As the fight against anthropogenic global warming increases, photovoltaic (PV) systems, which
are a type of renewable energy, are increasingly being considered. In order to use PV systems, it
is necessary to develop methods to optimize their configuration, that is, the optimal number of PV
modules and inverters. The objectives are to examine the optimization of PVs subject to not only
the operational constraints but also the failure and repair events of PV inverters up to 100 kW,
while minimizing the effective levelized cost of energy. To achieve this, using Markov modelling,
a new energy price model that considers the current prices of the PV inverters is developed as part
of a new optimization framework. A case study considering six real PV inverters is developed to
show the effectiveness of the framework. In addition, real data from a reference PV station in
Germany is used to calculate the average hours per day that a panel generates its rated power to
consider the geographical location, temperature and number of sunny days in the given region.
Unlike previous work, local and global optimal solutions are found using PV inverters in the range
of 15 kW to 100 kW. Therefore, the new findings of this study will be considered in the future, for
example, when considering the failure and repair events of PV modules. / Im Rahmen des Kampfes gegen die anthropogene Erderwärmung werden zunehmend
Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) in Betracht gezogen, welche zu den erneuerbaren Energien
zählen. Um PV-Anlagen nutzen zu können, müssen Methoden zur Optimierung ihrer
Konfiguration, d. h. der optimalen Anzahl von PV-Modulen und Wechselrichtern, entwickelt
werden. Ziel dieser Arbeit ist es, die Optimierung von PV-Anlagen zu untersuchen, wobei nicht
nur die betrieblichen Randbedingungen, sondern auch die Ausfall- und Reparaturereignisse von
PV-Wechselrichtern bis zu 100 kW berücksichtigt werden, um dabei die effektiven
Stromgestehungskosten zu minimieren. Um dies zu erreichen, wird ein neues Energiepreismodell
entwickelt, das die aktuellen Preise der PV-Wechselrichter, sowie die Markoff-Modellierung als
Teil eines neuen Optimierungsrahmens berücksichtigt. Anhand einer Fallstudie unter
Berücksichtigung von sechs realen PV-Wechselrichtern wird die Wirksamkeit des Rahmens
aufgezeigt. Außerdem werden reale Daten einer Referenz-PV-Anlage in Deutschland verwendet,
um die durchschnittlichen Stunden pro Tag zu berechnen, in denen ein Modul seine Nennleistung
erzeugt. Dazu werden die geografische Lage, die Temperatur und die Anzahl der Sonnentage in
der jeweiligen Region berücksichtigt. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten werden lokal und global
optimale Lösungen mit PV-Wechselrichtern im Bereich von 15 kW bis 100 kW gefunden. Daher
können die neuen Erkenntnisse dieser Studie in Zukunft beispielsweise bei der Betrachtung von
Ausfall- und Reparaturereignissen von PV-Modulen berücksichtigt werden. / Ante la creciente lucha contra el calentamiento global antropogénico, los sistemas fotovoltaicos,
que son un tipo de energía renovable, están siendo cada vez más considerados. Para usar sistemas
fotovoltaicos, es necesario desarrollar métodos para optimizar su configuración, es decir, el
número óptimo de módulos e inversores fotovoltaicos. Los objetivos de esta tesis son examinar la
optimización de los sistemas fotovoltaicos sujetos, no sólo a las restricciones operativas, sino
también a los eventos de falla y reparación de los inversores fotovoltaicos de hasta 100 kW,
mientras se minimiza el costo efectivo nivelado de la energía. Para lograrlo, empleando el modelo
de Márkov, se desarrolla un nuevo modelo del precio de la energía que considera los costos
actuales de los inversores fotovoltaicos como parte de un nuevo esquema de optimización. Se
desarrolla un caso de estudio considerando seis inversores fotovoltaicos reales para mostrar la
efectividad del esquema. Asimismo, se utilizan datos reales de una estación fotovoltaica de
referencia en Alemania para calcular el promedio de horas al día en que un panel genera su
potencia nominal teniendo en cuenta la ubicación geográfica, la temperatura y el número de días
soleados de la región. A diferencia de trabajos anteriores, se encuentran soluciones locales y
globales óptimas empleando inversores fotovoltaicos en el rango de 15 kW a 100 kW. Por lo tanto,
los nuevos hallazgos de este estudio se tomarán en cuenta en el futuro, por ejemplo, cuando se
contemplen los eventos de falla y reparación de los módulos fotovoltaicos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/24949 |
| Date | 09 May 2023 |
| Creators | Salazar Márquez, Marcio Boris |
| Contributors | Tafur Sotelo, Julio César |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, Atribución 2.5 Perú, http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/pe/ |
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