Published October 3, 2023
| Version v1
Publication
A matlab-based modelling to study and enhance the performance of photovoltaic panel configurations during partial shading conditions
Creators
- 1. University of Warwick
- 2. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
- 3. Qassim University
- 4. Université Moulay Ismail de Meknes
- 5. Université Mohammed VI Polytechnique
- 6. University of Central Asia
- 7. Siberian Federal University
- 8. Majmaah University
- 9. Diplomatic Academy of Vienna
Description
Introduction: The utilization of solar energy in large-scale photovoltaic arrays has gained immense popularity on a global scale. However, shadows in the array lead to significant reductions in power output and create multiple power peaks in the P-V characteristics. To address this issue, the Total Cross Tie (TCT) interconnection pattern is commonly employed to minimize mismatch loss. Additionally, physical relocation methods have proven effective in dispersing shadows. Method: In this context, the Magic Square View (MSV) offers a physical rearrangement of PV modules within a TCT scheme, effectively scattering shadows across the entire photovoltaic array. Results: Simulation results confirm the MSV efficacy in enhancing the PV array's output power under various Partial Shading Conditions (PSCs) patterns. Four PSCs patterns (Short and Wide, Long and Wide, Long and Narrow, and Short and Narrow) are considered and compared to the TCT and the recently validated Competence Square (CS) techniques. The MSV method is vital in improving the PV array's power output, especially when confronted with Long and Wide shading patterns. The outcomes demonstrate that adopting the MSV configuration leads to a substantial increase of 33.78% and 29.83% in power output for LW and SW shading patterns, respectively, compared to the TCT setup. Even under LN and SN shading patterns, there is a notable power enhancement, achieving a remarkable 25.15% increase for the LW shading pattern compared to the TCT, surpassing enhancements achieved by SuDoKu, DS, and CS methods, which improved by 20.5%, 18.2%, and 21.6%, respectively. Overall, the MSV configuration presents a promising solution for enhancing the performance of photovoltaic arrays under shading conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
المقدمة: اكتسب استخدام الطاقة الشمسية في المصفوفات الكهروضوئية واسعة النطاق شعبية هائلة على نطاق عالمي. ومع ذلك، فإن الظلال في المصفوفة تؤدي إلى انخفاضات كبيرة في خرج الطاقة وتخلق قمم طاقة متعددة في خصائص P - V. لمعالجة هذه المشكلة، يتم استخدام نمط الربط البيني الكلي (TCT) بشكل شائع لتقليل فقدان عدم التطابق. بالإضافة إلى ذلك، أثبتت طرق إعادة التوطين المادية فعاليتها في تشتيت الظلال. الطريقة: في هذا السياق، يوفر Magic Square View (MSV) إعادة ترتيب مادية للوحدات الكهروضوئية ضمن مخطط TCT، مما يؤدي إلى تشتيت الظلال بشكل فعال عبر المصفوفة الكهروضوئية بأكملها. النتائج: تؤكد نتائج المحاكاة فعالية MSV في تعزيز طاقة خرج المصفوفة الكهروضوئية في ظل أنماط التظليل الجزئي المختلفة (PSCs). يتم النظر في أربعة أنماط PSCS (قصيرة وواسعة وطويلة وواسعة وطويلة وضيقة وقصيرة وضيقة) ومقارنتها بـ TCT وتقنيات ساحة الكفاءة (CS) التي تم التحقق منها مؤخرًا. تعد طريقة MSV حيوية في تحسين خرج طاقة المصفوفة الكهروضوئية، خاصة عند مواجهة أنماط التظليل الطويلة والواسعة. تُظهر النتائج أن اعتماد تكوين MSV يؤدي إلى زيادة كبيرة بنسبة 33.78 ٪ و 29.83 ٪ في خرج الطاقة لأنماط تظليل LW و SW، على التوالي، مقارنة بإعداد TCT. حتى في ظل أنماط التظليل LN و SN، هناك تعزيز ملحوظ للطاقة، حيث حقق زيادة ملحوظة بنسبة 25.15 ٪ لنمط التظليل LW مقارنة بـ TCT، متجاوزًا التحسينات التي حققتها طرق SuDoKu و DS و CS، والتي تحسنت بنسبة 20.5 ٪ و 18.2 ٪ و 21.6 ٪ على التوالي. بشكل عام، يقدم تكوين MSV حلاً واعدًا لتعزيز أداء المصفوفات الكهروضوئية في ظل ظروف التظليل.Translated Description (French)
Introduction : L'utilisation de l'énergie solaire dans les réseaux photovoltaïques à grande échelle a acquis une immense popularité à l'échelle mondiale. Cependant, les ombres dans la matrice entraînent des réductions significatives de la puissance de sortie et créent de multiples pics de puissance dans les caractéristiques P-V. Pour résoudre ce problème, le modèle d'interconnexion Total Cross Tie (TCT) est couramment utilisé pour minimiser les pertes de discordance. De plus, les méthodes de relocalisation physique se sont avérées efficaces pour disperser les ombres. Méthode : Dans ce contexte, le Magic Square View (MSV) offre un réarrangement physique des modules photovoltaïques au sein d'un schéma TCT, diffusant efficacement les ombres sur l'ensemble du réseau photovoltaïque. Résultats : les résultats de la simulation confirment l'efficacité du MSV dans l'amélioration de la puissance de sortie du réseau photovoltaïque sous divers modèles de conditions d'ombrage partiel (PSC). Quatre modèles d'ESP (court et large, long et large, long et étroit, court et étroit) sont considérés et comparés au TCT et aux techniques Competence Square (CS) récemment validées. La méthode MSV est essentielle pour améliorer la puissance de sortie du réseau photovoltaïque, en particulier lorsqu'il est confronté à des motifs d'ombrage longs et larges. Les résultats démontrent que l'adoption de la configuration MSV entraîne une augmentation substantielle de 33,78 % et 29,83 % de la puissance de sortie pour les motifs d'ombrage LW et SW, respectivement, par rapport à la configuration TCT. Même sous les motifs d'ombrage LN et SN, il y a une amélioration notable de la puissance, réalisant une augmentation remarquable de 25,15 % pour le motif d'ombrage LW par rapport au TCT, surpassant les améliorations réalisées par les méthodes SuDoKu, DS et CS, qui se sont améliorées de 20,5 %, 18,2 % et 21,6 %, respectivement. Dans l'ensemble, la configuration MSV présente une solution prometteuse pour améliorer les performances des réseaux photovoltaïques dans des conditions d'ombrage.Translated Description (Spanish)
Introducción: La utilización de la energía solar en matrices fotovoltaicas a gran escala ha ganado una inmensa popularidad a escala mundial. Sin embargo, las sombras en la matriz conducen a reducciones significativas en la potencia de salida y crean múltiples picos de potencia en las características P-V. Para abordar este problema, el patrón de interconexión Total Cross Tie (TCT) se emplea comúnmente para minimizar la pérdida de desajuste. Además, los métodos de reubicación física han demostrado ser efectivos para dispersar las sombras. Método: En este contexto, Magic Square View (MSV) ofrece una reorganización física de los módulos fotovoltaicos dentro de un esquema TCT, dispersando eficazmente las sombras en toda la matriz fotovoltaica. Resultados: Los resultados de la simulación confirman la eficacia de MSV para mejorar la potencia de salida de la matriz fotovoltaica en varios patrones de condiciones de sombreado parcial (PSC). Se consideran cuatro patrones de PSC (corto y ancho, largo y ancho, largo y estrecho, y corto y estrecho) y se comparan con el TCT y las técnicas de Competence Square (CS) recientemente validadas. El método MSV es vital para mejorar la potencia de salida de la matriz fotovoltaica, especialmente cuando se enfrenta a patrones de sombreado largos y anchos. Los resultados demuestran que la adopción de la configuración MSV conduce a un aumento sustancial del 33,78% y el 29,83% en la potencia de salida para los patrones de sombreado LW y SW, respectivamente, en comparación con la configuración TCT. Incluso bajo los patrones de sombreado LN y SN, hay una notable mejora de potencia, logrando un notable aumento del 25,15% para el patrón de sombreado LW en comparación con el TCT, superando las mejoras logradas por los métodos SuDoKu, DS y CS, que mejoraron en un 20,5%, 18,2% y 21,6%, respectivamente. En general, la configuración MSV presenta una solución prometedora para mejorar el rendimiento de las matrices fotovoltaicas en condiciones de sombra.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نمذجة قائمة على matlab لدراسة وتعزيز أداء تكوينات الألواح الكهروضوئية أثناء ظروف التظليل الجزئي
- Translated title (French)
- Une modélisation basée sur matlab pour étudier et améliorer les performances des configurations de panneaux photovoltaïques dans des conditions d'ombrage partiel
- Translated title (Spanish)
- Un modelado basado en matlab para estudiar y mejorar el rendimiento de las configuraciones de paneles fotovoltaicos durante condiciones de sombreado parcial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387309644
- DOI
- 10.3389/fenrg.2023.1169172
References
- https://openalex.org/W1964594009
- https://openalex.org/W1968143871
- https://openalex.org/W1968810406
- https://openalex.org/W1970270014
- https://openalex.org/W1980037546
- https://openalex.org/W2023288597
- https://openalex.org/W2053748999
- https://openalex.org/W2078402176
- https://openalex.org/W2116142586
- https://openalex.org/W2223781416
- https://openalex.org/W2285037709
- https://openalex.org/W2336344909
- https://openalex.org/W2419098641
- https://openalex.org/W2532189163
- https://openalex.org/W2588541847
- https://openalex.org/W2765790448
- https://openalex.org/W2766301089
- https://openalex.org/W2780625196
- https://openalex.org/W2782597596
- https://openalex.org/W2794174267
- https://openalex.org/W2888848650
- https://openalex.org/W2892334825
- https://openalex.org/W2897099507
- https://openalex.org/W2903910482
- https://openalex.org/W2904370519
- https://openalex.org/W2914775635
- https://openalex.org/W2935797640
- https://openalex.org/W2962557459
- https://openalex.org/W2969324293
- https://openalex.org/W2970790949
- https://openalex.org/W3205339611
- https://openalex.org/W3209145623
- https://openalex.org/W4206107058
- https://openalex.org/W4214825287
- https://openalex.org/W4220849895
- https://openalex.org/W4281854963
- https://openalex.org/W4284972266
- https://openalex.org/W4285004909
- https://openalex.org/W4306755516
- https://openalex.org/W4307720476
- https://openalex.org/W4308205102
- https://openalex.org/W4311905519
- https://openalex.org/W4313414445
- https://openalex.org/W4362593190
- https://openalex.org/W4362722732
- https://openalex.org/W4375862470
- https://openalex.org/W4376112986
- https://openalex.org/W4382010704