Estimação de parâmetros de módulos fotovoltaicos utilizando métodos de otimização baseado em metaheurística

Abstract

O presente trabalho é justificado pelo aumento crescente nos últimos anos das aplicações e projetos de geração de energia elétrica através de sistemas fotovoltaicos. Para o estudo desses sistemas, é de fundamental importância o conhecimento e análise das características físicas, elétricas e princípio de funcionamento de células/módulos fotovoltaicos, de modo a identificar os parâmetros que influenciam a eficiência do processo de conversão de energia. Nesse cenário, o desenvolvimento de pesquisas vem sendo realizadas para definição de modelos matemáticos precisos para células e/ou módulos, visto que esses modelos possuem um papel fundamental na avaliação de desempenho e são usados para diversas finalidades como, por exemplo, para realizar previsões de geração de energia elétrica produzida a partir de arranjos fotovoltaicos, nas simulações de arranjos fotovoltaicos sob diferentes condições climáticas, na qualidade do dispositivo durante a fabricação, no projeto e otimização de técnicas de Seguimento de Ponto de Máxima Potência (Maximum Power Point Tracking – MPPT). A modelagem matemática e a representação através de circuitos elétricos das células fotovoltaicas são ferramentas bastante úteis para o cálculo dos parâmetros desconhecidos e na determinação do comportamento de uma célula/módulo fotovoltaico perante as mudanças ambientais. O principal objetivo deste trabalho consiste em estudar um modelo global não-linear baseado no circuito elétrico de um diodo para módulos FV e realizar um estudo comparativo de precisão ao aplicar os métodos de otimização Busca por Padrões (Pattern Search - PS), Enxame por Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO) e Enxame por Partículas Evolutivas (Evolutionary Particle Swarm Optimization - EPSO) no processo de estimação dos parâmetros do modelo do módulo foto- voltaico. O modelo global não-linear foi inicialmente proposto com processo de estimação de seus parâmetros utilizando o método de otimização PS, logo, este trabalho teve como objetivo avaliar novas ferramentas de otimização no processo de estimação de parâmetros deste mo- delo. O estudo e a aplicação dos métodos de otimização utilizados no modelo para o processo de estimação dos parâmetros é de fundamental importância, pois os parâmetros estimados são responsáveis pela previsão do comportamento das curvas I-V e P-V, daí a necessidade de eles serem os mais precisos possíveis. Portanto, neste trabalho serão avaliados a precisão do modelo global não-linear e métodos de otimização, ou seja, a sua capacidade em prever o comportamento das curvas I-V e P-V baseados na comparação com curvas experimentais, utilizando o Erro Médio Absoluto em Potência (EMAP) como indicador comparativo para as tecnologias de silício monocristalino, silício policristalino, silício amorfo, telureto de cádmio e disseleneto de cobre, índio e gálio.