13
• 1.3.انواع پنل های خورشیدی.. 14
• 1.3.1.پنل های مونو کریستال 14
• 1.3.2.پنل های پلی کریستال 15
• 1.3.3.سلول خورشیدی فیلم نازک GaAs : 15
• 1.3.4.سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون کریستالی.. 16
• 1.3.5.سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون لایه نازک غیر کریستالی (آمورف). 17
• 1.3.6.سلول های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی.. 17
• 1.3.7.سلول های خورشیدی حساس به رنگ (DSSC ). 17
• 1.3.8.سلول های خورشیدی پلیمری.. 18
• 1.3.9.سلول های خورشیدی مبتنی بر کریستال های مایع.. 19
• 1.3.10.سلول های خورشیدی مبتنی بر نقاط کوانتومی.. 19
• 1.4.روش های نصب پنل خورشیدی.. 21
• 1.4.1.پنل های ثابت    21
• 1.4.2.پنل های متغیر. 21
• 1.4.3.پنل های دنبال کننده خورشید. 21
• 1.4.4.مدول‌های خورشیدی هوشمند. 22
• 1.5.ملاحظات عملی پنل های خورشیدی.. 23
• 1.5.1. افتادن سایه بر روی پنل خورشیدی.. 23
• 1.5.2. ملاحضات دما و باد در پنل ها 23
• 1.6. مدار معادل سلول های خورشیدی.. 23

2. فصل دوم: روش های مختلف بهینه سازی 26

• 2.1. معرفی.. 27
• 2.2. بررسي روش‌هاي جستجو و بهينه‌سازي.. 29
• 2.2.1. روش‌هاي شمارشي30
• 2.2.2. روش‌هاي محاسباتي (جستجوي رياضي يا- Based Method Calculus). 30
• 2.2.3. روش‌هاي ابتكاري و فرا ابتکاری (جستجوي تصادفي). 31
• 2.3. مسائل بهينه‌سازي تركيبي (Optimization Problems Combinational). 32
• 2.3.1. روش حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي.. 33
• 2.3.2.آزاد‌سازي.. 34
• 2.3.3.تجزيه. 34
• 2.3.4.تكرار  35
• 2.3.5.روش توليد ستون  (Column Generation). 35
• 2.3.6.جستجوي بهبود يافته (Improving Search). 36
• 2.3.7.روش جستجوي همسايه ( NS= Neighbourhood Search). 36
• 2.4.روش‌هاي فرا ابتكاري (Metaheuristic) برگرفته از طبيعت… 37
• 2.4.1.مسأله فروشنده دوره‌گرد (Travelling Salesman Problem = TSP). 38
• 2.4.2. انواع روش‌هاي فرا ابتكاري برگرفته از طبيعت… 39
• 2.4.2.1 الگوريتم ژنتيك 39
• 2.4.2.2. آنيلينگ شبيه‌سازي شده 40
• 2.4.2.3. شبکه‌های عصبی.. 41
• 2.4.2.4. جستجوي ممنوع 43
• 2.4.2.5. سيستم مورچه (Ant System)44
• 2.5. بررسی برخی الگوریتم های بهینه سازی مناسب برای سلول های خورشیدی.. 45
• 2.5.1. الگوریتم جهش قورباغه ای (SFLA). 45
• 2.5.2. الگوریتم جستجوی فاخته (cuckoo). 49
• 2.5.3. الگوریتم آموزش و یادگیری (TLBO). 55
• 2.5.4. الگوریتم کلونی زنبور عسل (ABC). 57
• 2.5.5. الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات PSO.. 64
• 3.فصل سوم : الگوریتم های بهینه سازی مختلف در دماهای مختلف و تابش های مختلف       72
• 3.1. مدار معادل سلول خورشیدی.. 73
• 3.2. حل معادلات با استفاده از روش دمای ثابت… 77
• 3.3. بهینه سازی معادلات با استفاده از الگوریتم جستجوی فاخته. 78
• 3.4. بهینه سازی معادلات با استفاده از الگوریتم کلونی زنبور عسل 83
• 3.5. بهینه سازی معادلات با استفاده از الگوریتم آموزش و یادگیری.. 88
• فصل چهارم: نتیجه گیری و جمع بندی.. 93

بهینه سازی پنل خورشیدی با الگوریتم های بهینه سازی مختلف با متلب توسط کارشناسان گروه ۱.۲.۳ پروژه پیاده سازی گردیده و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.فایلهای پروژه به صورت کامل پس از خرید فایل بلافاصله در اختیار شما قرار خواهد گرفت.