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Integration of photovoltaic systems in cold regions

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Hosseini, Seyedkazem (2019). Integration of photovoltaic systems in cold regions. Thèse. Gatineau, Université du Québec en Outaouais, Département d'informatique et d'ingénierie, 134 p.

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Résumé

Les technologies photovoltaïques (PV) sont des solutions prometteuses pour faire face au changement climatique et aux problèmes d'approvisionnement énergétique à long terme. La majorité des centrales photovoltaïques sont actuellement installées dans des zones géographiques froides avec une quantité considérable de neige chaque année. On s'attend à une plus grande capacité PV pour le futur réseau électrique qui sera intelligent et flexible. Cette croissance prévue soulève des inquiétudes quant à la disponibilité, la qualité et la fiabilité de l'ensemble du réseau électrique, principalement en raison des conditions atmosphériques changeantes. De plus, dans les régions froides, l'accumulation de neige et de glace pourrait nuire à la performance des systèmes PV. Pour les systèmes PV, il est très important d'atteindre un niveau élevé d'efficacité et de fiabilité afin de réduire le coût de l'énergie. Ces objectifs peuvent être atteints par une conception et un contrôle appropriés des systèmes PV et par l'élaboration d'un modèle approprié. L'objectif de ce projet de recherche est d'améliorer les connaissances sur les applications des systèmes PV, en particulier dans les régions de climat froid, et de développer des contrôleurs et des outils de modélisation pour les concepteurs de systèmes PV et les professionnels. Ce travail de recherche a été abordé sous trois angles : 1) l'amélioration des modèles PV existants applicables aux systèmes PV exploités à l'extérieur afin d'obtenir des prévisions de rendement plus précises, 2) permettre la recherche de systèmes PV dans les régions froides grâce à un outil de simulation capable de caractériser les panneaux PV recouverts de neige, et 3) accroître l'efficacité des systèmes PV dans des conditions de protection partielle par une nouvelle méthode de suivi du point de puissance maximale (MPPT). En ce qui concerne la première perspective, une procédure améliorée de modélisation des modules PV a été présentée sur la base du modèle à diode unique. Cette amélioration permet des prévisions de rendement énergétique et des analyses de performance plus précises en conditions réelles sur le terrain. L'approche proposée permet de mettre à jour les paramètres du modèle pour des conditions environnementales données. De plus, les effets spectraux, qui influencent le rendement des modules PV, sont inclus dans le modèle. La deuxième perspective a mené à un nouveau modèle PV qui détermine les caractéristiques électriques instantanées des cellules PV en présence de couverture de neige. Le modèle proposé utilise la loi de Bouguer-Lambert pour estimer le niveau d'ensoleillement atteignant la surface des cellules PV recouvertes de neige. Ceci est obtenu en introduisant un coefficient d'extinction qui dépend des propriétés de la neige. Dans la troisième perspective, une nouvelle méthode de suivi de point de puissance maximale tolérante à l'ombre à haute performance (STMPPT) a été proposée pour l'étage convertisseur DC-DC des applications PV. La méthode STMPPT proposée permet un suivi rapide et fiable du point de puissance maximale globale, maximisant ainsi l'efficacité des systèmes PV. De plus, il fonctionne de façon stable dans des conditions de changement environnemental dynamique sans perdre le sens de l'orientation correcte. La technique STMPPT proposée est simple, précise et facilement adaptable à divers convertisseurs PV. Cette recherche peut être considérée comme une contribution importante au développement des systèmes PV et à la poursuite des études sur les applications des systèmes PV dans les régions froides.

Type de document: Thèse (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse: Taheri, Shamsodin
Co-directeurs de mémoire/thèse: Farzaneh, Masoud
Départements et école, unités de recherche et services: Informatique et ingénierie
Date de dépôt: 08 févr. 2019 21:14
Dernière modification: 08 févr. 2019 21:14
URI: http://di.uqo.ca/id/eprint/1048

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