Photovoltaic power reduction : degradation effects on system output and Model Based Algorithm validation and maintenance

Reliability research on photovoltaic modules is still underdeveloped. Factors and modes involved in decreasing system performance are studied. They depend on environmental conditions, technology, design and materials used. It is essential therefore, a detailed study on these factors to then be able to quantify module’ degrade. In literature there is a wide collection of studies aimed to solve the problem. It is necessary to understand the multiplicity dependance, it is quite difficult to define an accurate model which comprehend all modes. At the same time, given the increased permeability from renewable sources, RES, a control system able to reduce power output of the PV system will aid frequency regulation. This elaborate is an attempt to optimize the algorithm reducing its dependency on data error. The data is previously filtered by noise, partial shading and interpolation error due to values of current and voltage at maximum power point. Then an error study is performed between model output and interpolation result scaled by a reduction percentage, before and after constraints. The error was then statistically analyzed to understand if it respects the tolerance limits defined in European and national normative.

La ricerca sull’affidabilità dei moduli fotovoltaici è ancora poco sviluppata. Si sono ricercati i fattori e le modalità che intercorrono a ridurre le performance di sistema. Essi dipendono da condizioni ambientali, tecnologia, design e materiali usati nel realizzarli. È perciò imprescindibile uno studio dettagliato su questi elementi per poi riuscire a quantificare il degrado del pannello. In letteratura si trovano molti studi versi a solvere questo problema. C’è però da comprendere che, vista la molteplice dipendenza, è alquanto complesso definire un modello che accuratamente li comprenda tutti. Parallelamente, data la crescente permeabilità del mercato energetico da fonti rinnovabili, RES, si è proseguita la ricerca su un sistema di controllo della potenza in uscita per far fronte alla regolazione di frequenza. In particolare, forniti un database di dati riguardanti un modulo e l’algoritmo, si è cercato di ottimizzarlo riducendo la sua dipendenza da errori di dati. In primo i dati, precedentemente filtrati da rumore di misura, sono stati ulteriormente filtrati da partial shading ed errori di interpolazione legati al calcolo dei valori di corrente e tensione nel punto di massimo di potenza del modello. In secondo si è calcolato l’errore tra l’output di modello e il risultato dell’interpolatore, scalato dalla percentuale, prima e dopo il filtraggio. L’errore è stato statisticamente analizzato per capire se rientra nei limiti definiti dalla normativa nazionale ed europea.