Yeniden düzenleşim için entropi tabanlı arama algoritmalarının geliştirilmesi

En önemli yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi için fotovoltaik (PV) paneller kullanılır. Günümüzde güneş enerjisinden faydalanarak enerji elde etmek için bu paneller çeşitli şekillerde bağlanarak PV diziler ve hatta PV santraller oluşturulmaktadır. Ancak PV sistemlerin verimi ışık miktarı, sıcaklık ve dizinin bağlantı yapısına doğrudan bağlıdır. Özellikle kısmi gölgeli durumlar PV dizilerden elde edilen maksimum güç noktasını oldukça etkilemektedir. Bir PV diziyi maksimum güç noktasında çalıştırmak için çeşitli izleme algoritmaları kullanılır. Diğer taraftan PV dizilerden elde edilebilecek maksimum güç noktası, dizinin bağlantı yapısı değiştirilerek artırılabilir. Bunun için yeniden düzenleşim algoritmaları kullanılır. PV dizilerde yeniden düzenleşim algoritmalarının amacı, sistemden daha yüksek gücün elde edilmesi için ortam şartlarına göre panel bağlantılarının gerçek zamanlı olarak değiştirilmesidir. Diğer bir deyişle yeniden düzenleşim, panellerin olası farklı bağlantı şekilleri arasından en uygun bağlantı düzeninin aranması ve bulunması yöntemidir. Bu işlem, dizi içerisindeki panellerin tamamına veya bir kısmına ait bağlantı düzeninin belirli ilkeler çerçevesinde değiştirilmesi ile yapılır. Literatürde bulunan yeniden düzenleşim yöntemlerinde, genellikle kabarcık sıralama gibi kullanımı zor olan algoritmalar kullanılmaktadır. Etkili bir yeniden düzenleşim algoritmasında, en yüksek gücü verecek bağlantı düzeni gerçek zamanlı olarak bulunabilmelidir. Bu tez çalışmasında, PV dizilerde kısmi gölgelenme koşullarında sistemden maksimum gücün elde edilmesini sağlamak için yeni bir yeniden düzenleşim yaklaşımı önerilmektedir. Dizinin boyutu arttıkça oluşan milyonlarca hatta milyarlarca ihtimal arasından optimal bağlantı düzenini bulmak için entropi tabanlı genetik algoritma kullanılmaktadır. Bu yöntem yüksek doğruluklu ve etkili bir arama yöntemi sunmaktadır. Adaptif ve sabit panellerden oluşan PV sistemde, adaptif panele ait modüllerin sabit panele ait modüllere bağlanarak sistemin aynı panellerle farklı bir konfigürasyona sahip olması sağlanmaktadır. Bunun için bir anahtarlama matrisi kullanılmaktadır. Böylece, aynı koşullarda daha yüksek güç elde edilecek yapı sağlanmaktadır. Geliştirilen algoritmalara giriş parametresi olarak kısa devre akımları ve görüntü işleme ile elde edilen gölgelenme değerleri olmak üzere iki ayrı ölçüm bilgisi kullanılmıştır. Deneyler için üç adaptif panel ve dokuz sabit panele sahip sistem oluşturulmuştur ve önerilen yöntemin her boyuttaki PV dizilerde gerçek zamanlı olarak kullanılabilir olduğu etkili sonuçlarla gösterilmektedir. Karşılaştırmalı olarak elde edilen güç-gerilim grafikleri önerilen yöntemin performansını ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, bu tez kapsamında her boyuttaki PV diziler için kısmı gölge şartlarında daha yüksek güç elde etmek üzere gerçek zamanlı olarak uygulanabilen entropi tabanlı genetik algoritma kullanan yeni bir yeniden düzenleşim yöntemi önerilmektedir. Ayrıca bu yöntem simülasyon ve deneysel sonuçlarla doğrulanmaktadır. Bu tez kapsamında hedeflenen algoritmaların geliştirilmesi için yapılan çalışmalar 112E214 numaralı TÜBİTAK 1001 araştırma projesi ile desteklenmiştir.