Solución de un modelo de arreglos fotovoltaicos serie-paralelo utilizando algoritmos de optimización global

Palabras clave: Arreglos Fotovoltaicos, Optimización Global, Serie-Paralelo, Sombreado Parcial

Resumen

Los modelos de arreglos fotovoltaicos (FV) en serie-paralelo (SP) se enfocan en el sistema de ecuaciones no lineales que represental comportamiento eléctrico del arreglo. La solución del sitemas de ecuaciones se puede plantear como un problema de optimización y resolverse con diferentes métodos; sin embargo, los modelos no formulan el problema de optimización y no evaluan diferentes algoritmos de optimización para su solución. Este artículo propone una solución, utilizando algoritmos de optimización global, del modelo matemático que describe el comportamiento eléctrico de un generador fotovoltaico en serie-paralelo, que opera bajo condiciones uniformes y de sombreados parciales. Dicho modelo se construye dividiendo el generador en cadenas y representando cada módulo en la cadena con el modelo de diodo-único. En consecuencia, para cada cadena se construye un sistema de ecuaciones no lineales aplicando las leyes de Kirchhoff, en donde las incógnitas son los voltajes de los módulos. La solución del sistema de ecuaciones no lineales resultante se plantea como un problema de optimización, donde la función objetivo se define como la suma del cuadrado de cada ecuación no lineal. Los valores mínimos y máximos de cada voltaje se definen a partir de la información de la hoja de datos de los módulos y de los diodos de derivación. Como ejemplo demostrativo, se seleccionaron arbitrariamente dos algoritmos bien conocidos para resolver este problema: Algoritmos Genéticos y Optimización por Enjambre de Partículas. Los resultados de simulación muestran que los dos algoritmos ambos algoritmos resuelven el problema de optimización y permiten la reproducción de las curvas características del generador. Adicionalmente, los resultados también indican que el problema de optimización se definió correctamente, lo cual abre la posibilidad de explorar otros algoritmos de optimización para reducir el tiempo de cómputo.

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Biografía del autor/a

Juan David Bastidas-Rodriguez, Universidad Nacional de Colombia

was born in Pasto, Nariño (Colombia) in 1985. He received the B.Sc degree in electronics from the Universidad del Valle, Cali, Colombia, in 2008, and the Ph.D. degree from the Universidad del Valle and the University of Salerno, Salerno, Italy, in 2014 and 2015, respectively.

 He was Assistant professor at Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia, from 2015 to 2018 and since 2019, he has been an Associate Professor at the Department of Electrical, Electronic and Computation Engineering with the Universidad Nacional de Colombia, Manizales, Colombia. His main research interests include modeling, control, sizing, and diagnosis of renewable energy systems.

Jorge Mario Cruz-Duarte, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Sede Monterrey

was born in Ocaña, Norte de Santander (Colombia) in 1990. He received the B.Sc. and M.Sc. degrees in electronics engineering from Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia, in 2012 and 2015, respectively, and the Ph.D. in electrical engineering from Universidad de Guanajuato, Salamanca, México, in 2018.

Since 2019, he is a Postdoctoral Fellow at the Grupo de Investigación con Enfoque Estratégico en Sistemas Inteligentes, at Tecnológico de Monterrey, Monterrey, México. His research interests include data science, optimization, mathematical methods, digital signal processing, thermodynamics, and fractional calculus.

Carlos Rodrigo Correa-Cely, Universidad Industrial de Santander

Universidad Industrial de Santander

Publicado
2020-03-30
Cómo citar
Bastidas-RodriguezJ., Cruz-DuarteJ., & Correa-CelyC. (2020). Solución de un modelo de arreglos fotovoltaicos serie-paralelo utilizando algoritmos de optimización global. Scientia Et Technica, 25(1), 14-22. https://doi.org/10.22517/23447214.22361
Sección
Eléctrica