Aplicação de identificação de sistemas para a modelagem dinâmica de módulos fotovoltaicos - Rodrigues, Marcelo Paludetto (2020)
Tendo em vista que a demanda energética está em constante crescimento, torna-se necessário suprir a falta de geração através da expansão da matriz energética por meio de fontes sustentáveis. A utilização do Sol como fonte sustentável é uma opção que vem sendo escolhida por diversos países, inclusive o Brasil. Para extrair a energia elétrica através dos raios solares são utilizados, por exemplo, os sistemas fotovoltaicos (FV). À medida em que há um aumento das instalações de sistemas FV, também cresce o número de sistemas conectados à rede, e em consequência, tem-se, por exemplo, um aumento na instabilidade da rede, uma complexidade do despacho de energia elétrica, entre outros fatores. Para minimizar estes problemas, é possível desenvolver modelos matemáticos para representar e analisar um sistema e que seja capaz de simular problemas eventuais. Neste contexto, este trabalho tem o objetivo de modelar empiricamente um arranjo FV de forma a representá-lo de maneira dinâmica. O arranjo FV é composto por um conjunto de módulos FV, o qual é responsável pela geração de energia elétrica do sistema e, por isso, torna-se um componente fundamental do sistema FV. Além disso, o arranjo FV está exposto às condições climáticas que podem comprometer a sua geração de energia elétrica. Sendo assim, desenvolver um modelo que represente a geração FV é uma opção quando se deseja ter uma análise detalhada do sistema. Para desenvolver um modelo dinâmico da geração FV, é utilizada a Identificação de Sistemas através da modelagem caixa-preta. A Identificação caixa-preta se resume em observar a dinâmica do sistema através da medição e análise de correlação dos sinais de entrada e saída do sistema. Para este trabalho, serão considerados como sinais de entrada a irradiância e a temperatura do módulo, e como sinal de saída, a potência de corrente continua. Como estrutura do modelo, são desenvolvidos representações de modelos lineares e não lineares. Diante do estado da arte, a modelagem FV é normalmente desenvolvida por modelos baseados em diodo. Neste cenário, para comparar com os modelos propostos, os modelos de diodo único e duplo foram também desenvolvidos. Os resultados mostram que no melhor cenário a modelagem dinâmica proposta apresentou um Erro Quadrático Médio Normalizado e Erro Percentual Absoluto Médio de 0,8737 e 0,1446, respectivamente, contra 0,6962 e 0,3448, respectivamente dos modelos de diodo. Concluindo que, para esta aplicação, o modelo via caixa-preta apresentou resultados mais precisos que os modelos de diodo, o que torna a Identificação de Sistemas uma alternativa para a modelagem de sistemas FV.