The Techno - Economical Impact of PV On-Grid Systems on the Security of Palestinian Electrical Supply (Jericho PV system - Case study) | التأثير الفني والاقتصادي لأنظمة الخلايا الشمسية الموصولة مع شبكات الكهرباء على أمن الطاقة في فلسطين /النظام الشمسي في أريحا: دراسة حالة

This research based on modeling the grid tie PV power system using Matlab Simulink software program in order to study the techno-economic performance analysis of building these systems according to our environmental conditions such as temperature, solar radiation and wind speed. The main objective of research is to design a grid tie PV system by using Matlab Simulink program and apply this system on Jericho PV power plant as a case study. To achieve this objective we should study the mathematical models which characterize each part of grid tie PV power system such as PV module, MPPT controller, transformer, and then convert the mathematical models to Simulink models. Furthermore, we should investigate the design connection topologies for all components of grid tie PV system in order to study the operation of system for different environmental conditions. Current predictive models are very useful for a grid tie system, which is limited to operate at the maximum power point. These models accurately predict the power output of different PV On grid tie system based on data specification. The program is dynamic, and fit with the changes of parameters, which are related to the reduced power output caused by increased temperature, as well as the effect of non-linear absorption of solar radiation on power output. Data was collected and analyzed as a case study for Jericho PV power plant. On the M.V case study of Jericho network and Jericho Solar PV station, negligible technical impacts were noted on the current level of penetration which, the current capacity of the station, equals 300 kWp. On the low voltage case study, it is recommended to minimize the negative technical impact of the distributed PV generators on the conventional grid by using smart grid systems to monitor the grid performance hourly and control the energy exchange times. Regarding the L.V case, it’s recommended from the researcher point of view, as a result of this study, that it was more justified and preferable if limiting the PV penetration level on the grid to 15% or to equal the minimum load of the feeder by the regulator for more safety. Based on the economic evaluation, the cost of energy generated by Jericho PV power plant were studied is 0.18 (US$/kWh) while the cost of energy generated by conventional supply is 0.19 (US$/kWh).

هذا البحث قائم على بناء نموذج رياضي محوسب لنظام شمسي موصول مع الشبكة الكهربائية وذلك باستخدام برنامج الماتلاب سيميولينك من اجل دراسة وتحليل الأداء الفني والاقتصادي لبناء هذه الأنظمة بالاعتماد على تغير الظروف البيئية والبيانات المناخية المتوفرة مثل درجة الحرارة، كمية الإشعاع الشمسي وسرعة الرياح. الهدف الرئيسي من البحث يتمثل في تصميم نظام شمسي موصول مع الشبكة الكهربائية باستخدام برنامج الماتلاب سيميولينك وتطبيقه على النظام الشمسي في أريحا كدراسة حالة. لإنجاز هذا الهدف تم دراسة النماذج الرياضية المحوسبة والتي تميز كل جزء في النظام الشمسي مثل اللوح الشمسي، منظم تتبع نقطة القدرة القصوى، المحول، ومن ثم تحويل هذه النماذج الرياضية إلى نماذج سيميولينك. إضافة إلى ذلك يجب التحقق من الخصائص الهندسية لتصميم التوصيلات المختلفة لكل أجزاء النظام الشمسي الموصول مع الشبكة الكهربائية بهدف دراسة تشغيل النظام في ظروف مناخية مختلفة. نماذج التنبؤ الحالية مفيدة جدا في حالة الأنظمة الموصولة مع الشبكة الكهربائية والتي تعمل عند نقطة القدرة القصوى حيث أن هذا النموذج المصمم يتم من خلاله عمل محاكاة لمعرفة نتائج تشغيل عناصر النظام لكل فترة زمنية محددة ويتنبأ أيضا بدقة عن كمية إنتاج الطاقة خلال هذه الفترات وبالاعتماد على البيانات ألمقاسه. كذلك يتم من خلال البرنامج المحوسب الذي تم تصميمه معرفة كمية إنتاج الطاقة بتغيير ظروف التشغيل، زيادة درجة الحرارة أو كمية الإشعاع الشمسي، وقد تم تحليل البيانات المقاسة من النظام الشمسي في أريحا كدراسة حالة. في حالة البحث على الضغط المتوسط لشبكة كهرباء أريحا والنظام الشمسي في أريحا فأن الآثار الفنية لنسبة المشاركة الحالية وهي قدرة محطة الطاقة الشمسية الحالية وتساوي 300 ك.و، كانت غير ملحوظة ومهملة. في حالة الدراسة للضغط المنخفض، فأن التوصيات لتقليل الآثار الفنية السلبية لمولدات الخلايا الشمسية الموصولة والموزعة على الشبكة التقليدية هي استخدام أنظمة الشبكات الذكية لمراقبة أداء الشبكة الساعي والتحكم في أوقات تبادل الطاقة، بالإضافة إلى تحديد نسب مشاركة أنظمة الخلايا الشمسية على الشبكة الكهربائية بنسبة 15% بواسطة منظم الشبكة لزيادة الأمان، أو تحديد نسبة المشاركة لأنظمة الخلايا الشمسية بقيمة الحد الأدنى لقيمة حمل المغذي. في حالة التحليل والتقييم الاقتصادي للنظام الشمسي في أريحا تبين أن سعر الطاقة الكهربائية المولدة من محطة أريحا الشمسية هو0.18 (US$/kWh) مقارنة مع 0.19 (US$/kWh) للطاقة المولدة من مصادر تقليدية.