Métodos de identificação de sombreamento parcial em painéis fotovoltaicos de geração distribuída: uma breve revisão na literatura

Autores

DOI:

https://doi.org/10.47456/bjpe.v10i1.42263

Palavras-chave:

Painéis Solares, Sombreamento Parcial, Métodos

Resumo

Este artigo investigou métodos de detecção e correção de falhas causadas por sombreamento parcial em painéis solares. Após revisar diversos estudos sobre estratégias para mitigar os efeitos do sombreamento em painéis solares, concluiu-se que existe uma variedade de abordagens computacionais baseadas em algoritmos distintos, todas voltadas para maximizar a eficiência energética. A completa eliminação do sombreamento é um desafio complexo e ainda considerado inatingível por diversas razões. No entanto, a manipulação inteligente dos painéis sombreados emerge como uma estratégia promissora e predominante nas pesquisas até o momento, como uma maneira de contornar essa limitação. Este estudo contribui para o entendimento das soluções disponíveis para lidar com o sombreamento parcial em painéis solares e destaca a importância da eficiência energética como objetivo principal.

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Biografia do Autor

  • Caroline Tedesco Santos Passos, UFES-PPGEE - Programa de Pós Graduação em Eng Elétrica

    Possui graduação em Engenharia de Produção pela Universidade Federal do Espírito Santo (2016) e mestrado em Energia pela Universidade Federal do Espírito Santo (2022). É doutoranda em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo desde 2022. (Texto informado pelo autor)

  • Giovane Lopes Ferri, UFES-PPGEE - Programa de Pós Graduação em Eng Elétrica

    Coordenador de curso no Centro Universitário Vale do Cricaré (UNIVC). Mestre em Energia e Engenheiro de Produção pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), atuando principalmente nos seguintes temas: localização de facilidades, resíduos sólidos urbanos, logística reversa e cadeia de suprimentos. (Texto informado pelo autor)

  • Jussara Farias Fardin, Universidade Federal do Espírito Santo, LEPAC

    Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (1978), mestrado em Engenharia Elétrica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1983) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (2001). Atualmente é professor titular da Universidade Federal do Espírito Santo. Desenvolve trabalhos na área de fontes renováveis, microrredes, smart grid, identificação de sistemas e supercondutividade aplicada a sistemas de energia. (Texto informado pelo autor)

Referências

AbdulMawjood, K., S., Refaat, S., & Morsi, W. G. (2018). Detection and prediction of faults in photovoltaic arrays: A review. In IEEE 12th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG 2018), Doha, Qatar, 2018, 1-8, doi: 10.1109/CPE.2018.8372609.

AbdulMawjood, K., Alsadi, S., Refaat, S. S., & Morsi, W. G. (2022). Characteristic Study of Solar Photovoltaic Array Under Different Partial Shading Conditions. IEEE Access, 10, 2022, 6856-6866.

Ahmad, R., Murtaza, A. F., Sher, H. A., Shami, U. T., & Olalekan, S. (2017). An analytical approach to study partial shading effects on pv array supported by literature. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 74, 721-732.

Ahmad, M. W., Gorla, N. B. Y., Malik, H. & Panda, S. K. (2021). Noninvasive Model-Based Open-Circuit Switch Fault Detection of AC-Bypass Leg Switches in Transformerless PV Inverter. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 9(6), 6671-6680.

Ando, B., Baglio, S., Pistorio, Tina, A., G. M., & Ventura, C. (2015). Sentinella: Smart monitoring of photovoltaic systems at panel level. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 64(8), 2188-2199.

ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). Geração. Unidades com Geração Distribuída. (2023). Recuperado de https://www.gov.br/aneel/pt-br/centrais-de-conteudos/relatorios-e-indicadores/geracao.

Baghaee, H. R., Mlakić, D., Nikolovski, S., & Dragicčvić, T. (2020). Anti-Islanding Protection of PV-Based Microgrids Consisting of PHEVs Using SVMs. IEEE Transactions on Smart Grid, 11(1), 483-500.

Basnet, B., Chun, H., & Bang, J. (2020). An Intelligent Fault Detection Model for Fault Detection in Photovoltaic Systems. Journal of Sensors, 2020, Article ID 6960328, 11 pages. https://doi.org/10.1155/2020/6960328.

Cai, X. & Wai, R. J. (2022). Intelligent DC Arc-Fault Detection of Solar PV Power Generation System via Optimized VMD-Based Signal Processing and PSO–SVM Classifier. IEEE Journal of Photovoltaics, 12(4), 1058-1077.

Correia, D., Tomé, P., Costa, P. M., & Marques, L. (2016). Monitoring system for small sized photovoltaic power plant. in 11th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI), Gran Canaria, Spain, 1-6.

Da Paixão, M. A. S., De Miranda, S. H. G. (2018). Um comparativo entre a política de energia renovável no

Brasil e na China. Pesquisa & Debate. Revista do Programa de Estudos Pós-Graduados em Economia

Política, 29(1), 53.

Dhimish, M., Holmes, V., Mehrdadi, B., Dales, M. & Mather, P. (2018). Output-Power Enhancement for Hot Spotted Polycrystalline Photovoltaic Solar Cells. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability, 18(1), 37-45.

Dong, M., Dong, H., Wang, L., Yang, J., Li, L., & Wang, Y. (2018). A Simple Open-Circuit Detection Strategy for a Single-Phase Grid-Connected PV Inverter Fed From Power Optimizers. IEEE Transactions on Power Electronics, 33(4), 2798-2802.

Duarte, V. H., Valentini, M. H. K., Santos, G. B., Nadaletti, W. C., & Vieira, B. (2022). Biocombustíveis: uma revisão sobre o panorama histórico, produção e aplicações do biodiesel. Meio Ambiente (Brasil), v.4, n.2. 050-068.

Dutta, S. & Chatterjee, K. (2018). A Buck and Boost Based Grid Connected PV Inverter Maximizing Power Yield From Two PV Arrays in Mismatched Environmental Conditions. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65(7), 5561-5571.

Fan, Z., Fan, B., Peng, J., & Liu, W. (2021). Operation loss minimization targeted distributed optimal control of DC microgrids. IEEE Systems Journal, 15(4), 5186-5196.

Ferreira, F. M. A. (2019). Desenvolvimento de Um Sistema de Monitorização e de Gestão/Controlo de Cargas Para Instalações de Microprodução Fotovoltaica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Eletrotécnica) - Instituto Superior de Engenharia do Porto, Porto (Portugal).

Ibrahim, A. -w. et al. (2020). PV maximum power-point tracking using modified particle swarm optimization under partial shading conditions. Chinese Journal of Electrical Engineering, 6(4), 106-121.

IRENA (International Renewable Energy Agency). Country Rankings 2022. (2023). Abu Dhabi, United Arab Emirates. Recuperado de https://www.irena.org/Data/View-data-by-topic/Capacity-and-Generation/Country-Rankings.

Kuo, C. L., Chen, J. L., Chen, S. J., Kao, C. C., Yau, H. T., & Lin, C. H. (2017). Photovoltaic energy conversion system fault detection using fractionalorder color relation classifier in microdistribution systems. IEEE Transactions on Smart Grid, 8(3), 1163-1172.

Leon-Aldaco, S. E. D., Calleja, H., & Alquicira, J. A. (2015). Reliability and mission profiles of photovoltaic systems: A fides approach. IEEE Transactions on Power Electronics, 30(5), 2578-2586.

Ma, J., Pan, X., Man, K. L., Li, X., Wen, H., & On Ting, T. (2018). Detection and Assessment of Partial Shading Scenarios on Photovoltaic Strings. IEEE Transactions on Industry Applications, 54(6), 6279-6289.

Miao, W., Lam, K. H., & Pong, P. W. T. (2021). A String-Current Behavior and Current Sensing-Based Technique for Line–Line Fault Detection in Photovoltaic Systems. IEEE Transactions on Magnetics, 57(2), 1-6, Art no. 6100206.

Miao, W., Liu, X., Lam, K. H., & Pong, P. W. T. (2019). Arc-Faults Detection in PV Systems by Measuring Pink Noise With Magnetic Sensors. IEEE Transactions on Magnetics, 55(7), 1-6, Art no. 4002506.

Muñoz-Cruzado-Alba, J., Villegas-Núñez, J., Vite-Frías, J. A., Carrasco-Solís, J. M., & Galván-Díez, E. (2015). New Low-Distortion Q – f Droop Plus Correlation Anti-Islanding Detection Method for Power Converters in Distributed Generation Systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 62(8), 5072-5081.

Nehme, B., Msirdi, N. K., Namaane, A., & Akiki, T. (2017). Analysis and Characterization of Faults in PV Panels. Energy Procedia, 111, 1020-1029.

Oufettoul, H., Lamdihine, N., Motahhir, S., Lamrini, N., Abdelmoula, I. A., & Aniba, G. (2023). Comparative Performance Analysis of PV Module Positions in a Solar PV Array Under Partial Shading Conditions. IEEE Access, 11, 12176-12194.

Pei, T., & Hao, X. (2019). A Fault Detection Method for Photovoltaic Systems Based on Voltage and Current Observation and Evaluation. Energies, 12(9), 1712. doi: 10.3390/en12091712.

Pendem, S. R. & Mikkili, S. (2022). Assessment of Cross-coupling Effects in PV String-integrated-converters with PandO MPPT Algorithm Under Various Partial Shading Patterns. CSEE Journal of Power and Energy Systems, 8(4), 1013-1028.

Piotrovski, L. J., Knak, N., Abaide, N., & Farret, F. A. (2021). Análise Técnica da Inserção de Veículos Elétricos e Geração Fotovoltaica no Sistema de Distribuição. in 13th Seminar on Power Electronics and Control (SEPOC 2021).

Reigosa, P. D., Wang, H., Yang, Y., & Blaabjerg, F. (2016). Prediction of bond wire fatigue of igbts in a pv inverter under a long-term operation. IEEE Transactions on Power Electronics, 31(10), 7171-7182.

Roy, S., Alam, M. K., Khan, F., Johnson, J., & Flicker, J. (2018). An Irradiance-Independent, Robust Ground-Fault Detection Scheme for PV Arrays Based on Spread Spectrum Time-Domain Reflectometry (SSTDR). IEEE Transactions on Power Electronics, 33(8), 7046-7057.

Saleh, K. A., Hooshyar, A., El-Saadany, E. F., & Zeineldin, H. H. (2017). Voltage-based protection scheme for faults within utility-scale photovoltaic arrays. IEEE Transactions on Smart Grid, pp(99), 1-1.

Suman, G. K., Guerrero, J. M., & Roy, O. P. (2022). Robust frequency control in interconnected microgrids: An H2/Hinf control approach. IEEE Systems Journal, 16(2), 2044-2055.

Voglitsis, D., Papanikolaou, N. P., & Kyritsis, A. C. (2019). Active Cross-Correlation Anti-Islanding Scheme for PV Module-Integrated Converters in the Prospect of High Penetration Levels and Weak Grid Conditions. IEEE Transactions on Power Electronics, 34(3), 2258-2274.

Wang H. et al. (2022). DC Series Arc Fault Detection Method in Photovoltaic System Based on Multiple Frequency Selections for Common-Mode Conductive Voltage. IEEE Transactions on Power Electronics, 37(12), 15538-15553.

Winston, D. P. (2019). Efficient Output Power Enhancement and Protection Technique for Hot Spotted Solar Photovoltaic Modules. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability, 19(4), 664-670.

Yao, Z., Zhang, Y., & Hu, X. (2020). Transformerless Grid-Connected PV Inverter Without Common Mode Leakage Current and Shoot-Through Problems. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 67(12), 3257-3261.

Yoldas, Y., Önen, A., Muyeen, S. M., Vasilakos, A. V., & Alan, İ. (2017). Enhancing smart grid with microgrids: Challenges and opportunities. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 72, 205-214.

Zhao, Y., Palma, J. F. de, Mosesian, J., Lyons, R., & Lehman, B. (2013). Line-line fault analysis and protection challenges in solar photovoltaic arrays, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(9), 3784-3795.

Publicado

06.02.2024

Como Citar

Passos, C. T. S., Ferri, G. L., Fardin, J. F., & Medina, A. C. R. (2024). Métodos de identificação de sombreamento parcial em painéis fotovoltaicos de geração distribuída: uma breve revisão na literatura. Brazilian Journal of Production Engineering, 10(1), 12-23. https://doi.org/10.47456/bjpe.v10i1.42263

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