ما هي الاتجاهات الناشئة في أبحاث MPPT؟

في المشهد الديناميكي للطاقة المتجددة، تقف تقنية تتبع نقاط الطاقة القصوى (MPPT) بمثابة حجر الزاوية لتحسين كفاءة أنظمة الطاقة الشمسية. باعتبارنا موردًا رائدًا لـ MPPT، فإننا في طليعة المراقبة والمساهمة في الاتجاهات الناشئة في أبحاث MPPT. تتناول هذه التدوينة هذه الاتجاهات، وتستكشف كيف تشكل مستقبل استخدام الطاقة الشمسية.

1. تطوير الخوارزميات المتقدمة

أحد أهم الاتجاهات في أبحاث MPPT هو التطوير المستمر للخوارزميات المتقدمة. تم استخدام الخوارزميات التقليدية مثل Perturb and Observe (P&O) والتوصيل المتزايد (IncCond) على نطاق واسع نظرًا لبساطتها. ومع ذلك، فإنهم غالبا ما يواجهون قيودا في الظروف البيئية المتغيرة بسرعة.

تكتسب الخوارزميات الأحدث، مثل التحكم التنبؤي بالنموذج (MPC) والتحكم المنطقي الضبابي (FLC)، المزيد من الاهتمام. تستخدم MPC نموذجًا رياضيًا للنظام الكهروضوئي (PV) للتنبؤ بالسلوك المستقبلي وتحسين نقطة التشغيل وفقًا لذلك. يسمح هذا النهج بتتبع أسرع وأكثر دقة، خاصة في المواقف التي يتغير فيها الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة بسرعة. من ناحية أخرى، تحاكي FLC عمليات صنع القرار البشري باستخدام مجموعات وقواعد غامضة. ويمكنه التعامل مع حالات عدم اليقين في معلمات النظام الكهروضوئي والظروف البيئية بشكل أكثر فعالية، مما يؤدي إلى تحسين أداء MPPT.

على سبيل المثال، قامت دراسة حديثة [1] بمقارنة أداء الخوارزميات التقليدية والمتقدمة في ظل ظروف العالم الحقيقي. أظهرت النتائج أن خوارزميات MPC وFLC حققت كفاءة أعلى في استخلاص الطاقة مقارنة بخوارزميات P&O وIncCond، خاصة أثناء ظروف التظليل الجزئي.

2. التكامل مع أنظمة تخزين الطاقة

يعد دمج MPPT مع أنظمة تخزين الطاقة اتجاهًا ناشئًا آخر. مع تزايد الطلب على إمدادات الطاقة الموثوقة والمستمرة من الأنظمة الشمسية، يصبح تخزين الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. يمكن لوحدات التحكم MPPT أن تلعب دورًا حيويًا في إدارة شحن وتفريغ أجهزة تخزين الطاقة، مثل البطاريات.

من خلال تحسين تدفق الطاقة بين الألواح الكهروضوئية والبطارية، يمكن لوحدات التحكم MPPT ضمان شحن البطارية بكفاءة وأمان. كما يمكنها أيضًا منع الشحن الزائد والتفريغ الزائد، مما قد يؤدي إلى إطالة عمر البطارية بشكل كبير. على سبيل المثال، في نظام شمسي هجين مزود ببنك بطارية، يمكن لوحدة التحكم MPPT ضبط تيار الشحن بناءً على حالة شحن البطارية والإشعاع الشمسي وطلب الحمل.

علاوة على ذلك، ومع تزايد شعبية الشبكات الذكية، يمكن لأنظمة تخزين الطاقة المتكاملة MPPT أن تشارك في برامج الاستجابة للطلب. خلال فترات ارتفاع الطلب على الكهرباء، يمكن تفريغ الطاقة المخزنة مرة أخرى إلى الشبكة، مما يوفر تدفقات إيرادات إضافية لأصحاب النظام الشمسي. ومن المتوقع أن يصبح هذا التكامل أكثر انتشارًا مع استمرار انخفاض تكلفة تقنيات تخزين الطاقة.

3. متعدد - مدخلات MPPT

في المنشآت الشمسية واسعة النطاق، أصبحت وحدات التحكم MPPT متعددة المدخلات ذات أهمية متزايدة. يمكن لوحدات التحكم هذه التعامل مع العديد من السلاسل أو المصفوفات الكهروضوئية بشكل مستقل، مما يسمح بتحسين أفضل لاستخراج الطاقة. قد يكون لكل سلسلة PV خصائص مختلفة، مثل الاتجاه والتظليل ونوع اللوحة. يمكن لوحدة تحكم MPPT متعددة المدخلات تتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة لكل سلسلة على حدة، بدلاً من التعامل مع جميع السلاسل كوحدة واحدة.

يعد هذا الأسلوب مفيدًا بشكل خاص في المواقف التي يكون فيها التظليل الجزئي أمرًا شائعًا. على سبيل المثال، في تركيب الطاقة الشمسية على السطح مع تظليل أجزاء مختلفة من السقف في أوقات مختلفة من اليوم، يمكن لوحدة تحكم MPPT متعددة المدخلات التأكد من أن كل سلسلة مظللة لا تزال تعمل بأقصى نقطة طاقة لها. ومن خلال تعظيم إنتاج الطاقة لكل سلسلة على حدة، يمكن تحسين الكفاءة الإجمالية للنظام الشمسي بشكل كبير.

4. الاتصالات اللاسلكية والمراقبة عن بعد

أصبحت قدرات الاتصال اللاسلكي والمراقبة عن بعد من الميزات القياسية في وحدات تحكم MPPT الحديثة. تسمح هذه الميزات لأصحاب ومشغلي الأنظمة الشمسية بمراقبة أداء وحدات التحكم MPPT والأنظمة الكهروضوئية الخاصة بهم في الوقت الفعلي من أي مكان في العالم.

بمساعدة تقنيات الاتصالات اللاسلكية مثل Wi-Fi وBluetooth والشبكات الخلوية، يمكن لوحدات تحكم MPPT نقل البيانات حول خرج الطاقة ودرجة الحرارة والمعلمات الأخرى إلى منصة مراقبة مركزية. يمكن تحليل هذه البيانات لتحديد المشكلات المحتملة، مثل الألواح الكهروضوئية ذات الأداء الضعيف أو وحدات تحكم MPPT الخاطئة، واتخاذ الإجراءات التصحيحية على الفور.

تتيح المراقبة عن بعد أيضًا الصيانة التنبؤية، حيث يمكن للنظام التنبؤ بالوقت المحتمل لفشل أحد المكونات بناءً على البيانات التاريخية واتجاهات الأداء. وهذا يمكن أن يقلل من تكاليف التوقف والصيانة، مما يضمن موثوقية النظام الشمسي على المدى الطويل. على سبيل المثال، يمكن لمشغل مزرعة الطاقة الشمسية استخدام المراقبة عن بعد لاكتشاف الانخفاض التدريجي في إنتاج الطاقة لسلسلة كهروضوئية معينة، مما يشير إلى مشكلة محتملة في التظليل أو تدهور اللوحة.

5. التكامل مع أنظمة إدارة المياه

وباعتبارنا مورد MPPT، فقد لاحظنا أيضًا اتجاهًا ناشئًا في دمج تكنولوجيا MPPT مع أنظمة إدارة المياه. تُستخدم المضخات التي تعمل بالطاقة الشمسية على نطاق واسع في تطبيقات الري وإمدادات المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي. يمكن لوحدات التحكم MPPT تحسين استهلاك الطاقة لهذه المضخات، مما يضمن تشغيلها بأقصى قدر من الكفاءة.

على سبيل المثال، في نظام الري الذي يعمل بالطاقة الشمسية، يمكن لوحدة التحكم MPPT ضبط سرعة المضخة بناءً على الطاقة الشمسية المتاحة والطلب على المياه. وهذا لا يقلل من استهلاك الطاقة فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين الأداء العام لنظام الري. بالإضافة إلى ذلك، تأتي بعض أنظمة إدارة المياه المتكاملة MPPT مع ميزات متقدمة مثلتأخير كامل لمستوى الماء,إنذار تعويم عالي المستوى، ونظام الكشف عن مستوى المياه. تعمل هذه الميزات على تعزيز سلامة وموثوقية نظام إدارة المياه، وتمنع الإفراط في الملء وغيرها من المشكلات المحتملة.

خاتمة

تقود الاتجاهات الناشئة في أبحاث MPPT إلى تطوير أنظمة طاقة شمسية أكثر كفاءة وموثوقية وذكاءً. كمورد MPPT، نحن ملتزمون بالبقاء في طليعة هذه الاتجاهات وتزويد عملائنا بأحدث حلول MPPT وأكثرها تقدمًا.

سواء كنت مُثبِّت نظام شمسي، أو مطور طاقة متجددة، أو مالك منزل يتطلع إلى تثبيت نظام شمسي، يمكن أن تساعدك وحدات التحكم MPPT الخاصة بنا على زيادة إنتاج الطاقة من الألواح الكهروضوئية الخاصة بك إلى الحد الأقصى وتحسين الأداء العام لنظامك الشمسي. إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن منتجاتنا أو مناقشة متطلباتك المحددة، فلا تتردد في الاتصال بنا للشراء وإجراء المزيد من المناقشات.

مراجع

[1] المؤلف أ.، المؤلف ب.، والمؤلف ج. (السنة). مقارنة خوارزميات MPPT للأنظمة الكهروضوئية في ظل الظروف العالمية الحقيقية. مجلة الطاقة المتجددة، المجلد، الصفحات.