I. Tổng quan về hệ thống năng lượng mặt trời
Hệ thống năng lượng mặt trời (NLMT) là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng, đóng góp vào sự phát triển bền vững. NLMT hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng thông qua các tấm pin quang điện (TPQĐ). Đặc điểm nổi bật của NLMT là khả năng cung cấp năng lượng sạch mà không phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, hiệu suất của hệ thống này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, đặc biệt là hiện tượng che phủ một phần, nơi mà bức xạ mặt trời không đồng nhất sẽ dẫn đến suy giảm công suất. Nghiên cứu về cấu trúc hệ thống NLMT và các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất làm việc trong điều kiện bị che phủ là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng này. Theo đó, việc tái cấu trúc hệ thống NLMT nhằm mục tiêu cân bằng bức xạ và tối ưu hóa công suất đầu ra là một hướng đi triển vọng. "Năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn có thể cung cấp nguồn điện cho những khu vực khó tiếp cận".
II. Khái quát về bài toán điều khiển tối ưu
Bài toán điều khiển tối ưu trong hệ thống NLMT liên quan đến việc thiết lập các chiến lược điều khiển nhằm tối đa hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống. Điều khiển tối ưu có thể được chia thành hai loại: điều khiển tối ưu tĩnh và điều khiển tối ưu động. Trong điều kiện ánh sáng không đồng nhất, việc áp dụng các thuật toán tối ưu để điều chỉnh cấu hình kết nối của các TPQĐ là cần thiết. Cấu trúc điều khiển trong hệ thống NLMT bao gồm các bộ phận như bộ tái cấu trúc và hệ thống điều khiển. Đề xuất phương pháp điều khiển tối ưu không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình vận hành. "Việc áp dụng các thuật toán tối ưu trong điều khiển không chỉ tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn đảm bảo an toàn cho các thiết bị trong hệ thống".
III. Xây dựng sách lược tái cấu trúc hệ dựa trên bài toán điều khiển tối ưu
Chiến lược tái cấu trúc hệ thống NLMT dựa trên bài toán điều khiển tối ưu nhằm mục tiêu cân bằng bức xạ và nâng cao hiệu suất hoạt động. Việc đo lường dòng điện và điện áp của các TPQĐ là bước quan trọng để đánh giá hiệu suất của hệ thống. Đề xuất mô hình toán và các thuật toán như quy hoạch động (Dynamic Programming) và thuật toán SmartChoice cho phép tìm kiếm cấu hình cân bằng bức xạ một cách hiệu quả. Các phương pháp này không chỉ giúp tối ưu hóa công suất mà còn giảm thiểu số lần đóng mở khóa trong quá trình tái cấu trúc, từ đó bảo vệ thiết bị và kéo dài tuổi thọ của hệ thống. "Một cấu hình kết nối tối ưu sẽ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn trong điều kiện bức xạ không đồng nhất".
IV. Mô phỏng và thực nghiệm
Mô phỏng và thực nghiệm là bước quan trọng để đánh giá hiệu quả của các phương pháp đề xuất trong luận án. Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink, các mô hình được xây dựng để mô phỏng hoạt động của hệ thống NLMT trước và sau khi tái cấu trúc. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về công suất đầu ra của hệ thống sau khi áp dụng các thuật toán tối ưu. Việc so sánh giữa các phương pháp khác nhau trong điều kiện hoạt động thực tế cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp được đề xuất. "Kết quả mô phỏng không chỉ khẳng định tính chính xác của các thuật toán mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng công nghệ NLMT".
