Modelo matemático de un sistema fotovoltaico para búsqueda del punto de máxima potencia
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Date
2024-08
Authors
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Publisher
Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC)
Abstract
The aim this research was to develop a mathematical model based on mixed integer linear programming (MILP), for identifying the maximum power point (MPP) in photovoltaic systems. The need getting the MPP, through simpler methods, such as mixed integer linear programming, due to the water resources scarcity in hydroelectric plants and failures by maintenance lack. For this purpose, it was used the Matlab program, specifically the Simulink tool to implement the mathematical model. It was got a database from NASA's POWER DATA ACCESS VIEWER to collect information about irradiance and temperature. Then, it was linearized the photovoltaic system voltage and current parameters, thus getting the delta variable (work relation), which was optimized to find the MPP. The performance from MILP algorithm was assessed, through the ISE performance index and compared with the conventional Perturb and Observe (P&O) algorithm. The results demonstrated, what the P&O algorithm presented a higher error, while the MILP algorithm turned out to be more efficient, it is shown, which mixed integer linear programming can be a viable alternative to find the MPP in photovoltaic systems. This research evinced, what is not needed a nin-depth knowledge about MPPT to develop effective methods, since the proposed MILP model achieved better results than the algorithms used by the scientific community. This simplified approach not only improved the efficiency from photovoltaic system, but also offered a practical solution in front to the renewable energy growing demand.
Description
El objetivo de esta investigación fue desarrollar un modelo matemático basado en programación lineal entera mixta (MILP) para identificar el punto de máxima potencia (MPP) en sistemas fotovoltaicos. La necesidad de obtener el MPP mediante métodos más simples, como la programación lineal entera mixta, debido a la escasez de recursos hídricos en las hidroeléctricas y fallas por la falta de mantenimiento. Para este propósito, se utilizó el programa Matlab, específicamente la herramienta Simulink, para implementar el modelo matemático. Se obtuvo una base de datos del POWER DATA ACCESS VIEWER de la NASA, para recoger información sobre irradiancia y temperatura. Luego, se linealizaron los parámetros de voltaje y corriente del sistema fotovoltaico, se obtiene así la variable delta (relación de trabajo), que se optimizó para encontrar el MPP. El desempeño del algoritmo MILP fue evaluado mediante el índice de rendimiento ISE y se comparó con el algoritmo convencional de Perturbar y Observar (P&O). Los resultados demostraron que el algoritmo P&O presentó un mayor error, mientras que el algoritmo MILP resultó ser más eficiente, Se muestra que la programación lineal entera mixta puede ser una alternativa viable para encontrar el MPP en sistemas fotovoltaicos. Esta investigación evidenció que no se necesita un conocimiento profundo sobre MPPT para desarrollar métodos efectivos, ya que el modelo MILP propuesto logró mejores resultados que los algoritmos utilizados por la comunidad científica. Este enfoque simplificado no solo mejoró la eficiencia del sistema fotovoltaico, sino que también ofreció una solución práctica frente a la creciente demanda de energía renovable.
Keywords
SISTEMAS FOTOVOLTAICOS, PROGRAMACIÓN LINEAL, ENTERA MIXTA (MILP), ALGORITMO PERTURBADOR Y OBSERVADOR (P&O), MÁXIMO PUNTO DE POTENCIA (MPP)
Citation
Moreta Crespo Esteban Santiago (2024); Modelo matemático de un sistema fotovoltaico para búsqueda del punto de máxima potencia UTC. Latacunga. 65p.