PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS
The aim of the study is to analyze the possibilities of simplifying PV module models for power generation purposes, in particular, the method of selecting the values of unknown model parameters, as well as the exclusion of known parameters from the model. Since photovoltaic power plant is the object...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/533 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103934740824064 |
|---|---|
| author | Kuznietsov , M. |
| author_facet | Kuznietsov , M. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "M. Kuznietsov ",
"institution": "Institute of renewable energy, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Kuznietsov , M. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:22Z |
| description | The aim of the study is to analyze the possibilities of simplifying PV module models for power generation purposes, in particular, the method of selecting the values of unknown model parameters, as well as the exclusion of known parameters from the model. Since photovoltaic power plant is the object with a large number of individual photovoltaic modules, significant computing power is required to predict the operation of the plant using existing models. As the alternative solution is to use simplified models with the appropriate loss of accuracy of the modeling results. In this paper, it is proposed to use the annual electricity generation by a photovoltaic module as a criterion for model efficiency, evaluating the impact of each model simplification on the obtained result. The influence of some number of parameters of the most commonly used model, in particular, the semiconductor ideality coefficient, the equivalent parallel resistance, and temperature-related coefficients, is evaluated. As a conclusion, the expediency of choosing the ideality coefficient in a typical value, the insignificance of the temperature effect, and the moderate influence of the parallel equivalent resistance on the predicted annual electricity generation are given. Bibliography 12. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2025.2(81).126-132 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:40:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
126
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
УДК 621.311.25 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).126-132
CПРОЩЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО МОДУЛЯ
В ЗАДАЧАХ ПРОГНОЗУВАННЯ ГЕНЕРАЦІЇ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
Отримано 04 трав. 2025 р.; рекомендовано до публікації 27 черв. 2025 р.
Доступно онлайн 30 черв. 2025 р.
Кузнєцов М. М.
Автор для кореспонденції: Кузнєцов Микола,
e-mail: renewable@ukr.net
Анотація. Метою роботи є аналіз можливостей спрощення моделей фотоелектричного модуля для
задач генерації електроенергії, зокрема спосіб визначення невідомих параметрів моделі, а також вида-
лення з моделі відомих параметрів. Оскільки фотоелектричні станції являють собою об’єкти з великою
кількістю окремих фотоелектричних модулів, то для прогнозу роботи станції з використанням існую-
чих моделей потрібні істотні обчислювальні потужності. Альтернативою є використання спрощених
моделей з неістотною втратою точності результатів моделювання. У роботі пропонується викори-
стовувати річну генерацію електроенергії фотоелектричним модулем як критерій ефективності мо-
делі, оцінюючи вплив кожного спрощення на зміну прогнозу генерації. Проведено оцінку впливу низки па-
раметрів найрозповсюдженішої моделі фотоелектричного модуля, зокрема коефіцієнта ідеальності
напівпровідника, еквівалентного паралельного опору та пов’язаних з температурою коефіцієнтів. Як
висновок приводиться доцільність вибору коефіцієнта ідеальності в типовому значенні, неістотність
впливу температури та помірний вплив паралельного еквівалентного опору на прогнозовану річну ге-
нерацію електроенергії. Бібл. 12.
Ключові слова: відновлювані джерела енергії, фотоелектричний модуль, електрична модель, прогноз
генерації електроенергії.
PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION
FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS
Received May 04, 2025; accepted Jun. 27, 2025
Available online Jun. 30, 2025
Kuznietsov M.
Author for correspondence: Mykola Kuznietsov,
e-mail: renewable@ukr.net
Abstract. The aim of the study is to analyze the possibilities of simplifying PV module models for power generation
purposes, in particular, the method of selecting the values of unknown model parameters, as well as the exclusion
of known parameters from the model. Since photovoltaic power plant is the object with a large number of individ-
ual photovoltaic modules, significant computing power is required to predict the operation of the plant using ex-
isting models. As the alternative solution is to use simplified models with the appropriate loss of accuracy of the
modeling results. In this paper, it is proposed to use the annual electricity generation by a photovoltaic module as
a criterion for model efficiency, evaluating the impact of each model simplification on the obtained result. The
influence of some number of parameters of the most commonly used model, in particular, the semiconductor
ideality coefficient, the equivalent parallel resistance, and temperature-related coefficients, is evaluated. As a con-
clusion, the expediency of choosing the ideality coefficient in a typical value, the insignificance of the temperature
effect, and the moderate influence of the parallel equivalent resistance on the predicted annual electricity gener-
ation are given. Bibliography 12.
Keywords: renewable energy sources, photovoltaic module, electrical model, forecast of electricity generation.
канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0002-0286-5652
Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, Київ, Україна
Ph.D.
https://orcid.org/0000-0002-0286-5652
Institute of renewable energy, NAS of Ukraine,
Kyiv, Ukraine
127
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
Використані позначення та скорочення
ФЕМ – фотоелектричний модуль
ВАХ – вольт-амперна характеристика
MPP – max power point, точка найбільшої потужності на
вихідній характеристиці ФЕМ
Вступ
Різноманіття задач як електроніки так і енергетики ви-
магає використання достатньо простих, проте ефектив-
них моделей фотоелектричних модулів (ФЕМ). При
цьому залежно від застосування сама модель матиме
різну ефективність. Серед задач, що вимагають ство-
рення різних моделей ФЕМ, – розробка нових Max
Power Point Tracking; опрацювання алгоритмів і методів
керування великими полями ФЕМ; аналіз роботи ФЕМ в
екстремальних температурних умовах тощо. Щодо за-
дач моделювання сонячних станцій – установок з вели-
кою кількістю ФЕМ, розподілених по великій площі –
складність моделі може стати перепоною через велику
кількість обчислень, навіть з огляду на сучасні досяг-
нення комп’ютерної техніки. Тому доцільним вважа-
ється наявність методу спрощення моделі ФЕМ у такий
спосіб, який дозволить зберегти істотні характеристики
і знехтувати неістотними при мінімальній складності
моделі. Після спрощення таку модель можна викорис-
товувати для комп’ютерного моделювання комбінації
великої кількості фотоелектричних модулів.
Загальний підхід до моделювання електричних характе-
ристик ФЕМ передбачає наявність трьох головних елеме-
нтів: джерела фотоелектричного струму IPV, зворотного
струму діода напівпровідника D1, еквівалентних парале-
льного Rsh та послідовного Rs омічних опорів ФЕМ
(рис. 1). Параметри елементів моделі розраховуються з
технічних характеристик модельованого ФЕМ, що зазви-
чай наводяться виробником [1–11]. Для точнішого відтво-
рення електричних характеристик модель ускладнюють,
збільшуючи кількість діодів до 2-3 [1, 5], визначенням па-
ралельного опору Rsh (ним часто нехтують), а також ура-
хуванням більшої кількості окремих чарунок в фотоелек-
тричному модулі [4, 9]. Розрахунок характеристик
кожного з елементів моделі також має свої варіації, вихо-
дячи з особливостей урахування неідеальності p-n-пере-
ходу напівпровідника, температурних коефіцієнтів та їх
залежності від сонячної радіації [1–3, 5], паралельно-пос-
лідовного з’єднання окремих чарунок у фотоелектрич-
ному модулі [4, 9]. Загалом для розглянутої моделі з її ва-
ріаціями слід відзначити такі особливості:
-Неврахування інертності характеристик; змінна часу не
входить до жодної зі знайдених проаналізованих моде-
лей. Це вбачається доцільним, оскільки швидкість зміни
зовнішніх впливів – освітленості, температури, обду-
вання вітром – значно повільніші за можливі постійні
часу реактивних складових моделі. Водночас таке спро-
щення може виявитись некоректним при розробці еле-
ктронних приладів, до яких підключається ФЕМ (тре-
кери MPP).
- Намагання «підігнати» модель під реальну вольт-ам-
перну характеристику (ВАХ) модельованого ФЕМ та-
кими способами: 1) додавання різної кількості напівп-
ровідникових діодів – що більше їх, то точніше
відтворення перегину у ВАХ; 2) підбір коефіцієнта ідеа-
льності напівпровідника або інших коефіцієнтів, для то-
чного позиціонування точки максимальної потужності
(MPP); 3) підстановка температурних коефіцієнтів для
точнішого відтворення ФЕМ за високих чи низьких тем-
ператур.
Рис. 1. Типова електрична модель фотоелектричного модуля
Fig. 1. Common photovoltaic module electric model
Для задач моделювання поля фотоелектричних моду-
лів, коли кількість ФЕМ доходить до декількох десятків,
зазвичай вибір моделі одиночного ФЕМ обмежується
моделлю, зображеною на рис. 1 [6, 8, 10], або взагалі
все поле розглядається як єдиний фотоелектричний мо-
дуль, з пропорційним перерахунком значень струмів і
опорів до кількості й способу об’єднання ФЕМ [7, 11].
Завдання дослідження. Загалом існує встановлений
підхід до моделювання одиничного ФЕМ, з різною
складністю і набором параметрів. Виклик становить
саме розрахунок набору з великої кількості ФЕМ в єди-
ній системі, зокрема для оцінок роботи наземних фото-
електричних станцій. Під час огляду літератури автору
не вдалось знайти підхід до такого випадку – зазвичай
береться або максимально спрощена модель без аргу-
ментації вибору, або в параметри моделі одиничного
модуля додаються множники відповідно до кількості
ФЕМ. Для вибору найефективнішої й водночас матема-
тично найпростішої моделі пропонується для
IPV
Rsh
Rs I
UPV
+
-
D1
128
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
одиничного ФЕМ виконувати симуляції цільового пока-
зника розрахунку (для цієї роботи – сумарна генерація
електроенергії за період часу) з ітераційною зміною па-
раметрів моделі задля оцінки чутливості до конкрет-
ного параметра. Аналітичний розрахунок чутливості
вбачається складнішим через велику кількість неліній-
ностей. Як наслідок, можна спростити модель для пода-
льшого використання.
Основні матеріали дослідження
Вибір моделі дослідження
Для цього дослідження типова модель (див. рис. 1) пе-
ренесена у середовище Mathlab Simulink відповідно до
[5], розділу «2.1. Single Diode Model (SDM): Parameters
Estimation» та «Chapter 2.1.1. Parameter Estimation of
SDM—Analytical Method #01» (рис. 2).
Рис. 2. Модель Simulink
Fig. 2. Simulink model
Як змінні в моделі використовуються такі параметри:
G – сонячна радіація на поверхні фотоелектричного мо-
дуля (Вт/м2);
Gn – сонячна радіація на поверхні фотоелектричного
модуля за нормальних умов (1000 Вт/м2);
Rs – еквівалентний послідовний опір фотоелектричного
модуля (Ом);
Rsh – еквівалентний паралельний опір фотоелектрич-
ного модуля (Ом);
T – температура навколишнього середовища (К);
Tn – нормальна температура навколишнього середо-
вища (298,15 К);
Isc.n – струм короткого замикання фотоелектричного
модуля за нормальних умов (А);
Ki – температурний коефіцієнт струму короткого зами-
кання фотоелектричного модуля (А/К);
Kv – температурний коефіцієнт напруги холостого ходу
фотоелектричного модуля (В/К);
Ncs – кількість послідовно з’єднаних чарунок – складо-
вих частин фотоелектричного модуля;
Voc.n – напруга холостого ходу фотоелектричного мо-
дуля за нормальних умов (А);
alpha1 – коефіцієнт ідеальності одиничного напівпро-
відникового діоду;
e_gap – ширина забороненої зони p-n-переходу (1.17 еВ
для кремнію).
Верифікація моделі, зображеної на рис. 2, проводилась
порівнянням з існуючою в Simulink моделлю «PV Array», з
однаковим набором вхідних параметрів, що відповідають
ФЕМ A10Green Technology A10J-S72-175 номінальною по-
тужністю 175 Вт. Якщо порівнювати ВАХ моделі, зображе-
ної на рис. 2, та «PV Array», відмінності виявляються пере-
важно в разі істотного відхилення від номінальних умов
температури та сонячної радіації (рис. 3).
Методика спрощення моделі
Для спрощення моделі одиничного модуля пропонується
оцінювати середньорічний виробіток електроенергії од-
ного ФЕМ за різної комбінації параметрів моделі з пода-
льшим висновком про значущість і вплив того чи того па-
раметра. Аналіз проводили на кліматичних даних,
отриманих з [12]: погодинні значення надходження пря-
мої сонячної радіації на горизонтальну поверхню й тем-
пература повітря для географічних координат м. Києва за
2019 рік. Для спрощення обчислень кліматичні дані попе-
редньо приведені до середніх за місяць значень тривало-
сті світлового дня і сумарної тривалості світлового дня за
місяць. Далі відповідно до температури й сонячної радіа-
ції розраховували максимальну потужність модуля (точка
MPP). Отримане значення помножували на тривалість
світлового дня. Параметр моделі, до якого досліджува-
лася чутливість, – коефіцієнт ідеальності одиничного ді-
оду alpha1. Цей параметр на практиці використовується
для точного позиціонування точки MPP на вихідній хара-
ктеристиці ФЕМ, що не вбачається важливим для аналізу
виробітку електроенергії. Значення alpha1 вибирали з ді-
апазону, близького до рекомендованого в роботі [5], а
саме 1…1,5. Результат наведено в табл. 1.
129
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
а б
в
Рис. 3. Порівняння моделі з рис. 2 та існуючої моделі Simulink «PV Array» за різних умов: а – нормальні умови G =
1000 Вт/м2, T = 25 °С; б – 25 червня 2019 року (найбільш сонячний день) G = 918 Вт/м2, T = 28 °С;
в – 25 січня 2019 року (найхолодніший день) G = 295 Вт/м2, T = -14 °С [12]
Fig. 3. Comparison between model fig. 2 and Simulink model “PV array” for the following conditions: a – normal
conditions G= 1000 W/m2, T=25 °С; b (б) June 25 2019 (the sunniest) G = 918 W/m2, T = 28 °С; c (в) January 25 2019 (the
coldest) G=295 W/m2, T=-14 °С [12]
Таблиця 1. Вплив параметра alpha1
Table 1. alpha1 parameter impact
*alpha1 0.98852
рефе-
ренсне
0.8 1 1.2 1.4 1.6
Місяць Світлий час
доби, г
Середня
темпера-
тура, °С
Середня
сонячна
радіація,
Вт/м2
Місячна генерація, кВт·г
Січень 302 -7 107 2.90 2.96 2.90 2.83 2.76 2.68
Лютий 304 -2 182 6.77 6.98 6.76 6.53 6.32 6.10
Березень 395 5 236 12.88 13.32 12.85 12.40 11.97 11.56
Квітень 439 11 310 20.54 21.27 20.50 19.77 19.07 18.41
Травень 496 18 328 25.54 26.49 25.49 24.54 23.64 22.78
Червень 536 24 382 33.45 34.72 33.38 32.12 30.93 29.79
Липень 518 22 393 33.10 34.32 33.03 31.82 30.67 29.58
Серпень 479 23 380 29.66 30.77 29.59 28.48 27.43 26.44
Вересень 408 18 306 19.41 20.13 19.36 18.64 17.94 17.28
Жовтень 362 13 232 12.17 12.62 12.14 11.68 11.24 10.82
Модель. рис. 2
Модель “PV Array”
Модель рис. 2
Модель “PV Array”
Модель “PV Array”
Модель рис. 2
130
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
*alpha1 0.98852
рефе-
ренсне
0.8 1 1.2 1.4 1.6
Місяць Світлий час
доби, г
Середня
темпера-
тура, °С
Середня
сонячна
радіація,
Вт/м2
Місячна генерація, кВт·г
Листопад 300 5 135 4.79 4.95 4.78 4.61 4.45 4.29
Грудень 269 2 87 2.12 2.16 2.11 2.06 2.01 1.95
Річна генерація, кВт·г 203.32 210.69 202.89 195.49 188.44 181.69
Відсоток відносно моделі з параметром alpha1 = 0.98852 100.0 % 103.6 % 99.8 % 96.1 % 92.7 % 89.4 %
*Коефіцієнт ідеальності діода alpha1 = 0.9885 – значення для моделі ФЕМ A10Green Technology A10J-S72-175
Як видно з табл. 1, зміна виробітку фотоелектричного
модуля для різних значень alpha1 не перевищує 12 %,
тоді як точність прогнозу кліматичних даних на добу на-
перед рідко перевищує 10 %. Тобто можна зробити ви-
сновок, що якщо значення коефіцієнта ідеальності діода
невідоме, його можна брати alpha1 = 1.3, відповідно до
джерела [2], неістотно втрачаючи в точності оцінки ге-
нерації.
Аналогічним способом проведено оцінку доцільності
виключення з моделі, зображеної на рис. 2, коефіцієнтів
напруги холостого ходу Kv, струму короткого замикання
Ki, температури навколишнього середовища T й еквіва-
лентного паралельного опору Rsh. За структурою моделі
з рис. 2, щоб прибрати вплив коефіцієнтів Ki та Kv, доста-
тньо прирівняти їх до нуля. Водночас це не прибирає за-
лежність інших параметрів моделі від температури.
Щоби повністю виключити вплив температури, додат-
ково потрібно прирівняти T до Tn, тобто до 298,15 К
(25 0С). Вплив паралельного еквівалентного опору ніве-
люється прирівнюванням його до нескінченності (для
моделі з рис. 2 – видаленням одного блока та відповід-
ною зміною іншого блока). Результати оцінки для ФЕМ
A10Green Technology A10J-S72-175 зведені у табл. 2.
Таблиця 2. Вплив параметрів Rsh, Ki, Kv, T
Table 2. Rsh, Ki, Kv, T parameters impact
Модель з
рис. 2 без
спрощень
Rsh = ∞ Ki = 0 Kv = 0 Ki = 0,
Kv = 0,
T = 25C
Rsh = ∞,
Ki = 0,
Kv = 0,
T = 25C
Місяць Світ-
лий
час
доби,
г
Середня
темпера-
тура, °С
Середня
сонячна
радіація, Вт/м2
Місячна генерація, кВт·г
Січень 302 -7 107 2.90 4.80 4.57 2.49 4.05 5.42
Лютий 304 -2 182 6.77 8.70 9.15 5.60 8.07 9.53
Березень 395 5 236 12.88 15.30 15.87 10.96 14.30 16.23
Квітень 439 11 310 20.54 23.11 23.39 18.28 21.68 23.87
Травень 496 18 328 25.54 28.25 27.24 23.97 26.13 28.61
Червень 536 24 382 33.45 36.19 33.72 33.16 33.51 36.22
Липень 518 22 393 33.10 35.84 34.14 32.05 33.40 36.02
Серпень 479 23 380 29.66 32.14 30.19 29.10 29.80 32.22
Вересень 408 18 306 19.41 21.63 20.71 18.22 19.87 21.90
Жовтень 362 13 232 12.17 14.21 13.67 11.01 12.80 14.57
Листопад 300 5 135 4.79 6.53 6.02 4.19 5.49 6.88
Грудень 269 2 87 2.12 3.65 2.94 1.91 2.71 3.90
Річна генерація, кВт·г 203.32 230.36 221.63 190.94 211.81 235.37
Відсоток відносно моделі з рис. 2 без спрощень 100.0 % 113.3 % 109.0 % 93.9 % 104.2 % 115.8 %
На основі даних, наведених у табл. 2, можна зробити ви-
сновок, що вплив температурних коефіцієнтів холостого
ходу та короткого замикання, як і повне виключення
впливу температури, приводять до відхилення розраху-
нку виробітку електроенергії менше 10 %, що демонст-
рує раціональність такого спрощення, причому через
протилежний влив температурних коефіцієнтів напруги
й струму, повне виключення температурної чутливості
моделі приводить до меншої похибки оцінки генерації,
ніж виключення лише одного з коефіцієнтів. Вплив екві-
валентного паралельного опору більш істотний, і виклю-
чати його з моделі потрібно з обережністю.
131
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
Висновки
Як результат можна зазначити, що доцільно вибирати
модель фотоелектричного модуля відповідно до задач
моделювання. Для прогнозування генерації фотоелект-
ричних станцій з великою кількістю ФЕМ як критерій
ефективності моделі одиничного модуля доцільно ви-
користовувати оцінку річної генерації електроенергії.
Запропонований у роботі метод спрощення дозволяє
визначати невідомі параметри та видалити існуючі –
для зменшення складності моделі. Зокрема, аналіз
впливу коефіцієнта ідеальності напівпровідника пока-
зав неістотний вплив останнього на річний виробіток
електроенергії, тобто його можна приймати в рекомен-
дованих параметрах, не заглиблюючись у розрахунок.
Температурна залежність електричних параметрів ФЕМ
також впливає неістотно на річну генерацію електрое-
нергії, тоді як вплив еквівалентного паралельного опору
більший, і рішення щодо його видалення з моделі пот-
рібно приймати після додаткових оцінок.
ПОСИЛАННЯ
1. Krismadinata, N. Abd. Rahim, H. W. Ping, J. Selvaraj.
Photovoltaic module modeling using simulink/matlab.
The 3rd International Conference on Sustainable Future
for Human Security SUSTAIN 2012. Procedia Environ-
mental Sciences 17 (2013), p. 537–546.
2. H. Tian, F. Mancilla–David, K. Ellis, E. Muljadi, P. Jen-
kinsd. A Detailed Performance Model for Photovoltaic
Systems. Journal Article NREL/JA-5500-54601, July
2012.
3. E. M. Salilih, Y. T. Birhane. Modeling and Analysis of
Photo-Voltaic Solar Panel under Constant Electric Load.
Hindawi Journal of Renewable Energy. Volume 2019.
Article ID 9639480, DOI:
https://doi.org/10.1155/2019/9639480
4. P. Acharya, M. N. Shaikh, S. K. Jha, A. P. Papadakis. Elec-
trical Modelling Of a Photovoltaic Module. Trivent Pub-
lishing © The Authors, 2016, p. 168–176. DOI:
https://doi.org/10.22618/TP.EI.20163.389014
5. S. R. Fahim, H. M. Hasanien, R. A. Turky, S. H. E. A.A
leem, M. A. Ćalasan, Comprehensive Review of Photo-
voltaic Modules Models and Algorithms Used in Param-
eter Extraction. Energies 2022, 15, 8941. DOI:
https://doi.org/10.3390/en15238941.
6. S. R. Pendem, S. Mikkili. Modeling, simulation and per-
formance analysis of solar PV array configurations (Se-
ries, Series-Parallel and HoneyComb) to extract maxi-
mum power under Partial Shading Conditions, Energy
Reports, ISSN 2352-4847, Elsevier, Amsterdam. Vol. 4,
pp. 274–287, DOI:
https://doi.org/10.1016/j.egyr.2018.03.003
7. D. D. Nguyen, B. Lehman. Modeling and Simulation of
Solar PV Arrays under Changing Illumination Conditions.
2006 IEEE COMPEL Workshop, Rensselaer Polytechnic
Institute, Troy, NY, USA, July 16–19, 2006. P. 295–299.
8. D. G. Montoya, J. D. Bastidas-Rodriguez, L. A. Trejos-
Grisales, C. A. Ramos-Paja, G. Petrone, G. I. Spagnuolo.
A Procedure for Modeling Photovoltaic Arrays under
Any Configuration and Shading Conditions. Energies
2018, 11, 767; DOI:
https://doi.org/10.3390/en11040767
9. X. H. Nguyen, M. P. Nguyen. Mathematical modeling of
photovoltaic cell/module/arrays with tags in
Matlab/Simulink. Nguyen and Nguyen Environ Syst Res
(2015) 4:24 DOI https://doi.org/10.1186/s40068-015-
0047-9
10. S. Fadhel, M. Trabelsi, I. Bahri, D. Diallo, M. Mimouni.
Faults effects analysis in a photovoltaic array based on
current-voltage and power-voltage characteristics.
2016 17th International Conference on Sciences and
Techniques of Automatic Control and Computer Engi-
neering (STA), Dec 2016, Sousse, Tunisia. DOI:
https://doi.org/10.1109/sta.2016.7952049
https://centralesupelec.hal.science/hal-01942581
11. F. N. Sibai. Maximizing aged photovoltaic array power:
a computer modelling study. Clean Energy, 2024. Vol. 8.
No. 1, p.171–187. DOI:
https://doi.org/10.1093/ce/zkad079.
12. https://www.renewables.ninja/
REFERENCES
1. Krismadinata, N. Abd. Rahim, H. W. Ping, J. Selvaraj. Pho-
tovoltaic module modeling using simulink/matlab. The 3rd
International Conference on Sustainable Future for Human
Security SUSTAIN 2012. Procedia Environmental Sciences
17 (2013), p. 537–546.
2. H. Tian, F. Mancilla–David, K. Ellis, E. Muljadi, P. Jenkinsd.
A Detailed Performance Model for Photovoltaic Systems.
Journal Article NREL/JA-5500-54601, July 2012
3. E. M. Salilih, Y. T. Birhane. Modeling and Analysis of
Photo-Voltaic Solar Panel under Constant Electric Load.
Hindawi Journal of Renewable Energy. Volume 2019, Arti-
cle ID 9639480, DOI:
https://doi.org/10.1155/2019/9639480
4. P. Acharya, M. N. Shaikh, S. K. Jha, A. P. Papadakis. Elec-
trical Modelling оf a Photovoltaic Module. Trivent Publish-
ing © The Authors, 2016, p.168-176. DOI:
https://doi.org/10.22618/TP.EI.20163.389014
5. S. R. Fahim, H. M. Hasanien, R. A. Turky, S. H. E. A. Aleem,
M. A. Ćalasan, Comprehensive Review of Photovoltaic
Modules Models and Algorithms Used in Parameter Extrac-
tion. Energies 2022, 15, 8941. DOI:
https://doi.org/10.3390/en15238941.
6. S. R. Pendem, S. Mikkili. Modeling, simulation and per-
formance analysis of solar PV array configurations (Series,
132
Відновлювана енергетика. № 2/2025 | Сонячна енергетика
Series-Parallel and HoneyComb) to extract maximum
power under Partial Shading Conditions, Energy Reports,
ISSN 2352–4847, Elsevier, Amsterdam. Vol. 4, pp. 274–287,
DOI: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2018.03.003
7. D. D. Nguyen, B. Lehman. Modeling and Simulation of So-
lar PV Arrays under Changing Illumination Conditions. 2006
IEEE COMPEL Workshop, Rensselaer Polytechnic Institute,
Troy, NY, USA, July 16–19, 2006. P. 295–299.
8. D. G. Montoya, J. D. Bastidas-Rodriguez, L. A. Trejos-
Grisales, C. A. Ramos-Paja, G. Petrone, G. I. Spagnuolo. A
Procedure for Modeling Photovoltaic Arrays under Any
Configuration and Shading Conditions. Energies 2018, 11,
767; DOI: https://doi.org/10.3390/en11040767
9. X. H. Nguyen, M. P. Nguyen. Mathematical modeling of
photovoltaic cell/module/arrays with tags in Matlab/Simu-
link. Nguyen and Nguyen Environ Syst Res (2015) 4:24 DOI
https://doi.org/10.1186/s40068-015-0047-9
10. S. Fadhel, M. Trabelsi, I. Bahri, D. Diallo, M. Mimouni.
Faults effects analysis in a photovoltaic array based on cur-
rent-voltage and power-voltage characteristics. 2016 17th
International Conference on Sciences and Techniques of
Automatic Control and Computer Engineering (STA), Dec
2016, Sousse, Tunisia. DOI:
https://doi.org/10.1109/sta.2016.7952049 https://cen-
tralesupelec.hal.science/hal-01942581
11. F.N. Sibai. Maximizing aged photovoltaic array power: a
computer modelling study. Clean Energy, 2024. Vol. 8. No.
1, p.171–187. DOI: https://doi.org/10.1093/ce/zkad079.
12. https://www.renewables.ninja/
|
| id | veorgua-article-533 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:16:05Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/64/e877ac465a6c904d9b6d5200aa5b5764.pdf |
| spelling | veorgua-article-5332026-07-18T06:32:22Z PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS CПРОЩЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО МОДУЛЯ В ЗАДАЧАХ ПРОГНОЗУВАННЯ ГЕНЕРАЦІЇ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ Kuznietsov , M. renewable energy sources, photovoltaic module, electrical model, forecast of electricity generation. відновлювані джерела енергії, фотоелектричний модуль, електрична модель, прогноз генерації електроенергії. The aim of the study is to analyze the possibilities of simplifying PV module models for power generation purposes, in particular, the method of selecting the values of unknown model parameters, as well as the exclusion of known parameters from the model. Since photovoltaic power plant is the object with a large number of individual photovoltaic modules, significant computing power is required to predict the operation of the plant using existing models. As the alternative solution is to use simplified models with the appropriate loss of accuracy of the modeling results. In this paper, it is proposed to use the annual electricity generation by a photovoltaic module as a criterion for model efficiency, evaluating the impact of each model simplification on the obtained result. The influence of some number of parameters of the most commonly used model, in particular, the semiconductor ideality coefficient, the equivalent parallel resistance, and temperature-related coefficients, is evaluated. As a conclusion, the expediency of choosing the ideality coefficient in a typical value, the insignificance of the temperature effect, and the moderate influence of the parallel equivalent resistance on the predicted annual electricity generation are given. Bibliography 12. Метою роботи є аналіз можливостей спрощення моделей фотоелектричного модуля для задач генерації електроенергії, зокрема спосіб визначення невідомих параметрів моделі, а також видалення з моделі відомих параметрів. Оскільки фотоелектричні станції являють собою об’єкти з великою кількістю окремих фотоелектричних модулів, то для прогнозу роботи станції з використанням існуючих моделей потрібні істотні обчислювальні потужності. Альтернативою є використання спрощених моделей з неістотною втратою точності результатів моделювання. У роботі пропонується використовувати річну генерацію електроенергії фотоелектричним модулем як критерій ефективності моделі, оцінюючи вплив кожного спрощення на зміну прогнозу генерації. Проведено оцінку впливу низки параметрів найрозповсюдженішої моделі фотоелектричного модуля, зокрема коефіцієнта ідеальності напівпровідника, еквівалентного паралельного опору та пов’язаних з температурою коефіцієнтів. Як висновок приводиться доцільність вибору коефіцієнта ідеальності в типовому значенні, неістотність впливу температури та помірний вплив паралельного еквівалентного опору на прогнозовану річну генерацію електроенергії. Бібл. 12. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/533 10.36296/1819-8058.2025.2(81).126-132 Vidnovluvana energetika ; No. 2(81) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 126-132 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2(81) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 126-132 Відновлювана енергетика; № 2(81) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 126-132 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.2(81) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/533/441 Copyright (c) 2025 M. Kuznietsov https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | renewable energy sources photovoltaic module electrical model forecast of electricity generation. Kuznietsov , M. PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS |
| title | PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS |
| title_alt | CПРОЩЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО МОДУЛЯ В ЗАДАЧАХ ПРОГНОЗУВАННЯ ГЕНЕРАЦІЇ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ |
| title_full | PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS |
| title_fullStr | PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS |
| title_full_unstemmed | PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS |
| title_short | PHOTOVOLTAIC MODULE ELECTRICAL MODELS SIMPLIFICATION FOR POWER GENERATION FORECASTING TASKS |
| title_sort | photovoltaic module electrical models simplification for power generation forecasting tasks |
| topic | renewable energy sources photovoltaic module electrical model forecast of electricity generation. |
| topic_facet | renewable energy sources photovoltaic module electrical model forecast of electricity generation. відновлювані джерела енергії фотоелектричний модуль електрична модель прогноз генерації електроенергії. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/533 |
| work_keys_str_mv | AT kuznietsovm photovoltaicmoduleelectricalmodelssimplificationforpowergenerationforecastingtasks AT kuznietsovm cproŝennâelektričnihmodelejfotoelektričnogomodulâvzadačahprognozuvannâgeneracííelektroenergíí |