Fotovoltinių saulės energijos šaltinių elektroninės valdymo sistemos tyrimas ir tobulinimas

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamos fotovoltinių saulės energijos šaltinių didžiausios galios taško sekimo sistemos remiantis saulės spinduliuotės Lietuvoje tyrimais, sudaromi kompiuteriniai imitaciniai modeliai. Sudaromi imitaciniai debesų dangos ir saulės spinduliuotės modeliai, remiantis kuriais atliekami standartinių didžiausios galios taško sekimo algoritmų tyrimai. Pasiūlomas IncCond algoritmo patobulinimas taikant realiame laike apmokomus dirbtinių neuronų tinklus, pateikiami šio algoritmo tyrimų rezultatai. Disertaciją sudaro įvadas, keturi pagrindiniai skyriai, išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir priedai. Įvadiniame skyriuje pateikiama tiriamoji problema, darbo aktualumas, tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai, tyrimų objektas, darbo tikslas ir uždaviniai. Įvado pabaigoje pristatomi pranešimai konferencijose disertacijos tema bei pateikiama disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje pateikiama literatūros analizė, išanalizuojama fotoelektros iš saulės energijos gavybos raida Lietuvoje. Išnagrinėjus fotoelektros efektą, išskiriamos pagrindinės našumo problemos ir pabrėžiama didžiausios galios taško sekimo sistemų svarba. Atliekama standartinių tokio tipo sistemų analizė ir palyginimas. Nagrinėjami matematinės saulės spinduliuotės analizės pagrindai. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje aprašomas imitacinio saulės spinduliuotės modelio Lietuvoje sudarymas remiantis ribota statistine meteorologine informacija. Atliekama sudarytų modelių patikra, sudaromas imitacinis debesų dangos modelis, skirtas didžiausios galios taško sekimo algoritmų tyrimui. Skyriaus pabaigoje formuojamos išvados. Trečiajame skyriuje pristatomas fotovoltinės saulės jėgainės su didžiausios galios taško sekimu imitacinis modelis, nagrinėjama didžiausios galios taško sekimo sistemų našumo įvertinimo problematika, pasiūlomi analitiniai kriterijai našumui eksploatacijos sąlygomis įvertinti. Remiantis modeliu atliekama Inc-Cond algoritmo ir pasiūlytų kriterijų patikra. Skyriaus pabaigoje formuojamos išvados. Ketvirtajame skyriuje pasiūlomas didžiausios galios taško sekimo algoritmas taikant realiame laike apmokomus dirbtinių neuronų tinklus, atliekamas jo tyrimas esant dinamiškoms oro sąlygoms ir pateikiami tyrimo rezultatai. Disertacijos tema paskelbti penki moksliniai straipsniai recenzuojamuose mokslo žurnaluose. Du iš jų mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Thomson Reuters Web of Science duomenų bazę. Disertacijos tema perskaityti septyni pranešimai mokslinėse konferencijose.

Photovoltaic solar energy maximum power point tracking systems based on solar radiation research in Lithuania are analyzed in the dissertation. Computer simulation models are developed. Models for simulation of cloud cover and solar radiation, based on which the standard maximum power point tracking algorithms are researched. Improvements of IncCond algorithm by adopting online-learning artificial neural networks are offered and the results of research of proposed algorithm are presented. The dissertation consists of an introduction chapter, four main chapters, conclusions, bibliography, list of authors publications and appendixes. The introduction reveals the investigated problem, importance of the work, the methods of research as well as scientific novelty, practical significance of the results, defended propositions, the object of research, tasks and aims of this work. At the end of this chapter authors presentations in conferences are presented and the structure of dissertation is described. A literature review is provided in the first chapter, solar electricity production Lithuania is revised. After analysis of photovoltaic effect, key performance issues are highlighted and the importance of maximum power point tracking systems is shown. The analysis and comparison of standard systems of this type is carried out. Basics of mathematical analysis of solar radiation modeling are presented. The chapter ends with conclusions and revised dissertation challenges. The second chapter describes the development and verification of solar radiation model in Lithuania, based on limited statistical meteorological information. A model for simulation of cloud layer effects is developed for research of maximum power point tracking algorithms. At the end of the chapter conclusions are formed. The third chapters presents the development of the model for simulation of solar power plant with maximum power point tracking. Problems with performance evaluation of maximum power point tracking systems are revealed and analytic criteria are offered for on-site performance analysis. Using the model the verification of IncCond algorithm and proposed criteria is performed. At the end of the chapter conclusions are formed. In the fourth chapter maximum power point tracking algorithm with online learning artificial neural networks is offered, and the results of research of its operation during dynamic conditions are presented. The results of dissertation are published in five scientific articles in referred journals. Two of them in journals quoted in Thomson Reuters Web of Science databases. The results of the dissertation were presented in seven scientific conferences.