1. Wprowadzenie Wytwarzanie energii fotowoltaicznej to technologia wykorzystująca energię słoneczną do zamiany energii świetlnej na energię elektryczną. W systemie fotowoltaicznym, aby uzyskać maksymalną moc wytwarzania energii, należy śledzić w czasie rzeczywistym zmianę natężenia promieniowania słonecznego i dostosowywać stan pracy modułu fotowoltaicznego do punktu mocy maksymalnej. W artykule przedstawiono zasadę i zastosowanie algorytmu śledzenia punktu mocy maksymalnej w elektrowniach fotowoltaicznych.
2. Zasada algorytmu śledzenia punktu maksymalnej mocy
W fotowoltaicznym systemie wytwarzania energii moc wyjściowa modułu fotowoltaicznego jest powiązana z jego punktem pracy. Punkt pracy zależy od napięcia i prądu elementu. Dlatego dostosowując stan pracy komponentu tak, aby działał w pobliżu punktu maksymalnej mocy, można osiągnąć maksymalną wydajność wytwarzania energii.
Algorytm śledzenia punktu mocy maksymalnej realizowany jest poprzez monitorowanie natężenia promieniowania słonecznego w czasie rzeczywistym i dostosowywanie stanu pracy modułu do wyniku monitorowania. Powszechnie stosowane algorytmy śledzenia punktu maksymalnej mocy są następujące:
2.1 Algorytm perturbacji i obserwacji (P&O) Algorytm
P&O jest prostym i szeroko stosowanym algorytmem śledzenia punktu maksymalnej mocy. Zasadą jest określenie maksymalnego punktu mocy poprzez ciągłe zakłócanie stanu pracy elementu, a następnie obserwację zmiany mocy.
Konkretne kroki są następujące:
1. Zainicjuj stan roboczy, w tym napięcie i prąd.
2. Zmierz aktualną moc.
3. Zwiększ lub zmniejsz wartość napięcia lub prądu i zmierz nową moc.
4. Porównaj starą i nową moc, jeśli nowa moc jest większa od starej, kontynuuj zwiększanie lub zmniejszanie wartości napięcia lub prądu; Jeśli nowa moc jest mniejsza niż stara, zmień kierunek i zmniejsz wielkość kroku.
5. Powtarzaj kroki 3 i 4 aż do osiągnięcia maksymalnego punktu mocy.
Algorytm P&O jest prosty i łatwy do wdrożenia, ale ponieważ opiera się na metodzie wyszukiwania lokalnego, łatwo jest go zakłócić przez hałas i cień.
2.2 Algorytm przyrostowej przewodności (INC) Algorytm
INC jest algorytmem śledzenia punktu maksymalnej mocy opartym na metodzie różnicowej. Zasadą jest osiągnięcie maksymalnego śledzenia punktu mocy poprzez dostosowanie stanu roboczego zgodnie z charakterystyką dopuszczalności komponentu.
Konkretne kroki są następujące:
1. Zainicjuj stan roboczy, w tym napięcie i prąd.
2. Zmierz aktualną moc wyjściową i rezystancję.
3. Dostosuj stan pracy w oparciu o porównanie dopuszczalności prądowej z dopuszczalnością poprzednią:
- W przypadku wzrostu dopuszczalności wzrasta wartość napięcia lub prądu;
- W przypadku zmniejszenia dopuszczalności zmniejsza się wartość napięcia lub prądu;
- Jeżeli dopuszczenie pozostaje niezmienione, należy zachować aktualny stan pracy.
4. Powtarzaj kroki 2 i 3, aż do osiągnięcia punktu maksymalnej mocy.
W porównaniu z algorytmem P&O, algorytm INC ma większą szybkość reakcji i lepszą stabilność, ale ma również pewną złożoność obliczeniową.
3. Zastosowanie algorytmu śledzenia punktu mocy maksymalnej
Algorytm śledzenia punktu maksymalnej mocy jest szeroko stosowany w fotowoltaicznych systemach wytwarzania energii w celu poprawy wydajności wytwarzania energii i zmniejszenia strat energii. Poniżej przedstawiono kilka przykładów algorytmu śledzenia punktu mocy maksymalnej w zastosowaniach praktycznych:
3.1 Elektrownia fotowoltaiczna
Elektrownie fotowoltaiczne są najpopularniejszym systemem wytwarzania energii fotowoltaicznej. W elektrowniach fotowoltaicznych, wykorzystując algorytm śledzenia punktu mocy maksymalnej, można w czasie rzeczywistym regulować stan pracy elementu tak, aby zawsze pracował w pobliżu punktu mocy maksymalnej. To nie tylko poprawia wydajność wytwarzania energii, ale także wydłuża żywotność podzespołów.
3.2 Fotowoltaiczne latarnie uliczne
Fotowoltaiczne lampy uliczne to rodzaj sprzętu wykorzystującego energię słoneczną do oświetlenia. Dzięki zastosowaniu algorytmu śledzenia punktu maksymalnej mocy możliwe jest zapewnienie, że fotowoltaiczne oświetlenie uliczne w przypadku zmian natężenia promieniowania słonecznego zawsze będzie pracować z maksymalną mocą, zapewniając w ten sposób dłuższy czas świecenia.
3.3 Ładowarka akumulatorów fotowoltaicznych
Ładowarka akumulatorów fotowoltaicznych to urządzenie wykorzystujące energię słoneczną do ładowania akumulatorów. Dzięki zastosowaniu algorytmu śledzenia punktu maksymalnej mocy, stan pracy ładowarki można regulować w czasie rzeczywistym tak, aby zawsze pracowała z maksymalną mocą, poprawiając tym samym efektywność ładowania.
4. Wniosek
Algorytm śledzenia maksymalnego punktu mocy wytwarzania energii fotowoltaicznej jest ważną technologią, która odgrywa kluczową rolę w systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej. W artykule przedstawiono dwa popularne algorytmy śledzenia punktu mocy maksymalnej: algorytm P&O i algorytm INC oraz przedstawiono ich zastosowania w różnych scenariuszach zastosowań.
Wraz z postępem technologii i rosnącym zapotrzebowaniem na energię odnawialną, algorytm śledzenia maksymalnego punktu mocy będzie jeszcze udoskonalany i optymalizowany. Ciągła poprawa dokładności i stabilności algorytmu umożliwia dalszą poprawę wydajności i niezawodności systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej.
