1. บทนำ
การผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า ในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าสูงสุด จำเป็นต้องติดตามการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์แบบเรียลไทม์ และปรับสถานะการทำงานของโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ให้อยู่ใกล้จุดพลังงานสูงสุด บทความนี้จะแนะนำหลักการและการประยุกต์ใช้อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดสำหรับการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

2. หลักอัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุด

ในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สัมพันธ์กับจุดปฏิบัติงาน จุดปฏิบัติการถูกกำหนดโดยแรงดันและกระแสของส่วนประกอบ ดังนั้นด้วยการปรับสถานะการทำงานของส่วนประกอบให้ทำงานใกล้จุดกำลังไฟสูงสุด จึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงสุดได้
อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดทำได้โดยการตรวจสอบความเข้มของรังสีแสงอาทิตย์แบบเรียลไทม์และปรับสถานะการทำงานของโมดูลตามผลการตรวจสอบ อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดที่ใช้กันทั่วไปมีดังนี้:
2.1 อัลกอริธึม Perturb และ Observe (P&O) อัลก
อริธึม P&O เป็นอัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดที่เรียบง่ายและใช้กันอย่างแพร่หลาย หลักการคือการกำหนดจุดกำลังสูงสุดโดยการรบกวนสถานะการทำงานของส่วนประกอบอย่างต่อเนื่อง จากนั้นจึงสังเกตการเปลี่ยนแปลงของกำลัง
ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
1. เริ่มต้นสถานะการทำงาน รวมถึงแรงดันและกระแส

2. วัดกำลังปัจจุบัน

3. เพิ่มหรือลดค่าแรงดันหรือกระแสและวัดกำลังใหม่
4. เปรียบเทียบกำลังเก่าและใหม่ ถ้ากำลังใหม่มากกว่ากำลังเก่า ให้เพิ่มหรือลดค่าแรงดันหรือกระแสต่อไป หากกำลังใหม่น้อยกว่ากำลังเก่าให้เปลี่ยนทิศทางและลดขนาดขั้นบันได
5. ทำซ้ำขั้นตอนที่ 3 และ 4 จนกระทั่งถึงจุดพลังงานสูงสุด
อัลกอริธึม P&O นั้นเรียบง่ายและใช้งานง่าย แต่เนื่องจากขึ้นอยู่กับวิธีการค้นหาในท้องถิ่น จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะถูกรบกวนจากสัญญาณรบกวนและเงา
2.2 อัลกอริธึมการนำไฟฟ้าแบบเพิ่มหน่วย (INC) อัลก
อริธึม INC เป็นอัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดตามวิธีดิฟเฟอเรนเชียล หลักการคือเพื่อให้ได้การติดตามจุดกำลังสูงสุดโดยการปรับสถานะการทำงานตามลักษณะการรับเข้าของส่วนประกอบ
ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:
1. เริ่มต้นสถานะการทำงาน รวมถึงแรงดันและกระแส
2. วัดกำลังเอาท์พุตปัจจุบันและการรับเข้า
3. ปรับสถานะการทำงานตามการเปรียบเทียบระหว่างการรับเข้าปัจจุบันและการรับเข้าครั้งก่อน:
- หากการรับเข้าเพิ่มขึ้น ค่าของแรงดันหรือกระแสจะเพิ่มขึ้น
- ถ้าค่าอนุญาตลดลง ค่าของแรงดันหรือกระแสจะลดลง
- หากการรับเข้าไม่มีการเปลี่ยนแปลง ให้คงสถานะการทำงานปัจจุบันไว้
4. ทำซ้ำขั้นตอนที่ 2 และ 3 จนกระทั่งถึงจุดพลังงานสูงสุด
เมื่อเปรียบเทียบกับอัลกอริธึม P&O อัลกอริธึม INC มีความเร็วในการตอบสนองที่เร็วกว่าและมีเสถียรภาพที่ดีกว่า แต่ก็มีความซับซ้อนในการคำนวณด้วย
3. การประยุกต์ใช้อัลกอริธึมการติดตามจุดพลังงานสูงสุด
อัลกอริธึมการติดตามจุดพลังงานสูงสุดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและลดการสูญเสียพลังงาน ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของอัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดในการใช้งานจริง:
3.1 สถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
สถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่พบมากที่สุด ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โดยใช้อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุด สถานะการทำงานของส่วนประกอบสามารถปรับได้แบบเรียลไทม์ เพื่อให้ทำงานใกล้กับจุดกำลังสูงสุดเสมอ ซึ่งไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบอีกด้วย
3.2 ไฟถนนไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
โคมไฟถนนไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการให้แสงสว่าง การใช้อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุด ช่วยให้มั่นใจได้ว่าไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์จะทำงานโดยใช้กำลังสูงสุดเสมอในกรณีที่ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลง ส่งผลให้มีเวลาส่องสว่างนานขึ้น
3.3 เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการชาร์จแบตเตอรี่ ด้วยการใช้อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุด สถานะการทำงานของเครื่องชาร์จสามารถปรับได้แบบเรียลไทม์เพื่อให้ทำงานโดยใช้กำลังสูงสุดเสมอ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จ

4. บทสรุป

อัลกอริธึมการติดตามจุดพลังงานสูงสุดของการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญซึ่งมีบทบาทสำคัญในระบบการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ บทความนี้จะแนะนำอัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดทั่วไปสองอัลกอริธึม ได้แก่ อัลกอริธึม P&O และอัลกอริธึม INC และแนะนำการใช้งานในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและความต้องการพลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น อัลกอริธึมการติดตามจุดกำลังสูงสุดจะได้รับการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม ด้วยการปรับปรุงความแม่นยำและเสถียรภาพของอัลกอริธึมอย่างต่อเนื่อง ทำให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ให้ดียิ่งขึ้นไปอีก