Fast calculation of the maximum power point of photovoltaic generators under partial shading

Cálculo rápido del punto de máxima potencia de generadores fotovoltaicos bajo condiciones de sombreado parcial

Este artículo presenta un método para calcular la producción energética en sistemas fotovoltaicos considerando sombreado parcial o condiciones no regulares. El método propuesto está basado en el modelo de un diodo completo incluyendo el diodo de bypass en su forma exponencial, donde la corriente y voltaje de los módulos son calculados sin utilizar la función Lambert-W. Adicionalmente, el método introduce un procedimiento para calcular la vecindad de los puntos máximos de potencia, lo cual permite una reducción en el número de operaciones requeridas para obtener el máximo global. El método propuesto proporciona tiempos de simulación cortos y alta precisión. Por otro lado, ya que el método no requiere funciones matemáticas complejas, puede ser implementado en conocidos paquetes computacionales y lenguajes de desarrollo como C y C++. Dichas características hacen de este método una herramienta útil para evaluar la viabilidad económica y el tiempo de retorno de inversión en instalaciones fotovoltaicas. Resultados de simulación y comparaciones con un procedimiento clásico confirman el buen desempeño del método propuesto en términos de tiempo de ejecución y precisión.

Introducción

Los sistemas fotovoltaicos se analizan habitualmente mediante paquetes de software, pero debido a la complejidad de los circuitos fotovoltaicos, los tiempos de simulación son excesivamente largos, lo que supone un inconveniente importante si se deben analizar grandes sistemas fotovoltaicos. Además, algunas herramientas informáticas no permiten simular las condiciones reales de funcionamiento, como el desajuste causado por las sombras. Algunos de los métodos reportados (Patel & Agarwal, 2008) que pretenden corregir parcialmente estos inconvenientes se basan en entornos de simulación comerciales que limitan su uso por cuestiones de licencia. Otros se basan en la obtención de sistemas de ecuaciones no lineales, pero su solución requiere el uso de funciones complejas como la función Lambert-W, lo que sigue produciendo largos tiempos de procesamiento (Petrone, Spagnuolo, & Vitelli, 2007).