• شماره ركورد
    31552
  • پديد آورنده

    فائزه رمضاني

  • عنوان
    مدلسازي عملكرد صفحات فتوولتائيك با در نظر گرفتن اثرات سايه
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي سيستم‌هاي انرژي - تكنولوژي انرژي
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/06/19
  • استاد راهنما
    دكتر سيد مجتبي ميرحسيني
  • استاد مشاور
    دكتر سيد مجتبي ميرحسيني
  • دانشكده
    فناوري‌هاي نوين
  • چكيده
    در اين پژوهش، تأثير موانع محيطي بر عملكرد ماژول‌هاي فتوولتائيك، با تمركز بر اثرات سايه‌ ناشي از اين موانع، بررسي شده است. موانع محيطي مي‌توانند با ايجاد سايه، افت قابل‌توجهي در توليد انرژي ماژول‌هاي فتوولتائيك ايجاد كنند. هدف اين پژوهش، تحليل اثر پارامترهاي هندسي و موقعيتي موانع بر توليد انرژي ماژول‌هاي فتوولتائيك و ارزيابي دقت روش‌هاي مختلف مدلسازي سايه در پيش‌بيني خروجي انرژي اين ماژول‌ها است. براي اين منظور، مدل¬هاي مختلف تابش و سايه با مدل تك‌ديودي تركيب شدند تا 5 رويكرد حاصل، در پيش‌بيني خروجي ماژول‌هاي فتوولتائيك مورد استفاده قرار گيرند. اين مدل‌ها با بهره¬گيري از داده¬هاي تابش و موقعيت خورشيد براي شمال شرق تهران و در محيط نرم‌افزار متلب توسعه يافتند. فرض بر حضور مانع منفرد در نزديكي ماژول بود كه داراي هندسه‌اي ثابت و موقعيتي مشخص، بدون تغيير در طول زمان باشد. پارامترهاي بررسي ‌شده شامل زواياي شيب و آزيموت ماژول، ارتفاع و شكل مانع (مقطع مربعي، دايروي و مثلثي)، فاصله آن از ماژول و موقعيت مكاني آن نسبت به ماژول بودند كه اثر تغييرات اين پارامترها بر الگوي توليد انرژي ماژول‌هاي فتوولتائيك، مورد ارزيابي قرار گرفت. تحليل‌ها در قالب سه سناريو انجام شد: (1) بررسي اثرات تغيير موقعيت مانع محيطي (به شكل مكعب‌مستطيل) در اطراف يك ماژول فتوولتائيك، (2) مطالعه الگوي توليد انرژي يك ماژول‌ فتوولتائيك با تغيير پارامترهاي هندسي و موقعيتي مانع و پارامترهاي نصب ماژول، و (3) تحليل سايه براي يك سيستم فتوولتائيك. نتايج سناريوي اول نشان داد كه مكان مانع نقش مهمي در ميزان كاهش انرژي دارد. به‌طور خاص، مانع جنوبي بيشترين كاهش را به همراه داشت، به‌طوري كه اين افت انرژي توسط برخي رويكردها تا بيش از 50% پيش‌بيني شد. در مقابل، مانع شمالي كمترين تأثير را داشته و تنها باعث كاهش 2 تا 6 درصدي انرژي شد. موانع در جهات شرقي و غربي ماژول نيز كاهش انرژي در بازه 5.46 تا 23.35 درصد ايجاد كردند كه ميزان آن به رويكرد مدلسازي مورد استفاده بستگي داشت. در سناريوي سوم، سايه بين‌رديفي در كنار سايه ناشي از مانع باعث كاهش انرژي خروجي سيستم به ميزان 4.41 تا 8.58 درصد شدند. در سناريوي دوم، يافته‌ها حاكي از آن بود كه حضور مانع مي‌تواند باعث تغيير زواياي بهينه شيب و آزيموث ماژول گردد و هرچه مانع كوتاه‌تر باشد و در فاصله دورتري از ماژول قرار گيرد، اثر منفي آن كاهش مي‌يابد. علاوه بر اين، دقت روش مدلسازي سايه نقش مهمي در پيش‌بيني‌ها ايفا كرد؛ به‌طوري كه استفاده از مدل دقيق‌تر سايه منجر به بهبود 22 درصدي دقت تخمين انرژي شد. تأثير دقت مدل تابش كمتر بود و اختلاف پيش‌بيني‌هاي آنها در بازه 4.98- 0.15 درصد قرار داشت. اين يافته‌ها بر اهميت ارزيابي دقيق محيط پيرامون ماژول‌هاي فتوولتائيك و بهينه‌سازي محل و جهت نصب آنها پيش از استقرار، تأكيد مي‌كنند؛ به ويژه در محيط‌هاي شهري و صنعتي پيچيده كه موانع ساختاري و سايه ناشي از آنها از عوامل اصلي تأثيرگذار بر عملكرد سيستم‌هاي فتوولتائيك محسوب مي‌شوند. يافته‌هاي اين پژوهش، اطلاعات ارزشمندي براي بهبود بهره‌وري و بهره‌برداري از سيستم‌هاي فتوولتائيك در چنين محيط‌هايي ارائه مي‌دهد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/08/28
  • عنوان به انگليسي
    Modeling the Performance of Photovoltaic Panels Considering the Shadow Effect
  • تاريخ بهره برداري
    9/9/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فائزه رمضاني

  • چكيده به لاتين
    In this study, the impact of surrounding obstacles on the performance of photovoltaic (PV) modules, focusing on the shading effects caused by these obstacles, was investigated. Surrounding obstacles can significantly reduce the energy output of PV modules by casting shadows. The research aims to analyze the impact of the geometric and positional parameters of obstacles on the energy production of PV modules and to eva‎luate the accuracy of various shadow modeling methods in predicting the energy output of PV modules. To achieve this, various solar radiation and shading models were integrated with the single-diode model to develop five approaches for predicting the energy output of PV modules. These models were implemented in MATLAB, using solar irradiance and sun position data specific to northeastern Tehran. The study assumed the presence of a single obstacle with fixed geometry and a stationary position near the PV module. The parameters examined included the tilt and azimuth angles of the PV module, the obstacle's height and shape (square, circular, or triangular cross-sections), its distance from the module, and its spatial orientation relative to the module. The effects of variations in these parameters on the energy production pattern of PV modules were eva‎luated. The analysis was conducted under three scenarios: (1) eva‎luating the effects of changing the position of a rectangular cuboid obstacle around a PV module, (2) Studying the energy production pattern of a PV module by varying the geometric and positional parameters of the obstacle and the module installation parameters, and (3) Analyzing shading in a PV system. The results of the first scenario revealed that the obstacle's position plays a critical role in the extent of energy loss. Specifically, the southern obstacle caused the greatest energy loss, with some approaches predicting reductions exceeding 50%. Conversely, the northern obstacle had minimal impact, reducing energy by only 2–6%. Obstacles located to the east and west of the module caused energy losses ranging from 5.46% to 23.35%, depending on the modeling approach employed. In the third scenario, inter-row shading combined with obstacle-induced shading led to energy losses of 4.41% to 8.58% in the system. In the second scenario, the findings showed that the presence of obstacles can alter the optimal tilt and azimuth angles of PV modules. Shorter and farther-positioned obstacles had a less detrimental impact. Furthermore, the accuracy of the shading modeling approach significantly influenced the predictions, with more precise models improving energy estimation accuracy by 22%. The impact of radiation model accuracy was less pronounced, with prediction discrepancies ranging from 0.15% to 4.98%. These findings underscore the importance of accurately assessing the surroundings of PV modules and optimizing their placement and orientation prior to installation, particularly in complex urban and industrial environments where structural obstacles and their associated shadows are major factors influencing PV system performance. This research provides valuable insights for enhancing the efficiency and operation of PV systems in such environments.
  • كليدواژه هاي فارسي
    فتوولتائيك , اثر سايه , توليد انرژي , مدلسازي , مطالعه پارامتريك
  • كليدواژه هاي لاتين
    Photovoltaic , Shading effect , Energy production , Modeling , Parametric study
  • Author
    Faeze Ramezani
  • SuperVisor
    Dr. Mojtaba Mirhosseini