Implementation and Validation of Energy Conversion Efficiency Inverter Models for Small PV Systems in the North of Brazil

Monteiro, Luís Guilherme; Finelli, I; Quinan, André; Macêdo, Wilson Negrão; Torres, Pedro Ferreira; Pinho, João Tavares; Nohme, Eduardo; Marciano, Bruno; Silva, Selenio R.

doi:10.1007/978-3-319-18215-5_9

Cited by 5 publications

(4 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…where η inv represents the power converter efficiency, P inv_dc the inverter power input, and P inv_ac is the inverter power output. As it can be observed, the efficiency depends on the power output of the converter and remains almost constant for output values above 0.3 per unit (pu) [128]. In this way, in order to model this technology, the Jantsch model was used [129] and it is shown in Equation (6).…”

Section: Convertermentioning

confidence: 99%

Performance Analysis of a Stirling Engine Hybrid Power System

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

The Bolivian government’s concerns that are related to reducing the consumption of diesel fuel, which is imported, subsidized, and provided to isolated electric plants in rural communities, have led to the implementation of hybrid power systems. Therefore, this article presents the performance analysis in terms of energy efficiency, economic feasibility, and environmental sustainability of a photovoltaic (PV)/Stirling battery system. The analysis includes the dynamic start-up and cooling phases of the system, and then compares its performance with a hybrid photovoltaic (PV)/diesel/battery system, whose configuration is usually more common. Both systems were initially optimized in size using the well-known energy optimization software tool, HOMER. An estimated demand for a hypothetical case study of electrification for a rural village of 102 households, called “Tacuaral de Mattos”, was also considered. However, since the characteristics of the proposed systems required a detailed analysis of its dynamics, a dynamic model that complemented the HOMER analysis was developed using MATLAB Simulink TM 8.9. The results showed that the PV/Stirling battery system represented a higher performance option to implement in the electrification project, due to its good environmental sustainability (69% savings in CO2 emissions), economic criterion (11% savings in annualized total cost), and energy efficiency (5% savings in fuel energy conversion).

show abstract

Section: Convertermentioning

confidence: 99%

Performance Analysis of a Stirling Engine Hybrid Power System

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The unidimensional model of Jantsch [17][18][19] is expressed by (1), where k 0 , k 1 , and k 2 are the coefficients to be calculated for any inverter, and c is the load factor, which is defined as the ratio between the power that is processed at a certain instant and the nominal power of the inverter. In (1), the part of the losses that are independent of the generated power (constant losses) are weighted by k 0 , the losses that linearly depend on the load factor are weighted by k 1 and the losses with a quadratic dependence on the load factor are weighted by k 2 .…”

Section: Unidimensional Modelsmentioning

confidence: 99%

“…These models can be classified as unidimensional and bidimensional, depending on whether they only take into account the generated power, or if they consider both the power generation and the DC voltage at the input of the inverter. Some unidimensional and bidimensional models were studied in [17][18][19][20][21][22][23][24][25].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Method to Enhance the Global Efficiency of High-Power Photovoltaic Inverters Connected in Parallel

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

Central inverters are usually employed in large photovoltaic farms because they offer a good compromise between costs and efficiency. However, inverters based on a single power stage have poor efficiency in the low power range, when the irradiation conditions are low. For that reason, an extended solution has been the parallel connection of several inverter modules that manage a fraction of the full power. Besides other benefits, this power architecture can improve the efficiency of the whole system by connecting or disconnecting the modules depending on the amount of managed power. In this work, a control technique is proposed that maximizes the global efficiency of this kind of systems. The developed algorithm uses a functional model of the inverters’ efficiency to decide the number of modules on stream. This model takes into account both the power that is instantaneously processed and the maximum power point tracking (MPPT) voltage that is applied to the photovoltaic field. A comparative study of several models of efficiency for photovoltaic inverters is carried out, showing that bidimensional models are the best choice for this kind of systems. The proposed algorithm has been evaluated by considering the real characteristics of commercial inverters, showing that a significant improvement of the global efficiency is obtained at the low power range in the case of sunny days. Moreover, the proposed technique dramatically improves the global efficiency in cloudy days.

show abstract

“…For MBE% errors, the Sandia model results were better than the Jantsch model. Finally, in [128] it is concluded that the Sandia and Jantsch mathematical models are reliable for representing the energy conversion efficiency of an inverter for computer simulations and consequently, to generate estimations of energy production of PVPPs under different climatic conditions.…”

Section: Bi-dimensional Modelsmentioning

confidence: 99%

Analytical and detailed evaluation of power and energy losses in PV plants aiming at their integration in future ancillary services markets

Malamaki¹,

Μαλαμάκη²

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διατριβή έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη προσεγγιστικών αναλυτικών μαθηματικών εκφράσεων που αφορούν τις επιμέρους απώλειες ισχύος και ενέργειας σε Φωτοβολταϊκά (ΦΒ) συστήματα (ΦΒΣ) σταθερών πλαισίων και ΦΒΣ κινούμενα σε δύο άξονες. Ο βασικός στόχος είναι η αξιοποίηση αυτών των εκφράσεων για την αύξηση του κέρδους των ΦΒ παραγωγών (ιδιοκτήτες ΦΒΣ). Σήμερα, το νομοθετικό πλαίσιο προδιαγράφει τη λειτουργία των ΦΒΣ σε Σημείο Μέγιστης Ισχύος και σε συντελεστή ισχύος ίσο με τη μονάδα, ούτως ώστε να γίνεται πλήρης εκμετάλλευση της ενέργειας που παράγεται από τον ήλιο. Αρχικά, σε αυτή τη διατριβή, αναπτύσσονται αναλυτικές εκφράσεις για τις απώλειες ισχύος στους ΦΒ μετατροπείς, στα DC και AC καλώδια, και στους μετασχηματιστές (ΜΣ) διανομής, καθώς και για την καμπύλη διάρκειας ισχύος των ΦΒΣ. Έπειτα, λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις εκφράσεις και εκφράσεις σχετικές με την απόδοση του ΦΒ μετατροπέα και την ενεργειακή κλάση των ΜΣ, οι ετήσιες ενεργειακές απώλειες στα επιμέρους μέρη των ΦΒΣ εκτιμώνται αναλυτικά με στόχο την ανάπτυξη μεθοδολογιών για τη βέλτιστη διαστασιολόγηση – από την άποψη της ενεργειακής απόδοσης- των ΦΒ μετατροπέων, των ΜΣ και των καλωδίων για ΦΒΣ σταθερών πλαισίων και ΦΒΣ κινούμενα σε δύο άξονες. Οι εκφράσεις αυτές επικυρώνονται με μετρήσεις σε ΦΒΣ στην Κεντρική και Νότια Ελλάδα. Ο βέλτιστος σχεδιασμός έχει ως στόχο την ελαχιστοποίηση των ηλεκτρικών απωλειών του ΦΒΣ, και ως εκ τούτου, την μεγιστοποίηση της ΦΒ παραγωγής και του κέρδους των ΦΒ παραγωγών. Στην τεχνική βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές εργασίες για το βέλτιστο σχεδιασμό ΦΒΣ σταθερών πλαισίων, όμως για τα κινούμενα ΦΒΣ η διεθνής βιβλιογραφία έχει επικεντρωθεί στη λειτουργία τους και το επιπρόσθετο κόστος τους, και όχι στο ενεργειακά βέλτιστο σχεδιασμό τους. Οι αναλυτικές εκφράσεις μπορούν να αποτελέσουν ένα χρήσιμο εργαλείο, για τους μηχανικούς που σχεδιάζουν ΦΒΣ, για να συγκρίνουν ενεργειακά διαφορετικούς ΦΒ μετατροπείς, καλώδια και ΜΣ χωρίς να χρειάζεται να καταφεύγουν σε πολλαπλές προσομοιώσεις εκτενείς υπολογισμούς (όπως μέχρι σήμερα γίνεται), ή πολύπλοκα εργαλεία μαθηματικής βελτιστοποίησης που προτείνονται από τη διεθνή βιβλιογραφία.Η διείσδυση των ΦΒΣ στα ηλεκτρικά δίκτυα Διανομής προκαλεί προβλήματα ποιότητας ισχύος, όπως η ανύψωση της τάσης, τα οποία περιορίζουν τον βαθμό διείσδυσής τους. Για αυτό το λόγο, πρόσφατα Πρότυπα και Κώδικες Ηλεκτρικών Δικτύων παγκόσμια, προδιαγράφουν αλλαγές στην «παραδοσιακή» λειτουργία των ΦΒΣ, και προτείνουν είτε να εγχέουν λιγότερη ενεργό ισχύ ή/και την παροχή άεργης ισχύος. Αυτές οι νέες λειτουργίες όμως προκαλούν μείωση της ενεργειακής απόδοσης των ΦΒΣ. Αυτό το θέμα δεν έχει μελετηθεί σε βάθος στην τεχνική βιβλιογραφία. Για αυτό το λόγο, στην παρούσα διατριβή, αναπτύσσεται μια νέα μεθοδολογία βασισμένη σε αναλυτικές εκφράσεις για την εκτίμηση των απωλειών ισχύος όταν ο ΦΒ μετατροπέας παρέχει άεργο ισχύ. Η μεθοδολογία αυτή βασίζεται στα περιορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά που δίνονται στα φυλλάδια των κατασκευαστών, και σε βασικούς κανόνες και τεχνικούς περιορισμούς των ηλεκτρονικών ισχύος. Αυτή η μεθοδολογία επικυρώθηκε μέσω προσομοιώσεων και με πραγματικές μετρήσεις σε ΦΒΣ. Η καινοτομία της μεθόδου αυτής εστιάζει στο διαχωρισμό των απωλειών σε απώλειες μέσα στον αντιστροφέα και στις απώλειες μέσα στο μετατροπέα ανύψωσης. Στο εγγύς μέλλον προβλέπεται ότι θα αναπτυχθούν αντίστοιχες αγορές για τις νέες αυτές λειτουργίες των ΦΒΣ, καθώς αυτές θα λογαριάζονται σαν επικουρικές υπηρεσίες που παρέχονται από τα ΦΒΣ στο ηλεκτρικό δίκτυο διανομής. Οι ΦΒ παραγωγοί θα αποζημιώνονται για αυτές τις υπηρεσίες, αυξάνοντας με αυτό τον τρόπο το εισόδημα τους, σε αντίθεση με σήμερα. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται με παραδείγματα πως οι αναλυτικές εκφράσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση των απωλειών κατά την παροχή των νέων επικουρικών υπηρεσιών και τα επιμέρους λειτουργικά κόστη που θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στις μελλοντικές αγορές ηλεκτρικής ενέργειας.

show abstract

Implementation and Validation of Energy Conversion Efficiency Inverter Models for Small PV Systems in the North of Brazil

Cited by 5 publications

References 3 publications

Performance Analysis of a Stirling Engine Hybrid Power System

Performance Analysis of a Stirling Engine Hybrid Power System

A Method to Enhance the Global Efficiency of High-Power Photovoltaic Inverters Connected in Parallel

Analytical and detailed evaluation of power and energy losses in PV plants aiming at their integration in future ancillary services markets

Contact Info

Product

Resources

About