Document Type : Research Article
Authors
Imam Khomeini International University
Abstract
Keywords
نگرانیهای جامعه جهانی در رابطه با محیط زیست، باعث شده است استفاده از تولیدات پراکندهای که از منابع تولید انرژیهای نو استفاده میکنند به‌سرعت رو به افزایش برود؛ ولی ماهیت بیشتر انرژیهای نو، متغیر و پیش‌بینی‌نشده است که این به مانعی برای استفاده گستردهتر از انرژیهای نو تبدیل شده است. برای حل این مشکل از منابع ذخیره‌ساز انرژی استفاده میشود ]1-3[ که ماهیت پیش‌بینی‌نشده و متغیر انرژیهای نو را برطرف میکند. به همین علت در این مقاله در کنار سیستم سلول خورشیدی از یک سیستم ذخیره‌ساز انرژی (باتری) هم استفاده شده است.
این کار باعث میشود قابلیت اطمینان و پایداری منابع تولید بیشتر شوند. باتری و سلول خورشیدی در کنار هم این مزیت را دارند که سلول خورشیدی، انرژی مازاد بر مصرف تولیدشده را در باتری ذخیره کند و در ساعاتی که تابش نداریم، میتوان از انرژی ذخیره‌شده در باتری استفاده کرد. این عمل به پیکسایی شبکه و افزایش کارایی شبکه کمک میکند و حتی انرژی ذخیره‌شده در باتری میتواند جایگزین رزرو چرخان شبکه هم بشود. سیستمهای ترکیبی برای کارایی بهتر به کنترل‌کننده هم نیاز دارند. انواع مختلف کنترل‌کننده وجود دارد که در این مقاله از کنترل‌کننده پیشبین استفاده شده است. در پژوهش‌های مختلف از انواع سیستمهای ترکیبی و کنترل‌کنندههای مختلف استفاده شده است که ما در اینجا برخی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم. مرجع ]1[ عناصر مختلف یک سیستم ترکیبی (که دربردارندة دیزل ژنراتور و توربین بادی و باتری است) معرفی شده است. در مرجع ]2[ از یک سیستم ترکیبی (که دربردارندة دیزل ژنراتور و توربین بادی است) استفاده شده است. در این مقاله، از دیزل ژنراتور فقط برای اندازه‌گیری فرکانس استفاده شده است. در مرجع ]4[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت (که دربردارندة ژنراتور بادی و باتری است) استفاده شده است. در اینجا هدف کنترل‌کننده پیشبین، هموارکردن توان خروجی توربین بادی است. در مرجع ]5[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت (که دربردارندة توربین بادی، سلول خورشیدی و باتری و بار AC است) استفاده شده است. در این مقاله توربین بادی و سلول خورشیدی با معادلات غیرخطی شبیهسازی شده است. در مرجع ]6[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت (که دربردارندة سلول سوختی، باتری و ابر خازن است) استفاده شده است. در این مرجع سعی شده است با کنترل‌کننده پیشبین از تغییرات سریع و ناگهانیِ جریان جلوگیری شود تا عمر باتری به بیشترین مقدار خود برسد. در مرجع ]7[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت (که دربردارندة توربین بادی و باتری است) استفاده شده است. این کنترل‌کننده برای دو حالتِ وصل به شبکه و جدا از شبکه طراحی شده است. در مرجع ]8[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت (که دربردارندة دیزل ژنراتور، توربین بادی، سلول خورشیدی و باتری است) استفاده شده است. دراین مقاله از کنترل‌کننده پیشبین برای بهینه‌کردن تولیدِ توان توربین بادی با توجه به محدودیتهای اقتصادی استفاده شده است؛ برای مثال: حداقل‌کردن هزینه سوخت و حداقل‌کردن تغییرات خروجی دیزل ژنراتور و بیشینه‌کردن عمر باتری. در مرجع ]9[ از کنترل‌کننده پیشبین برای مدیریت توان برای وسایل نقلیه برقی مثل اتوبوسهای شهری استفاده شده است. وسایل نقلیه موتوری به علت تغییرات زیادی که در بار خود دارند احتیاج به کنترل‌کنندههایی دارند که بتوانند این تغییرات را کمینه کنند که در این مقاله از کنترل‌کننده پیشبین استفاده شده است. در مرجع ]10[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ذخیرهسازی انرژی (باتری) استفاده شده است. در این مقاله با کنترل‌کننده پیشبین، سعی شده است سیکل شارژ و دشارژ باتری، کنترلِ بهینه شود تا عمر باتری به بیشترین مقدار خود برسد. در مرجع ]11[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی سلول خورشیدی متصل به شبکه و باتری استفاده شده است. در این مقاله، پارامترهای اقتصادی برای کنترل سیستم مدّ نظر قرار گرفته است. در مرجع ]12[ از کنترل‌کننده پیشبین برای کنترل سیستم ترکیبی توربین بادی و باتری استفاده شده است. در این مقاله، هدفِ کنترل‌کننده، هموارکردن خروجی توربین بادی است. در سیستم کنترلی که در این مقاله استفاده شده است، پارامترهای اقتصادی و فنی با هم در نظر گرفته شدهاند. سلول خورشیدی استفاده‌شده در شبیهسازی، ماکزیمم توانkW380 را دارد و سیستم ذخیره‌ساز انرژی دو باتری مجزا دارد که یک باتری با ظرفیت زیاد، 1000kWh و باتری کوچک‌تر با ظرفیت 180kWh است. باتری کوچک‌تر به علت اضافه‌کردن خازن به آن، سرعت دینامیکی بالایی دارد. به همین دلیل برای هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی از آن استفاده شده است و درنهایت برای نشان‌دادن کارایی کنترل‌کننده پیشبین، سناریوهای مختلفی آزمایش شده است و همچنین نتایج کنترل‌کننده پیشبین با کنترل‌کننده PID مقایسه و نتایج ارائه شده است. ساختار کلی این مقاله به این صورت است: در بخش دوم، معادلات ریاضیِ عناصر سیستم قدرت و محدودیتهای سیستم ارائه شده است. در بخش سوم، اهداف کنترل‌کننده پیشبین توضیح داده شده و تابع هدف سیستم ارائه شده است. در بخش چهارم، استراتژی کنترل‌کننده پیشنهادی توضیح داده شده است. در بخش پنجم، پارامترهای سیستم شبیه‌سازی‌شده، ارائه شده است. در فصل ششم، نتایج ارائه شده است و در بخش هفتم نتیجه‌گیری شده است.
2- مدل دینامیکی سیستم و محدودیت‌ها
شماتیک کلی سیستم شبیهسازی شده به‌صورت شکل 1 است.
شکل(1): شماتیک کلی سیستم
2-1- آرایه‌های سلول خورشیدی
اساس کارکرد سلولهای خورشیدی ساده است. به این صورت که فتونهای خورشید با برخورد به نیمههادیهای موجود در این سلولها و با دادن انرژی خود به الکترونهای موجود در این نیمه‌هادیها باعث پرش این الکترونها به لایههای بالاتر میشوند که این امر موجب به‌وجودآمدن جریان الکتریکی میشود و به همین خاطر است که رابطه شدیدی بین شدت تابش خورشید و شدت جریان این نیمه‌هادیها وجود دارد. با توجه به توضیح اساس عملکرد سلولهای خورشیدی، این عملکرد شبیه به عملکرد دیودهای نیمه‌رسانا است، که میتوان به کمک این دیودها یک سلول خورشیدی را به‌صورت شکل(2) شبیهسازی کرد]13[.
شکل(2): مدار معادل سلول خورشیدی
|
(1) |
|
|
(2) |
|
|
(3) |
در آخر، جریان خروجی از سلول خورشیدی از رابطه (4) محاسبه میشود.
|
(4) |
|
E |
تابش خورشید |
|
Ipv |
جریان خروجی سلول |
|
Er |
تابش خورشیدمرجع |
|
T |
درجه حرارت سلولها |
|
Is |
جریان اشباع |
|
Iph |
EوT جریان ناشی از |
|
Vd |
ولتاژ دیود |
|
Id |
جریان دیود |
|
K |
ضریب بولتمن |
|
Rs |
مقدار معادل مقاومت سری |
|
Rsh |
مقاومت موازی |
|
q |
مقدار بار الکترون |
|
np |
تعداد سلولهای موازی |
|
ns |
تعداد سلولهای سری |
|
Tinit |
دمای اولیه سلولهای خورشیدی |
2-2- سیستم ذخیرهسازی انرژی (باتری)
سیستم ذخیرهسازی انرژی به دو قسمت مجزا تقسیم شده است: در قسمتی، باتری با ظرفیت بالا و سرعت کم، برای انتقال انرژی و قسمت دیگر، باتری با ظرفیت کم و سرعت بالا که برای هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی استفاده شده است. باتری بزرگ‌تر میتواند انرژی را در خود ذخیره کند و در ساعاتی که قیمت انرژی بالاست به شبکه بفروشد و یا در مواقعی که مشکلی در شبکه به وجود آمده است و شبکه نمیتواند انرژی مصرفی را تأمین کند به شبکه کمک کند. از باتری کوچک هم، برای هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی استفاده شده است. محدودیت شارژ و دشارژ برای باتریهای استفاده‌شده در سیستم شبیهسازی به شرح زیر است]14[.
|
(5) |
معادله 5 باید برای هر کدام از باتریها در نظر گرفته شود نرخ دشارژ باتری، نرخ شارژ باتری، توان ورودی به باتری است. معادله حالت مربوط به باتریها:
|
(6) |
توان ورودی به باتری در زمان t است. واعدادی بین [0,1] هستند که ضرایب ذخیرهسازی و شارژ باتری هستند. در رابطه (6) مقدار qBES(t) باید در محدوده تعریف‌شده برای باتری باشد.
|
(7) |
و مقادیری بین[0,1] هستند.
2-3- اتصال به شبکه
باتری و سلول خورشیدی و شبکه هر سه در نقطه مشترکی به هم متصل شدهاند که در این نقطه مشترک همواره باید رابطه (8) برقرار باشد:
|
(8) |
Pgrid(t) توان محاسبه‌شده در نقطه مشترک در زمان t است. که باید در بازة مشخص‌شده باشد که این بازه را ظرفیت خطوط انتقال مشخص میکنند. مقدار این محدودیت در رابطه (9) نشان داده شده است و منظور از ترم در معادله 8 ماتریسی 2×1 است که برای جمع‌کردن توانهای مربوط به هردو باتری استفاده شده است.
|
(9) |
3- اهداف کنترل‌کننده پیشنهادی
سیستم کنترلی استفاده‌شده در این مقاله دو هدف دارد. هدف اولیه، هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی و مدیریتتوان، و هدف دومِ سیستم کنترلی، حداقل‌کردن سیکل شارژ و دشارژ باتری به‌منظور بیشینه‌کردن عمر باتری است. تابع هزینه کلی سیستم به شرح زیر است:
|
(10) |
علامت ^ بالای پارامترها نشاندهنده مقادیر پیش‌بینی‌شدة کنترل‌کننده است. ترم اول معادله بالا نشاندهنده سود به‌دست‌آمده از فروش انرژی به شبکه است. ازآنجاکه تابع استفاده‌شده، تابع هزینه است و سعی در مینیمم کردن آن است، پس برای اینکه سود حاصل از فروش انرژی به شبکه ماکزیمم شود، باید این عبارت با علامت منفی در تابع هزینه قرار گیرد که درواقع سود حاصل از فروش انرژی بیشینه شود. ترم اول رابطه (10) را میتوان به‌صورت رابطه (11) بیان کرد.
|
(11) |
C(t)قیمت لحظهای انرژی و انرژی انتقال‌یافته از طرف سلول خورشیدی و باتری به شبکه است. ترم دوم معادله تابع هزینه است که برای حداقل‌کردن نوسانات توان خروجی سلول خورشیدی است. این ترم، شامل مینیمم‌کردن سه بخش میشود: ماکزیمم تغییرات، شیب و انحنای توان خروجی.
|
(12) |
وو ضرایب وزن‌دهی هستند. ترم سوم تابع هزینهمربوط به حداقل‌کردن سیکل شارژ و دشارژ مربوط به باتریها است که میتوان به‌صورت رابطه (13) بیان کرد.
البته رابطه (13) باید برای هردو باتری نوشته شود. ضریب وزن‌دهی است.
|
(13) |
4- استراتژی کنترل‌کننده پیشنهادی
استراتژی کنترل‌کننده پیشنهادی در این مقاله به اینگونه است که براساس اطلاعات موجود در زمان T، (برای مثال اطلاعات مربوط به پارامترهای مختلف سیستم قدرت نظیر کانورترها و محدودیتهای خطوط انتقال و سیگنال قیمت و...) با توجه به معادله حالت سیستم مقادیر مجهول را پیش‌بینی میکند و براساس پیش‌بینیها، تابع هدف را مینیمم میکند و انرژی بهینهای که در هر باتری باید باشد را به دست میآورد]15-18[.
کنترل‌کننده پیشبین، باید تابع هزینه به‌دست‌آمده از بخش اهداف را در هر پله زمانی و با توجه به محدودیتهای مدّ نظر مینیمم‌سازی کند و این به شرح زیر است:
با توجه به:
|
(14) |
|
|
(15) |
|
|
(16) |
|
|
(17) |
|
|
(18) |
|
|
(19) |
|
|
(20) |
منظور از زیروند + و – در معادلات بالا به شرح زیر است.
|
(21) |
علامت^ در معادلات مذکور نشاندهنده متغیرهای پیش‌بینی‌شده است. عبارت 20 برای این اضافه شده است که در آخر هر پله زمانی، احیاناً انرژی داخل باتری، خالی نشود؛ یعنی در آخر هر پله زمانی، انرژی داخل باتری بزرگ‌تر یا مساوی qfinalشود که این مقدار برابر با 0/2 Qcap است. در این مقاله سعی شده است که کارایی کنترل‌کننده پیشبین در کنترل‌کردن سیستم ترکیبی قدرت نشان داده شود؛ به همین دلیل برای معرفی دینامیک سیستم از معادلات پیچیده استفاده نشده است. کنترل‌کننده پیشبین بدون سعی و خطا و به‌طور مستقیم مسئله را حل کرده است؛ برای همین از سرعت بالایی برخوردار است. از مزیتهای دیگرِ کنترل‌کننده پیشبین این است که تنها به اطلاعات محلی احتیاج دارد و نیازی به داشتن اطلاعات از کل سیستم ندارد.
5- پارامترهای سیستم شبیهسازی شده
ساختار کلی سیستم شبیه‌سازی‌شده در متلب به‌صورت شکل (3) است. برای نگه‌داشتن سلولهای خورشیدی استفاده‌شده در ماکزیمم توان، همانطور که در شکل (4) نشان داده شده است از کنترل‌کننده اغتشاش و مشاهده استفاده شده است. سیستم کنترل‌کننده اغتشاش و مشاهده با تغییر سیکل وظیفه، سعی در نگه‌داشتن نقطه کار سلول خورشیدی در ماکزیمم مکان خود را دارد. شکل (5) مدل تابش استفاده‌شده برای شبیهسازی را نشان میدهد.
شکل(5): نمودار تابش
تغییرات سیکل وظیفه به‌صورت شکل (6) است.
شکل (6): تغییرات سیکل وظیفه
و پالس ایجادشده برای کنترل مبدل DC/DC که با توجه به سیکل وظیفه ساخته شده به‌صورت شکل (7) است.
شکل(7): پالس اعمالی به مبدلDC/DC
در این مقاله سیستم فتوولتاییک دارای توان 380kW در ماکزیمم تابش است. باتریهای استفاده‌شده در سیستم شبیهسازی شده دارای توانهای 500kW و 250kW هستند و ظرفیت 1000kWhو 180kWhهستند. نرخ شارژ و دشارژ هر باتریوبرابر در نظر گرفته شده است. ضریب ذخیرهسازی برای هر دو باتری، یک در نظر گرفته شده است. و مقدار اولیه انرژی داخل هر باتری برابر با 50% انرژی اولیه نامی هر باتری در نظر گرفته شده است. مشخصات کامل باتریها در جدول (1) آمده است. تفاوت اساسی بین دو باتری در سرعت انتقال انرژی به علت تفاوت در تکنولوژی ساخت است؛ البته این تفاوت باعث بالاتررفتن هزینه تمام‌شده باتری هم میشود. در نقطه اتصال سلول خورشیدی و باتری به شبکه خط انتقال داری محدودیت است؛ یعنی خط انتقال، توانایی انتقال مقدار مشخصی از انرژی را دارد که در شبیهسازی در نظر گرفته شده است.
6- نتایج
برای نشان‌دادن تواناییهای کنترل‌کننده پیشنهادی در کنترل سیستم ترکیبی سلول خورشیدی و باتری در این بخش، نتایج حاصل از شبیهسازی سیستم در متلب ارائه شده است. برای بررسی بهتر عملکرد کنترل‌کننده پیشبین، سناریوهای مختلفی از لحاظ استراتژی کنترلی بررسی شده است. برای مقایسه سود حاصل از فروش انرژی به شبکه، میتوان سطح زیر نمودار را از رابطه (22) حساب کرد]13[:
|
(22) |
مهمترین وظیفه کنترل‌کننده، هموارسازی توان خروجی سیستم سلول خورشیدی است. معیار مناسبی که بتوان عملکرد کنترل‌کننده را در این زمینه بررسی کرد در رابطه (23) ارائه شده است.
|
(23) |
شکل (3): سیستم شبیهسازی شده در متلب
جدول(1): مشخصات باتریهای مورد استفاده در شبیهسازی
|
مقدار |
توضیح |
پارامتر |
|
500kW |
ماکزیمم و مینیمم نرخ شارژ ودشارژ باتری بزرگ |
|
|
250kW |
ماکزیمم و مینیمم نرخ شارژ ودشارژ باتری کوچک |
|
|
1000kWh |
ظرفیت نامی باتری بزرگ |
|
|
180kWh |
ظرفیت نامی باتری کوچک |
|
|
7/0 |
ضریب شارژ باتری بزرگ |
|
|
59/0 |
ضریب شارژ باتری کوچک |
|
|
1 |
ضریب ذخیرهسازی باتری بزرگ |
|
|
1 |
ضریب ذخیرهسازی باتری کوچک |
|
|
1 |
ضریب دشارژ باتری بزرگ |
|
|
1 |
ضریب دشارژ باتری کوچک |
شکل(4): سیستم تعقیب‌کننده ماکزیمم توان سلول خورشیدی
سناریوی 1
در این حالت، سلول خورشیدی بدون باتری و بدون هیچ کنترل‌کنندهای به شبکه وصل است. نتایج حاصل از شبیهسازی سیستم در این حالت، در شکل (8) آورده شده است. مقادیر معیارهای عملکرد در این حالت به شرح زیر است.
|
(24) |
|||
|
(25) |
|||
شکل(8): نمودار هزینه، توان خروجی شبکه، توان تولیدی سلول خورشیدی مربوط به سناریوی اول
سناریوی 2
در این حالت، در تابع هدف کنترلی، تنها هدف، هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی است. نتایج حاصل از شبیهسازی سیستم در این حالت، در شکل (9) آورده شده است. مقادیر معیارهای عملکرد در این حالت به شرح زیر است.
|
(26) |
|
|
(27) |
شکل (9): نمودار هزینه، توان خروجی شبکه، توان تولیدی سلول خورشیدی مربوط به سناریوی دوم
سناریوی 3
در این حالت، هدف سیستم کنترل‌کننده، بیشینه‌سازی سود حاصل از فروش انرژی به شبکه است. نتایج حاصل از شبیهسازی در این حالت، در شکل (10) آورده شده است. مقادیر معیارهای عملکرد در این حالت به شرح زیر است.
|
(28) |
|
|
(29) |
شکل (10): نمودار هزینه، توان خروجی شبکه، توان تولیدی سلول خورشیدی مربوط به سناریوی سوم
سناریوی 4
در این حالت، اهداف سناریوهای 2 و 3 را این بار با هم در نظر گرفتیم؛ یعنی هدف کنترل‌کننده در این حالت هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی و ماکزیمم‌سازی سود حاصل از فروش انرژی به شبکه است. نتایج حاصل از شبیهسازی سیستم در این حالت، در شکل (11) آورده شده است. مقادیر معیارهای عملکرد در این حالت به شرح زیر است.
|
(30) |
|||
|
(31) |
|
||
شکل(11): نمودار هزینه، توان خروجی شبکه، توان تولیدی سلول خورشیدی مربوط به سناریوی چهارم
سناریوی 5
در این حالت، اهداف کنترلی، دربردارندة هموارسازی و ماکزیمم‌سازی سود حاصل از فروش انرژی به شبکه و مینیمم‌سازی سیکل شارژ و دشارژ باتری است. نتایج حاصل از شبیهسازی سیستم در این حالت، در شکل (12) آورده شده است. مقادیر معیارهای عملکرد در این حالت به شرح زیر است.
|
(32) |
شکل(12): نمودار هزینه، توان خروجی شبکه، توان تولیدی سلول خورشیدی مربوط به سناریوی پنجم
سناریوی 6
در این حالت، اهداف کنترلی، دربردارندة هموارسازی و ماکزیمم‌سازی سود حاصل از فروش انرژی به شبکه و مینیمم‌سازی سیکل شارژ و دشارژ باتریها است؛ ولی تفاوتی که با سناریوی 5 دارد، این است که دیگر وزن این فاکتورها یکسان نیست. الگوریتم بهینه‌سازی ذرات که قسمتی از روند حل آن در شکل (13) آورده شده است، حالت بهینه این ضرایب را به دست آورده است. با تعداد 3000 تکرار، مقدار بهینه ضرایب به دست آمد و ضرایب بهینه به این صورت است:
|
(33) |
|
||
|
(34) |
|||
درواقع، تابع هزینه سیستم با وزنهای به‌دست‌آمده از الگوریتم بهینه‌سازی ذرات به‌صورت رابطه (35) میشود.
|
(35) |
نتایج حاصل از شبیهسازی سیستم در این حالت، در شکل (14) آورده شده است.
شکل(13): نمودار همگرایی الگوریتم PSO
|
(36) |
|
|
(37) |
مقادیر معیارهای عملکرد در این حالت به شرح زیر است:
شکل(14): نمودار هزینه، توان خروجی شبکه، توان تولیدی سلول خورشیدی مربوط به سناریوی ششم
جدول (2) مقایسه بین نتایج سناریوهای مختلف را نشان میدهد.
جدول(2): مقایسه نتایج سناریوهای مختلف
|
φsmooth |
φshift |
سناریو(هدف سناریو) |
|
1 |
9/6446499 |
سناریوی اول |
|
3043/0 |
9/6708597 |
سناریوی دوم |
|
3860/1 |
10688832 |
سناریوی سوم |
|
6253/0 |
8358515 |
سناریوی چهارم |
|
6668/0 |
8053911 |
سناریوی پنجم |
|
6349/0 |
8188751 |
سناریوی ششم |
برای نشان‌دادن مزیتهای کنترل‌کننده پیشنهادی، نتایج شبیهسازی سیستم با کنترل‌کننده پیشبین با نتایج به‌دست‌آمده با کنترل‌کننده PID مقایسه شده است (ضرایب بهینه کنترل‌کننده PID با روش زیگلر نیکولس به دست آمده است که مقادیر آن در جدول (3) آورده شده است). شکل (15) بیانگر نتایج کنترل‌کننده پیشبین و شکل (16) بیانگر نتایج کنترل‌کننده PID از لحاظ درصد شارژ و دشارژ باتریها هستند. در نمودارهای شکل (15) و (16)، نمودار قرمز برای باتری با ظرفیت کم و سرعت پاسخ بالا است و نمودار آبی برای باتری با ظرفیت بالا و سرعت پایین است.
جدول (3): ضرایب بهینه کنترل‌کننده PID
|
ضریب تناسبی |
ضریب انتگرالی |
ضریب مشتق گیر |
|
Kp=42/39 |
Ti=077/3 |
Td=7692/0 |
شکل(15): نمودار درصد شارژ باتریها با کنترل‌کننده پیشنهادی (نمودار قرمز مربوط به باتری کوچک و نمودار آبی مربوط به باتری بزرگ است).
شکل(16): نمودار درصد شارژ باتریها با کنترل‌کننده PID (نمودار قرمز مربوط به باتری کوچک و نمودار آبی مربوط به باتری بزرگ است).
برای مقایسه عملکرد کنترل‌کنندهها در قسمت باتری میتوان گفت که همه بر این موضع توافق دارند که عمر باتری به تعداد سیکل شارژ و دشارژ آن بسیار وابسته است. پس معیار مناسبی که برای مقایسه عملکرد باتری میتوان استفاده کرد، سطح زیر منحنی است:
|
(38) |
جدول(4): مقایسه کنترل‌کننده PID با پیشبین
|
PID |
MPC |
کنترلر |
|
0429/1154 |
4863/754 |
φcyc |
7- نتیجه‌گیری
در این مقاله، روشی جدید برای کنترل سیستم ترکیبی سلول خورشیدی و باتری متصل به شبکه الکتریکی با کنترل‌کننده پیشبین به‌منظور بهبود پاسخ دینامیکی و پارامترهای بهره‌برداری پیشنهاد شد که در آن، پارامترهای اقتصادی و فنی، هم‌زمان با هم در نظر گرفته شده است؛ همچنین نشان داده شده است که کنترل‌کننده پیشنهادی بدون نیاز به داشتن اطلاعات از کل سیستم قدرت و تنها با داشتن اطلاعات محلی، قادر به کنترل سیستم قدرت است. همچنین در این مقاله برای به‌دست‌آوردن نتایج بهینه از کنترل‌کننده پیشنهادی، ابتدا ضرایب وزنی تابعِ هدف به‌وسیلة الگوریتم بهینه‌سازی ذرات به دست آمده است که تاکنون اینگونه مطرح نشده است. درنهایت، نتایج شبیهسازی و مقایسه آن‌ها، بر کارایی کنترل‌کننده پیشنهادی گواهی میدهد.
)