تعيين سطح بهينه مورد نياز براي نصب سيستم مولد برق خورشيدي براي يك واحد مسكوني با استفاده از الگوريتم تبريد شبيه سازي شده (SA)

Determining the Optimal Area to Install the Solar Photovoltaic Power Plant for a Building Using Simulated Annealing Optimization Algorithm

سيستم هاي فتوولتاييك يكي از پر مصرف ترين و كاربردي ترين موارد استفاده از انرژي خورشيد محسوب مي گردند. يكي از كاربردهاي اينگونه سيستم ها كاربرد خانگي آنهاست. با توجه به مزاياي اين انرژي پاك در سال هاي اخير، احداث سيستم هاي فتوولتاييك بر پشت بام و شيرواني منازل در كشورهاي مختلف از استقبال خوبي برخوردار شده است. از طرفي، گسترش زندگي شهري باعث كاهش فضاي كافي براي احداث اين قبيل مولد ها شده است. در اين شرايط، لزوم استحصال انرژي لازم براي واحدهاي مسكوني در فضايي محدود بيش از پيش احساس مي گردد. در اين مقاله، ضمن طراحي ابعاد و چيدمان بهينه پنل هاي خورشيدي (شامل تعداد رديف، طول و عرض پنل ها، فاصله بين پنل ها و شيب بهينه پنل ها نسبت به افق) براي يك واحد مسكوني با ميزان انرژي مورد نيازِ مشخص، كمترين مساحت لازم براي تامين اين انرژي به دست آمده است. اثر سايه متقابل پنل ها بر روي يكديگر نيز در اين مقاله در نظر گرفته شده است. با توجه به ماهيت غيرخطي تابع هدف و قيود اين مساله، تكنيك هاي بهينه سازي هوشمند مي توانند با دقت و سرعت بالايي پاسخگو به اين مسيله باشند. بنابراين، براي اين بهينه سازي از الگوريتم تبريد شبيه سازي شده به عنوان يكي از الگوريتم هاي مناسب استفاده شده است. براي ارزيابي اين روش محاسبات به طور نمونه براي تامين انرژي يك واحد مسكوني واقع در تهران با عرض جغرافيايي 7/35 درجه شمالي پياده سازي شده است. نتايج حاكي از ابعاد 22 متر مربع براي تامين انرژي سالانه يك واحد مسكوني با مصرف 4 مگاوات ساعت در سال خواهد بود. بنابراين، امكان احداث سيستم خورشيدي براي مجتمع هاي مسكوني با توجه به تعداد زياد واحدها و محدوديت مساحت پشت بام وجود نخواهد داشت

Regarding to the significant potential of solar energy in Iran, implementation of optimally designed photovoltaic (PV) systems can be efficient. Therefore, this study proposes the objective function to optimize of area receiving a given yearly energy from PV fixed collectors in solar field. Shading and masking effects are considered in the calculations. The simulated annealing algorithm is used to solve the optimization problem. The data of a building in Tehran-Iran (latitude 35.7oN) used for the case study, which are 4 MWh/yr as the minimum energy required. To evaluate yearly energy, the calculated hourly radiation is used to evaluate the existent yearly energy. The results show that to provide the minimum demand, 22 m2 area of roof is needed.