Solar radiation model for development and control of solar energy sources

Abstract

The model of solar radiation, which takes into account direct, diffused and reflected components of solar energy, has been presented. Model is associated with geographical coordinates and local time of every day of the year. It is shown that using analytic equations for modelling the direct component, it is possible to adopt it for embedded systems with low computational power and use in solar tracking applications. Reflected and diffused components are especially useful in determining the performance of photovoltaic modules in certain location and surroundings. The statistical method for cloud layer simulation based on local meteorological data is offered. The presented method can’t be used for prediction of weather conditions but it provides patterns of solar radiation in time comparable to those measured with pyranometer. Cloud layer simulation together with total solar radiation model is a useful tool for development and analysis of maximum power point tracking controllers for PV modules.

Article in English.

Saulės spinduliavimo modelis fotovoltinių elektrinių projektavimui ir valdymui

Santrauka 

Pateikiamą saulės spinduliavimo modelį sudaro trys komponentai: tiesioginio spinduliavimo, sklaidos ir atspindžių. Modelyje numatyta galimybė jį susieti su fotovoltinės elektrinės vietovės geografinėmis koordinatėmis, metų diena ir vietos laiku. Modelio komponentuose panaudotos analitinės formulės nereikalauja didelių skaičiavimo resursų. Tai leidžia modelį taikyti didžiausios galios taško sekimui skirtose įterptinėse sistemose. Sklaidos ir atspindžių komponentai leidžia nustatyti fotovoltinių modulių efektyvumą elektrinės įrengimo vietovėje. Debesų modelis sudarytas remiantis gaunamais statistiniais meteorologiniais duomenimis. Pateiktas modelis negali būti naudojamas oro sąlygų prognozei. Modeliu imituojamas saulės spinduliavimas atkartoja rezultatus, gautus matuojant piranometru. Saulės spinduliavimo modelis, įvertinantis dangaus debesuotumą, yra naudingas įrankis kuriant fotovoltinių modulių didžiausios galios sekimo elektronines sistemas.

Reikšminiai žodžiai: saulės spinduliavimas, saulės energija, debesų sluoksnio modelis, fotovoltiniai moduliai, didžiausios galios taško sekimas.

Keyword : solar radiation, solar energy sources, cloud layer simulation, photovoltaic (PV) modules, maximum power point tracking (MPPT)