Sistem tanımlama ile fotovoltaik sistem enerji üretiminde dışbozucu etkilerinin incelenmesi
Investigation of external disturbance effects on photovoltaic system energy production via system identification
Yazar: BEYZA AKYEL
Danışman: PROF. DR. RIFAT HACIOĞLU
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynaklarına duyulan ihtiyaç her geçen gün önem kazanmaktadır. Güneş
enerjisi sistemleri günümüzde yaygın olarak kullanılan yenilenebilir enerji kaynağı olup
fotovoltaik (PV, PhotoVoltaic) sistemlerde üretilen enerji büyük oranda güneş ışınım şiddetine
bağlıdır. Güneş enerji sistemlerinin verimlilik hesaplamalarında ortam koşullarının
değerlendirildiği statik modeller kullanılmaktadır. Ortam koşullarındaki dinamik değişim
nedeniyle gerçek sistemlerde tahmin edilenlerden daha düşük enerji üretimi ile
karşılaşılmaktadır. Ek olarak PV sistem panel yerleşimi ve panellere güneş ışınım geliş açısı
enerji üretimi için önemlidir. Bu çalışmada PV sistemlerde enerji üretimini etkileyen faktörler
incelenerek statik ve dinamik model kıyaslamaları ile sıcaklık ve güneş ışınım şiddetine bağlı
olarak en iyi enerji üretimin modeli oluşturulması amaçlanmaktadır. Giriş ve çıkış verilerine
dayalı sistem tanımlama yaklaşımlarıyla fotovoltaik sistemlerin dinamik(matematiksel)
modellemesi gerçekleştirilebilir. Sistem tanımlama yaklaşımları ile enerji verimliliğine dayalı
enerji üretim kestirimi üzerinde çalışılmakta olup model parametrelerinin belirlenmesi ele
alınmaktadır. Enerji hesaplarında sıklıkla kullanılan statik model yapısı ile dinamik doğrusal özyinelemeli
(ARX, AutoRegressive with eXogenous input) model, çıkış hatası (OE, Output Error) model
ve doğrusal olmayan blok tabanlı (HW, Hammerstein Wiener) model yaklaşımları
karşılaştırılmaktadır. Bu çalışmada Zonguldak ili gerçek yaşam ortamında bir PV sistemden
elde edilen veriler güneş geliş açısı, dış ortam sıcaklığı, rüzgar ve solar radyasyon değerleri
kullanılarak PV sistemin çıkış gücü analiz edilmektedir. Ek olarak sabit yerleşimli panellere
güneş ışınım geliş açısı etkisi de değerlendirilmektedir. Elde edilen bulgular, dinamik
modellemenin statik modellemeden daha iyi olduğunu göstermektedir. Ayrıca dinamik model
yapılarından HW model, OE model ve ARX model sistem performansının yüzde ona kadar
daha yüksek olduğunu göstermektedir. Ölçülen giriş-çıkış verileri sistem tanımlama
yaklaşımları için mevcut PV sistem enerji hesaplamaları daha gerçekçi yapılmaktadır.

Abstract:
The need for renewable energy sources is gaining importance day by day. Solar energy
systems are a widely used and subsequently used energy source today, and the rate of energy
produced in photovoltaic (PV, PhotoVoltaic) systems depends on the large amount of solar
radiation. Static models in which environmental conditions are evaluated are used in solar
energy efficiency efficiency programs. Due to the dynamic change in environmental
conditions, lower energy production than expected is encountered in real systems. In addition,
PV system panel placement and the angle of development of solar radiation on the panels are
important for energy production. By examining the energy production features of these
economical PV systems and comparing them with static and dynamic models, it is aimed to
obtain maximum energy production efficiency depending on temperature and solar radiation
insulation. Dynamic (mathematical) parts of photovoltaic systems can be realized with system
identification systems based on input and output systems. System definition policies and energy production cuts based on energy efficiency are being studied, and model parameters
are being determined. The static model structure frequently used in energy calculations is compatible with the
dynamic linear recursive (ARX, AutoRegressive with eXogenous input) model, output errors
(OE, Output Error) model and nonlinear block (HW, Hammerstein Wiener) model
approaches. In this real-life environment of Zonguldak province, the output power of the PV
system is analyzed by using the data obtained from a PV system, solar incidence angle,
outdoor temperature, wind and solar energy values. In addition, the effect of the angle of
incidence of sunlight on fixed-position panels is also evaluated. The findings show that the
dynamic Program is more stable than the static module. In addition, the model dynamic
structures show that the HW model, OE model and ARX model system performance is up to
10 percent higher. Current PV system energy calculations are further carried out for system
identification from measured input-output data.