I n d o n e s i a n  J o u r n a l  o E l e c tr i c a l  E n g i n e e r i n g   a n d  C o m p u te r  S c i e n c e   V ol .  8,   N o.   1,  O c t ob er  20 17 ,  pp 1 69   17 6   D O I :  10. 115 91/ i j eec s . v 8 .i 1 . pp 16 9 - 17 6           1 69       R ec ei v ed   J une  1 9 ,  20 1 7 ;  R ev i s ed  A ug us t   2 2 ,   20 1 7 ;  A c c ept ed  S e pt e mber   9 ,  2 017   S i z i ng  O pti mi z a ti on of La r ge - S c ale G r i d - C on ne c te P h o t o v o l t aic S y st em   Usin g   C uc k oo S e a r c h       M u h a m m a d  Z a k y i z z u d d i n  B i n  R o s s e l a n * S h a h r il  Ir w a n  S u la im a n I s m a il M u s ir in   F ac u l t y  of  E l ec t r i c a l  E ng i ne er i ng,  U ni v er s i t i  T ek no l ogi  M ar a ( U i T M ) ,   40470 S ha h A l a m ,  S e l angor ,  M al ay s i a   * C or r es po ndi ng a ut hor ,   e - ma i l :   z ak y _r os s el a n@ y ahoo. c o m . m y       A b st r act   T hi s   s t u dy  pr es e nt s  t he d ev e l opm ent  of   C u c k o o  Se a rc h  (C S) - bas e d s i z i ng al gor i t hm  f or   s i z i ng  opt i m i z at i on of   5 MW   l ar ge - s c al e   G ri d - C onne c t e P ho t ov o l t a ic   ( G C P V )   sy st e m s .   C S   w as   u s ed  t o   s el e c t   t he   opt i m al  c om bi na t i o n of  t he  s y s t em  c om pon ent s  w hi c h ar e P V  m odul e an d i nv er t er  s uc h t hat  t h e   P er f or m anc R at i ( P R )   i s   c o r r es po ndi ngl y   opt i m i z ed.   T he  ov er s i z ed  and  u nder s i z ed  of   t hi s   l ar ge - s c a l G C P V  s y s t em  c a n g i v e  hu ge  i m pac t  t ow a r ds  t he  per f or m anc e of  t hi s  s y s t em .   B ef or e i n c or por at i n t he   opt i m i z at i on  m et ho ds ,   s i z i ng  al gor i t hm   f or   l ar g e - s c al G C P V   s y s t em s   w a s   d ev e l op ed.   L at er ,   an  I t er at i v e - bas e d S i z i ng A l gor i t hm  ( I S A )   w as  de v e l ope d t det er m i ne t he opt i m al   s i z i ng s ol ut i on w h i c h w as   l at er   us e d   as   be nc hm ar k   f or   s i z i ng  al go r i t hm s   u s i ng  opt i m i z at i on  m et hods . T he  r es u l t s   s how e t ha t   t he  CS - bas ed   s i z i ng al g or i t hm   wa s   unab l e t o   f ou nd t he o pt i m al  P R  f or  t h e s y s t em   i f   c om par e d w i t h  I S A Ho we v e r ,  CS   w as  ou t per f or m ed I S A   i n pr o d uc i n g t h e l ow e s t   c om put at i o n t i m e i n f i ndi ng t he o pt i m al   s i z i n g s o l ut i on.       Ke y w o rd s G r i d - C onn ec t ed P hot ov ol t ai c   ( G C P V ) ,   C uc k o S ear c ( C S ) ,   P er f or m anc R at i ( P R ) ,   Ite r a ti v e - bas ed S i z i ng A l gor i t h m  ( I S A ) .     C o p y r i g h t   ©   2 01 7   I n s t i t u t e  o f  A d v a n c e d  E n g i n e e r i n g  a n d   S c i e n c e .   A l l  r i g h t s r es er ved .       1 . In t r o d u c ti o n   I n pas t  dec ad es ,  R E  s ee m s  t o be t he  m os t  r el i abl e al t er n at i v e ener g y  r es ou r c es  t r epl ac e t h e c onv ent i o nal  f uel  r es our c es .  R E  i s  a c ont i nuo us  nat ur a l  r es our c e t hat  c an b e   r epl e ni s h ed w i t ho ut   f ai l ur e and w i l l   n ot   be d ep l et ed t hr ough out  t i m [ 1] .  T her e ar e  a f ew  t y p es  of   R E  r es our c es  s uc h as  w i n d ener g y ,  h y dr o el ec t r i c  en er g y ,  t her m al  ener g y ,   w a v e ener g y ,  t i da l   ener g y ,   ge ot her m al   ener g y   and  s ol ar   ener g y .   R ec e nt l y ,   s o l ar   en er g y - b as ed  t ec h nol og y   s uc as   phot ov ol t ai c  ( P V )  h as  bec om e one of  t he f as t es t  gr o w i ng R E  t ec h nol og i es   [ 2] .   P V  t ec h no l og y   ut i l i z es  s ol ar  c el l s  t o c apt ur e t he  ener g y  f r om  t he s unl i ght   and  di r ec t l y  c o nv er t  t hem  i nt o   el ec t r i c i t y .  T her e ar e s e v e r al  t y pes  of  s ol ar  c e l l   t ec hno l og i es   w h i c h a v a i l ab l e  i n t he m ar k et   no w a da y s   w hi c h  ar bas ed  on d i f f er ent  c r y s t al l i n e a nd  non - c r y s t a l l i ne  bas e d c el l s   [ 3] .   P V   t ec h nol og y   c om m onl y   d i v i de i nt t w m ai c o m ponent s   w hi c ar G r i d - C onn ec t ed   P hot o v ol t ai c  ( G C P V )  a nd  S t and al o ne  P h ot o v o l t a i c  ( S A P V )  s y s t em .  F or  G C P V  s y s t em ,  i t  c an be   i ns t a l l e d e i t her  as  d i s t r i b ut e d s y s t em s  or  as   c ent r al i z e d  s y s t em s   [ 2] .  T he di s t r i but e d s y s t em s  ar e   c o m m onl y   i ns t a l l ed  at   po i nt   of   l oads   i n   s m al l er   c a pac i t i es   w hen   c om par ed  t c ent r al i z ed  s y st e m s.     I n c ont r as t ,  c en t r al i z ed   s y s t em s  w h i c ar e us u al l y   i ns t al l ed  i l ar ge - s c al e c ap ac i t i es   f r equent l y  ha v e m ega w at t   c apac i t i es .  I n l ar g e - s c al G C P V  s y s t em s ,  c ent r al  i n v er t er s  i n l ar ge  c apac i t i es  ar e  pr ef er abl w hen c om par ed t o s t r i ng  i nv er t er s  w i t h r el at i v e l y  s m al l er  c apac i t i es   due t o e as e of  i ns t a l l at i on   [ 12] [ 1 4] .       2.  R e sea r ch  M et h o d   2 .1 A s se ssm en t  o f  S o l a r   R eso u r c es   S ol ar  en er g y   pl a y s  a n i m por t ant  r ol e i n G C P V  s y s t em s  oper at i on.  T he  i nt e ns i t y  o f  s ol ar   ener g y  f or  a p ar t i c u l ar  s i t e i s  k now n as   i r r ad i at i on  i W h m - 2   [ 2] .  H i g her   i r r adi at i o n r es u l t s  i n   hi g her  en er g y  ou t put  f r om  t he s y s t em  and v i c v er s a.  I n t hi s  s t ud y ,  m ont h l y  s ol ar   i r r adi at i on   pr of i l f or   K u al T er en gga nu  at   10 o   ar r a y   t i l t   ang l f a c i ng  s out w as   o bt a i ne f r om   pr ev i o us   w or k   and ann ua l  i r r ad i at i o n  us ed  i s  175 5. W hm - 2   [ 4]       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.   1 O c t o ber  20 17   :   1 69     1 76   170   2 . 2 S e l e c ti o n  o f S y s te m   C o m p o n e n ts   I n t hi s   l ar ge - s c al e G C P V   s y s t em ,  t w o m ai n c om po nent s   w er e c o ns i d er ed  i n  s i z i ng   pr oc es s ,  i . e.   P V  m odul an d i n v er t er   [ 13 ] .     2 . 2 . 1   P h o to v o l ta i c  M o d u l e   T he  m os t  c o m m on t y pe of   P V  m odul es  us e d f or  P V  s y s t em s  w or l d w i d e i s  t h e c r y s t a l lin e   s i l i c o n m odul es   [ 5] .  T hi s  t y pe of  m odul e c om pr i s es   m ono - c r y s t a l l i ne and pol y - c r y s t a ll in m odul e.   T he  r at i ngs   of   P V   m odul r equ i r ed   f or   t he  s i z i ng  pr oc es s   ar e   r at e m ax i m u m   pow er   of   P V   m odul at   S t an dar T es t   C ondi t i ons   ( S T C ) ,   P mp_ stc ,   i W ,   v ol t age  at   m ax i m u m   pow er   of   t he   P V  m odul e at  S T C ,  V mp_ stc   i V ,  c ur r ent  at  m ax i m u m pow er  at  S T C ,  I m p _ s tc  i n A ,  s hor t  c i r c ui t   c ur r ent  of  t he  P V  m odul at  S T C ,  I sc_stc ,  i n  A ,   ope c i r c ui t  v ol t age  at   S T C ,  V o c _s t c , i n  V th e   t em per at ur c oef f i c i ent   f or   open   c i r c ui t   v ol t ag e,   ɣ V oc ,  i n  %  p er  °C ,  t h e t em per at ur e  c oef f i c i ent  f or   s hor t   c i r c ui t   c ur r en t ,   ɣ Isc ,     i %   p er   °C ,   t he  w i dt of   e ac P V   m odul i m   i s   des c r i bed  as   L wi d th L l en g t h   i s  t h l en gt h  of  eac h   P V  m odul i n m  and  t h e t e m per at ur e c oef f i c i ent  f or  m ax i m u m  pow er ,   ɣ Pmp ,  i %  per   °C .     2 . 2 . 2   I n v er t er   A not her   m ai c om ponent   of   G C P V   s y s t em   i s   i n v er t er .   T he  i n v e r t er   c o nv er t s   t he  D C   el ec t r i c i t y   f r om  t he P V   ar r ay   i n t A C   el ec t r i c i t y   t hat   m at c hes  t he  gr i d - e l ec t r i c i t y .   T he r at i ngs   of   i n v er t er  r equ i r ed f or  t he s i z i ng pr oc es s  ar e t he m ax i m u m  i nput  v o l t a ge r at i ng  of  t he i nv er t er ,   V ma x _ in v   i V ,   m i ni m u m   Max i m u m   P ow er   P oi nt   T r ac k er s   ( MP P T )   i nput   v ol t a ge  of   i n v er t er ,   V mi n_ i n v_ MPPT   i n V ,   nom i nal  o ut put   po w er  of  i n v er t er ,   P n o m i n al _ i nv   i W ,   m ax i m u m  i npu t  c ur r ent  of  t he   i n v er t er ,   I dc _i n v   i A  a nd ef f i c i enc y  of  i n v er t er ,   η in v   in  % .       2 . 2 . 3   S i te  L a y o u t   T he  s el ec t ed  s i t enc om pas s es   appr ox i m at el y   199 , 90 0. m 2   o f   l and  ar ea  av ai l a bl f or   P V  ar r a y   i ns t a l l at i on us i n g f r ee - s t and i ng m ode an d t he  er ec t i on of  po w er  hous e .   T he i ns t a l l at i on   of  P V  ar r a y  i s  di s t r i but ed i n f or m  of  bl oc k s   t f ac i l i t a t e m ai nt enanc e ac t i v i t i es .   I n add i t i on,  a   r es er v ed  per i m et er  ar ea s u r r oundi ng t he p l a nt  i s  a l l o w ed f or  s i m i l ar  pur pos e.  T he  di s t anc e f r om   t he  l as t   P V  ar r a y   bl oc k  t o t he  edg e of  t he  l a nd  bor d er   i s  s et  t be  4 m et er s ,  ex c e pt  f or  on e s i de  of  t he  l an w hi c al l o w s   m et er s  di s t anc e f r om  t he l a s t  ar r a y   bl oc k  t o t he  bor d er  of  t he  l a nd f or   t he  c o ns t r uc t i o of   p o w er   h ous e,   t he   num ber   of   r o w s   per   b l oc k ,   N r o w _ b l o c k   i n   i nt eg er s ,   t he   l engt h   and  w i dt h of  t he us a bl l a nd ar ea f or  t he s ol ar  f ar m ,  denot ed as  L D 1   an d L D2   r es pec t i v e l y  i m et er s ,   t he  r es er v e   di s t anc ar ou nd   t he   a v a i l a bl s pa c ar ea,   r s v x r s v z   a nd  r s v y   i m et er s ,   t he   hor i z ont al  g ap  bet w een  t h e a dj ac ent   P V  ar r a y   bl oc k s ,  f x   i n m et er s ,  t h e g ap  b et w ee n t he  P V   m odul es ,   G   i m et er s   and  t he  r es er v ar e f or   bui l t he  po w er   h ous r s v _ ph_ y   i m .   T he  P V   ar r a y   i s   t i l t e at   a   t i l t   ang l e   β   i °.   T he  w i dt h   of   t he   ar ea  c o v er e b y   P V   m odul t i l t e a t   β °,   W 1 _PV  i m et er s ,   t he  hei g ht   of   a   P V   m odul t i l t ed  at   β °,   H 1 _P V   i m et er s ,   t he  l eng t r equi r e f or   t he m et al l i c  s par s   at  a  v er t i c al  l i n e,   B 1 _v e r t   i n m e t er s ,  t h e t ot al  l e ngt h of  t h v er t i c al  s par s  of  eac h   s i de of  a v er t i c a l  l i ne,   B to t_v e rt  i n m et er s ,  t he  t ot al   num ber  of  v er t i c al   l i n e,  n b_ ve rt  i n i nt e ger s ,  t he   t ot a l   l en gt of   r ow   i bl oc k ,   L T_row  i m et er s ,   t he  t ot al   l engt of   t he  i nt er m edi at s par s   of   e ac s i de of  a v er t i c a l  l i n e,  B 2 _v e r t   i n m et er s ,  t he t ot al   v o l um e of  t he f oundat i o n of  t he c o nc r et e bas es ,   B B_ co n cre t i m et er s 3 ,   t he  c o nc r et w a l l s   h ei g ht   a nd  t h c onc r et r es pon di n t hi c k nes s ,   h w _ h e i gh t   and  t w_t h i ck  i n   m et er s .   T hes i m por t ant   par am et er s   w i l l   be  us e i s i z i n pr oc e dur t o   de t er m i ne  t he o pt i m al  s i z i ng of  s ol ar  f ar m .     2 . 3 D e v e l o p m e n t o f I te r a t i v e - b a s e d  S i z i n g   A l g o r i th m  (I S A )     C on v en t i o na l  S i z i ng A l go r i t hm   ( C S A )   w as   i n i t i al l y   de v e l op ed  as   t h b as i c   s i z i ng   al g or i t hm  i n t hi s  s t ud y .  T he C S A  r equ i r es  t he des i gner  t o s el ec t  a s et  of  P V  m odul e and i n v er t er   bef or e he  or  s he pr oc eeds   w i t t he s i z i ng  pr oc es s .  I f  t her e ar e  m or e t han o ne c o m bi nat i on  of  P V   m odul es  and i n v er t er s ,  t he  C S A  n eeds  t o b e r epe at e d   [ 15] [ 16] T he C S A  m et hod i s  s ee m s  t o be   v e r t i m c ons u m i ng  w he n   i t s   deal   w i t num er ous   s et s   of   s y s t em   c o m ponent s .   T hus ,   I t er at i v e - bas ed  S i z i ng A l g or i t hm  ( I S A )  has  b een  de v el op ed t o ev al u at e e v er y  pos s i bl e  s et  of  s y s t em   c o m ponent s  s uc t hat  t he   opt i m al  s et  c o ul d  be  det er m i ned i a s i n gl e  r un.   S t ep  1:   D e t er m i ne t he r ang e of  opt i m al  n um ber  of  P V  m odul es ,  N t   f or  a s pec i f i c  i n v er t e r   bas ed  on t he o pt i m al  r an ge  of  i nv er t er - to - P V  ar r a y  s i z i ng r at i i i nt eger s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     S i z i ng O pt i m i z at i on  of  L ar g e - Sc a l e  G r id - C o nn ec t ed   ( Muha mma d Z ak y i z z u dd i B i n   R )   171        _ _   × 1      _ _   ×   2     P no m i na l _ i nv   i s   t he  n om i nal   ou t put   po w er   of   t he  i n v er t er   i W   w hi l P mp_ stc  i s   t he  m ax i m u m   po w er  of   t he P V  m odul e a t  s t a ndar d t es t  c on di t i o ns  i W .   f d 1   and f d 2   r epr es ent s  t he m i ni m u m   and  m ax i m u m   of   i nv er t er - to - P V   ar r a y   s i z i ng  r at i o.   I Mal a y s i a,   f d 1   and  f d 2   w er f ound  t be  1. 0 0   and  0. 90  r es pec t i v e l y   [ 6] .     S t ep  2:   D et er m i ne t h e p o t ent i al  m ax i m u m  open c i r c ui t   v o l t a ge,   V oc_ ma x   i V  a nd t h e   m i ni m u m  v ol t a ge a t  m ax i m um  pow er ,   V mp _ m in   i n  V  f or  t he c hos e n P V  m odul e .      _ =    _   ×   1 +    100%   ×   _    25   _  =   _   ×   1 +   100 %   ×   _   25     w her V o c _s t c   an V m p _s t c   ar e t he op en c i r c ui t   v ol t ag e and t h e v o l t a ge at  t h e m a x i m u m   po w er   of  t he  P V  m odul e a t  S T C .   γ   i s  t h e t em per at ur e c oef f i c i ent   v a l u i n   %  p e r  deg C   w h i l T c_mi n   a nd  T c_ ma x   ar t he   m i ni m u m   and  m ax i m u m   ef f ec t i v c e l l   t em per at ur r es pe c t i v e l y   i deg   C     S te p  3 D et er m i ne t he m ax i m u m  and  m i ni m u m  al l ow abl e num ber  of  P V   m odul es  per   s t r i ng,   N s_ ma x   a nd  N s_ min   i n i nt eg er s .     _   =     ma x   _   ×   1  _   _    =     mi n   _ _    ×   2 _    ×        V ma x _ in v   i s   t he   m ax i m u m   i np ut   v o l t ag r at i n of   t he  i n v er t er   i V   w hi l e   V min _ i n v_MPP T   is   t h e   m i ni m u m  MP P T  w i ndo w   v o l t ag e of  t he  i n v er t er   i V .  T he v al ues  of  s af et y  m ar gi f s1 f s2 ,   ar e 0. 95   and  1. 10   w h i l e  t he  v al ue f or  c abl e  l os s  f ac t or ,   f c a b   i s  0. 9 5 r es pec t i v e l y   [ 7] .       S t ep  4:   D et er m i ne t he  m ax i m u m  nu m ber  of  s t r i ngs  i par al l e l ,   N pm ax   i n i nt eg er s .     =     _ _   ×   3     w her I d c _ i nv   i s   t h m ax i m u m   i nput   c ur r ent   of   t he   i n v e r t er   i n   A   an I sc_ st c   i s   t he   v al u of   t he s hor t  c i r c ui t  c ur r ent  of  P V  m odul e a t  t he S T C  i n A .  A  v a l ue  of  1. 25  w as  c hos e n f or   f s3   i n t hi s   s t u d y.     S t ep   5:   D et er m i ne  t h op t i m al   P V   ar r a y   c onf i g ur at i on  f or   eac i n v er t er   b y   s el ec t i ng  t h e   num ber  of  P V   m odul es  pe r  s t r i ng,   N s_PV   a nd t h e nu m ber  o f  par al l e l  s t r i ngs ,   N p _P V .  T he t ot al   num ber  of  P V  m odul es  c on nec t ed  t o e ac h i nv er t er ,   N P V_INV   i n i nt eg er s  i s  c al c u l at e d us i n     _  =   _   ×   _     A t th i s  s ta g e N PV_ INV   m us t  be i n t h e r an ge  of   N .     S t ep   6:   D et er m i ne  t h e r eq ui r ed t ot a l   num ber   of   P V  m odul es  f or   t he  w h ol e s o l ar  f ar m ,   N PV_a ll   i n i nt e ger s   t ha t  ar di s t r i but e d t t he  t ot a l  n um ber  of  i nv er t er s   f or  t he s ol ar  f ar m ,   x i_ in v   _    =     _  _     _   =   _  _      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.   1 O c t o ber  20 17   :   1 69     1 76   172     _ 1 =   _   ×   _       =   _      _ 1     w her P arr_re q   i s   t he  t ot a l   ar r a y   po w er   c apac i t y   r eq ui r ed   f r o m   t he  s ol ar   f ar m   i W .   I t h i s   s t ud y ,  5 M W   s ol ar  f ar m  i s  s et  f or  t he  des i gn  c as e s t u d y .   N a c t ua l _ 1   i s   t he  ac t u al   t ot al   num ber s  of  t he   P V   m odul es   d es i gn ed  f or   t he  s ol a r   f ar m   i i nt eger s   w hi l N b al   i s   t h ba l anc of   t he  P V   m odul es   t hat   w i l l  b e c on nec t ed  t s i ngl e i nv er t er .     S t ep  7:   D et er m i ne t he   w i dt h of  t he  bl oc k ,   W T _ bl oc k   i n m et er s .     _  =   1 _   ×   _      1 _ =      ×   co s     w her L w id th   i s   t h w i dt of   eac P V   m odul i m et er s .   T he  v al u of   t i l t ed  ang l β °   us ed   i n t h i s  s t ud y   i s  10° f ac i ng s out h bas e d o n t h al l oc at e d s ol ar  f ar m  w hi c h i s  at   K u al a   T er engganu ,  T er engg anu   [ 4]   an t he  t y p i c a l   v a l ue  us e d f or   N r o w _ b l o c k   i s   bet w ee n 3   t o 4   [ 8] .  T hen,   t he  v a l ue s e l ec t e d t o  be  us ed i n t h i s  s t ud y   i s  3.     S t ep  8:   D et er m i ne t he  m ax i m u m  hei ght ,   H T_   b l o c k   of  eac h bl oc k  i n m et er s .     _  =   1 _ × _      1 _ =      ×   si n     S t ep  9:   D et er m i ne t he r eq u i r ed d i s t anc e be t w ee n adj a c ent  bl oc k s  i n f r ont - bac k  pos i t i o n,   F y _ ad j   i n  m et er s .        = 23 .   si n 360 80 365        =   ( 12 )   × 15°     _  =   _  × si n  ×   co s  ×   co s    co s  ×   si n  si n  ×   si n  +   co s  ×   co s  ×   co s      w her δ d ec   an ω h ou r   ar t h s ol ar   dec l i nat i o ang l e,   i °  and  t he  s ol ar   hour   ang l e,   i °   r es pec t i v el y . N e x t,  N d a y   i s  t he d a y   num ber  of  t he  y ear   and T  i s  t h e ac t u al  t i m e i hour  b et w e en  0   and  24  h our s   [ 9] φ l a t   i s   de s c r i bed  as   t he  l at i t u de  of   t he  s i t i °.   I t h i s   s t ud y ,   φ l a t   i s   s et     t be   5. 32N   [ 4] .  I n  d et er m i ni ng   F y _ ad j ,  o nl y  t he  hi ghes t  v al ue of   F y _ ad j   ob t ai ned   w i l l  b e us ed  as  t he   di s t anc e  bet w ee n f r ont  an d  bac k  bl oc k s.     S t ep   10:   D et er m i ne  t he  t ot al  num ber  of  v er t i c al   and  h or i z ont al  P V  m odu l es   ar r angem ent ,   N b _v e r t   an N b _h o r z   i n i nt e ge r s .     _  =   2    +    _  +   _      _  =   1    +    _  +   ×   _ +       w her L l e ng t h   is  t h e l eng t of  eac h P V  m odul e ,  i n m et er s .  T he v a l ue  of   f x   us ed   i n t hi s   s t ud y   i s  2 m  and  G   i s  0. 02  m .   S t ep   11:   D et er m i ne  t h t ot al   n um ber   of   ar r a y   bl oc k s   i f r ont - bac k   pos i t i ons ,   N b l o c k _ P V   in   i nt e ger s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     S i z i ng O pt i m i z at i on  of  L ar g e - Sc a l e  G r id - C o nn ec t ed   ( Muha mma d Z ak y i z z u dd i B i n   R )   173    _ =      _  _    ×   _      S t ep   12:   D e t er m i ne  t he  ac t ual   di m ens i on  of   t he  r e qui r ed  i ns t a l l at i on  ar e f or   t he   l ar ge - s c al e G C P V  s y s t em ,   D 1 _D I M   and  D 2 _D I M   i n m et er s .   D 1 _D I M   i s  t he t ot a l  ac t ua l  di m ens i on of  t he  hor i z ont al   P V  m odul e ar r a ngem ent  a nd  D 2 _D I M   i s  t h e  t ot al  ac t u al  d i m ens i on of  t he v er t i c al  P V   m odul e ar r ang em ent .       1 _  =   _    ×        2 _  =   _    ×        1 _      1     2 _      2     I n or der  t o m a k e s ur t he r equ i r ed  i ns t a l l at i on ar e a i s  be t w ee n t h e r an ges   of  t he  av a i l ab l e s pac e ar ea ,  t h e c ond i t i ons  ab ov w er e i m pl e m ent ed.     S t ep  13:   D et er m i ne t he t ot al  l e ngt h of  t he m et al l i c  s pa r s ,   B t ot _ s p ar s   i n m et er s  us ed f or  t he   m ount i ng s t r uc t ur es  us i ng.      _ =   1 _    ×   _      1 _  =   2   ×  _  +   _  +   _ +   2 _  + 2   ×       _  =     × 2 2 _  = 1     _ =   _    ×        2 _  =    _  2     _  =    _  _      _    =   2 +   2 _  × _  × _  ×  × _      S t ep  14:   D et er m i ne t h e t o t al  ar e a c o v er ed  f or  t he  l ar g e - s c al e G C P V  s y s t em  i n m et er s 2 .      _   =   2   (  +  )      _   = 1    +  _        =  _   ×  _     L vert_ A   a nd  L h or z _A   ar t he  v er t i c al   an hor i z ont al   l e ngt of   t he  av ai l ab l e   s pac t o   i ns t a l l   t he  P V  m odul e   i n m et er s  a nd  A L an d   i s   t he  a v a i l abl ar ea t hat  c an  us ed  t o  i ns t al l   t he  P V  m odul e,   i m et er s 2 .   T he t ot al  ar ea   c ov er ed   f or  t he  G C P V   s y s t em  i nc l udi ng  t he s p ac r e qui r e t o   bu i l t he p o w er  h ous e.  L D1   and L D2   f or  t hi s  s t ud y  ar e  44 7. 1 0 2 m  eac h.     2 . 3 . 1  E v a l u a ti o n  o f T e c h n i c a l   P e r fo r m a n c e  I n d i c a to r   T he  t ec hni c a l   per f or m anc e   i nd i c at or   us e i t h i s   s t ud y   i s   t h P er f or m anc R at i o   ( P R ) .   T he s t eps  t o w ar ds  d et er m i ni n g t h e P R  of  t he  des i gn a r e ex pl a i n ed  bel o w .   S t ep   1:   D et er m i ne  t he  F i n al   Y i el d,   Y F   i k W h   f or   t he  pl a nt   and  t h r educ t i on  f ac t or   due   t o t em per at ur e,   f t e m p _a v e   us i ng      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.   1 O c t o ber  20 17   :   1 69     1 76   174    = ( _  100 0 )   ×   ×    _  ×      ×     ×   _      _    = 1 +   100   (    25 )     w her P S H   i s  P eak  S un  H our  i n ho ur ,   f d ir   i s   di r t  f ac t or  c ons i der i n g d i r t  a nd du st   ac c u m ul at i on  on  P V  m odul es  an f a g e   i s  t he  a gi n g f ac t or  of  t he  P V  m odul e.   n p v _ i nv   i s  t he  ex pec t e d   c abl i ng ef f i c i enc y   f r o m   t he P V  ar r a y  t o i n v er t er .       S t ep  2:   D et er m i ne t he  ac t u al  r at ed p o w er   of  t he  P V   ar r a y ,   P arr_stc   in  W .     _   =   _   ×   _   ×   _     S t ep  3:   D et er m i ne t he  ex p ec t ed a nnu al   S p ec i f i c   Y i el d ,   SY   of  t he  pl ant   i n k W h per  k W p.        =    _ 10 00     S t ep  4:   D et er m i ne t he  P er f or m anc e R at i o,   PR   of  t he p l ant  i n  % .       =    _ 100 0   ×   1     PR   i s   t he  r a t i o   of   t he  ex pe c t ed  en er g y   ou t put   f r o m   t he  s y s t em   w i t r es pec t   t t h i d ea l   ener g y  o ut p ut  i s  t heor e t i c a l l y   a v a i l abl [1 0 ,   1 1]     2. 3. 2   C u c k o o  S e a r c h   (C S )  A l g o r i th m       Define the Cuckoo Search  ( CS parameters Initialize the initial host nest / old population Evaluate the fitness of old population Modify the old population using Levy Flight  to generate new population Evaluate the fitness of new population Choose current best max _ gen Start End Yes No Select number of worst population using Pa  and the rest are abandon population   Modify the selected worst population using  Levy Flight Evaluate the fitness of worst population Combine worst population before and after  Levy Flight Choose the best population using Pa Combine the best population with the  abandon population     F i gur e   1 F l o w c har t   of  s i z i n g opt i m i z at i on  us i n g C uc k oo S e ar c h ( C S ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     S i z i ng O pt i m i z at i on  of  L ar g e - Sc a l e  G r id - C o nn ec t ed   ( Muha mma d Z ak y i z z u dd i B i n   R )   175   F i gur 1 s ho w ed t he f l o w c h ar t  of  s i z i ng  opt i m i z at i on us i ng  C S   al gor i t hm .  Lat er ,  C S   al g or i t hm  w i l l  be  us ed  as  a  c o m par i s on i n t er m  of  t ec hni c al  per f or m anc i ndi c at or  w i t h  t he  I S A   m et hod.       3 R e s u l t a n d  D i s c u s s i o n   3 . 1   M a x i m i z i n g  P e r fo r m a n c e  R a ti o   T hi s  s ec t i on des c r i bes  t he  r es ul t s  of  G C P V  s y s t em  des i gn us i ng I S A  i n m ax i m i z i ng P R .   T he  per f or m anc of   I S A   i n   m ax i m i z i ng  P R   i s   s ho w i T abl 1 .   T he  t ot a l   c om put at i on   t i m or   el a ps ed  t i m w as  f oun d t be  3, 11 5. 9 987  s ec onds   w h i l e t he  m ax i m u m  P R   w as   di s c ov er ed  t o  be   92. 0 872 2 %  us i ng  P V  m odul e c o de  21 a nd  i n v er t er  c o de 1 0.  T he opt i m al  P R   obt ai n ed  i n I S A  i s   us ed as  b enc hm ar k  f or  t he s i z i ng  al g or i t hm s  us i ng C I s  at  l at er  s t ag e.       T abl 1 .   S i z i ng  R es ul t  of  l ar ge - s c al e G C P V   S y s t em  bas ed    on P er f or m anc e R at i o ( P R )  us i ng  I S A   S i z i ng par a m et er s   V al ue   P V  m odul e c ode,   x 1   21   I nv er t er  c ode,  x 2   10   N s _pv ,   i n i nt eger   17   N p_pv ,  i i n t eger   1   N bal ,  i n   i nt eger   4   X i ,  i n i nt eger   1, 131   N P V _al l ,  i i n t eger   19, 231   P ar r _s t c ,  i n   w at t  ( W )  per  i nv er t er   4, 420   N b_ v er t ,  i n   i nt eger   505   N b_hor z ,  i n i n t eger   15   N bl oc k _P V ,   i n i nt eger   13   Y F   ( kW h )   7, 144. 926   S Y   ( k W h per  k W p)   1, 616. 499   P ( % )   92. 08722   E l aps ed  T i m e ,   t  ( s )   3, 115. 9987       3 . 8   M axi m i z a ti o n  o f P e r fo r m a n c e  R a ti o  u s i n g  C u c k o o  S e a r c h  O p ti m i z a ti o n   A l g o r i th m  (C S )   T he  m ax i m i z at i on of  P R  i C S - bas e d s i z i ng a l gor i t hm   us i ng d i f f er ent  popul at i on s i z e i s   t abu l at ed i n T abl 2 .  T he  m a x i m u m  P R  ac hi ev e w i t h al l  p opu l at i o n s i z es  i s  92. 0813 2%   w i t h 5   bec om es   t he  m i ni m u m   popul at i o s i z d i s c ov er ed  f or   t he  CS - bas e s i z i ng  a l g or i t hm .   I s hor t ,   C S   h ad  f ai l e t as s i s t   t h e   s i z i ng   al gor i t hm   i ac hi e v i ng  t h o pt i m al   P R   a l t h oug t he   e l aps e t i m e of  t he opt i m al  C S   w i t popu l at i o n of  5  w as   appr ox i m at el y  4 t i m es  f as t er  t han I S A .       T abl 2 .   S i z i ng r es ul t s  us i n g di f f er ent  num ber  of  i t er at i on    f or  C S  bas ed  on  P er f or m an c e R at i o ( P R ) .   R es ul t s     N um ber  of  P op ul at i ons     IS A   5   10   15   20   25   x1 *   21   8   4   2   3   9   x2 #   10   10   10   10   10   10   N s _pv ,  i n i nt e ge r   17   14   15   15   15   14   N p_pv , i n i nt ege r   1   1   1   1   1   1   N bal ,  i n i nt e ge r   4   0   0   9   7   7   X i ,  i n i nt e ge r   1, 1 31   1, 1 71   1, 1 30   1, 1 69   1, 1 49   1, 1 90   N PV a l l ,  i n i nt eg er   19, 231   16, 394   16, 950   17, 544   17, 242   16, 667   P ar r s t c ,   i n W   4, 4 20   4, 2 70   4, 4 25   4, 2 75   4, 3 50   4, 2 00   N b_v e r t ,  i n i nt e ge r   505   524   375   518   518   524   N b_hor z ,  i n i nt eg er   15   172   14   14   14   172   N bl oc k _ pv ,  i i nt e ger   13   11   16   12   12   11   Y F ,  i n k W h   7, 1 44. 92 6   6, 9 02. 00 9   6, 9 26. 81 7   6, 9 10. 09 1   7, 0 31. 32 1   6, 7 88. 86 1   S Y ,  i n k W h per   kW p   1, 6 16. 49 9   1, 6 16. 39 6   1, 5 65. 38 2   1, 6 16. 39 6   1, 6 16. 39 6   1, 6 16. 39 6   P R,  in  %   92. 0 87 22   92. 081 3 2   92. 081 32   92. 081 32   92. 081 32   92. 081 32   E l aps e d T i m e,  i n   s ec o nds   3, 1 15. 99 8 7   754 . 51 7 8   187 5. 3 75 1   331 6. 0 37 1   571 6. 5 13 5   854 6. 8 00 1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.   1 O c t o ber  20 17   :   1 69     1 76   176   4 .  C o n c l u s i o n   T hi s   paper  pr es ent ed  t he s i z i ng opt i m i z at i on of   l ar g e - s c a le  G r id - C onn ec t ed  ( G C P V )   s y s t em   us i ng  C uc k oo  S ear c h   ( C S) .   F i r s t l y ,   t he   s i z i ng   al gor i t hm   i ni t i a l l y   i n v o l v ed  t he   dev el opm ent  of  C S A  f or  l ar ge - s c al e G C P V  s y s t em  c ons i der i ng s i ngl e s et   of  s y s t e m   c o m ponent s   f or   opt i m i z i ng  per f or m an c i ndi c at or   f or   t he  des i gn.     N ex t ,   an  i t er at i v e - b as ed  s i z i ng  a l gor i t hm   (I S A )   w as   de v e l o ped   w i t c ons i der a t i o of   d i f f er ent   p os s i bl e   s et s   of   P V   m odul e s   and  i n v er t er s   w hi c h   w er e  s t or ed  i n a  c om pone nt   dat abas e.  T he I S A  i s  c apab l e  of  s ear c hi n g f or  t he o pt i m al  s et   of  P V  m odul e and  i n v er t er  t hat  pr od uc es  t he o pt i m al  per f or m anc e of  t h e pr os pec t i v e G C P V   s y s t em .   T he  r es ul t s   f r o m   I S A   w er t hen   us ed  as   be n c h m ar k   f or   t he  CS - bas ed   s i z i ng   al gor i t hm A t  l a t er  s t age,  C S - bas e d s i z i ng a l g or i t hm   w as   de v e l o ped t o d et er m i ne t he o pt i m al  s et  o f  P V   m odul e a nd  i n v er t er  t h at   pr oduc es  t he  op t i m al  p er f or m a nc e of  t he pr os pec t i v e   la r g e - sca l e   G C PV  s y s t e m .   T he  r es ul t s   s how ed  t ha t   I S A   w as   bet t er   t han  C S   i t er m   of   pr oduc i ng  o pt i m u m   f i t nes s  v a l ue.  H o w ev er ,  C S  w as  bet t er  t h an I S A  i n  pr o duc i n g l o w er  c om put at i on t i m e.       5.  A c kn o w l ed g em en t   T hi s  w or k  w as  s upp or t ed  i n   par t  b y  t he F und am ent al   R es ear c h G r ant   S c hem e ( F R G S ) ,   Mi n i s t r y   of  E duc at i o n ( R ef :  600 - R MI / F R G S  5/ 3 ( 120 / 201 5) )  and  U ni v er s i t i  T ek nol ogi  M A R A   ( U i T M)  Mal a y s i a.       R ef er en ces   [ 1   I.  D i n c e r .   R enew abl e   en er gy   a nd  s us t ai n abl e   de v e l o pm e nt :   c r uc i al   r e v ie w .   R enew .   S u s t a i n.   E ner g y   Re v .   2 000 ;   4   ( 2 ):   157 175 , .   [2 ]   S .  S haar i ,  A .  M .  O m ar ,  S .  I .  S ul ai m an,   A .  H.  Ha r i s .   P hot ov ol t ai c  en er gy  s y s t em - des i gn  pr i n c i pl e .   1 s t M al ay s i a G r een T ec hn ol o gy  C or por at i on .   201 3.   [3 ]   S . I. S ul ai m an I nt e l l i gent  S i z i ng and O ut p ut  P r ed i c t i on T ec hni qu es  f or  G r i d - C onn ec t ed P hot ov ol t ai c   S ys t e m .   U n i v er s i t i  T ek n ol og i   M ar a ( U i T M ) .   2012.   [4 ]   S.  I .  Su l a i m a n ,  S.  Sh a a ri ,   A.   M .   O m a r.   S ol ar  I r r a di a t i on D a t a f or  M al ay s i a .   1 s t .  S us t ai n a bl e E ner gy   D ev el opm en t  Au t h o r i t y  M a l a y s i a  (SED A) .   20 12.   [5 ]   B . P a r i d a , S . In i y a n R .  G o i c A  r ev i ew  of  s ol ar  phot ov ol t ai c  t ec hnol ogi es .   R en ew .  S us t a i n.  E ner g y   Re v .   2 011 ;   15  ( 3 ) :  16 25 1 636 .   [6 ]   S . E . D . A . M a l a y s i a G ui de l i ne s  an d D et er m i na t i o ns  of   T he S us t ai nabl e E ner gy  D e v el op m en t   A ut hor i t y  M al ay s i a .   201 1 ;   8 : 1 32 .   [7 ]   S.  E.  D .  A.  M .  (SED A).   SED A M a l a y s i a  G ri d - C onne c t e d P hot ov ol t ai c  S y s t em  D es i gn C our s e .   1  s t S us t a i nab l e E n er gy  D ev el op m ent  A ut hor i t y  M al ay s i a ( S E D A ).   2014 .   [8 ]   S.  Sh a a r i ,  A.  M .  O m a r,  A.   H .  H a ri s ,  S.  I .  Su l a i m an.   S ol ar  P hot ov ol t a i c  P ow er :  D es i g ni ng  G r i d - C onnec t ed S y s t em s .  K e m en t e r i an T enag a,  T ek n ol og i  H i j au d an A i r ,  P ut r aj ay a .   20 10.   [9 ]   H ei nr i c h H ab er l i n.   P h ot ov ol t a i c s  S y s t em  D es i gn &  P r ac t i c e .   2’ nd.   J ohn   W i l ey  &  S on s ,  Lt d,  T he   A t r i um ,  S out her n G at e,  C h i c h e s t er ,   W e s t  S us s ex  P 019 85Q ,   U ni t ed K i ng dom ,  201 2.   [ 10]   N . I. A . A z i z F i r ef l y  A l gor i t h m  f or  O pt i m al  S i z i ng o f  S t an d - A l one P h ot ov ol t ai c  S y s t em .   U ni v er s i t i   T ek nol og i  M ar a ( U i T M ) .   2016.   [ 11]   N .I.  A b d u l   A z i z S .I S u l a i m a n S .   S h a a r i I.  M u s i r i n ,   K .   S opi an O p ti m al   s i z i n of   s t and - al o ne  phot ov ol t ai c  s y s t e m  by  m i ni m i z i ng t he l o s s  of  pow er  s up pl y  pr obab i l i t y .   So l a r En e rg y 2 017 ;   150 ( 1 ):   220 - 22 8.   [ 12]   S .I.  S u l a i m a n T .K .A R a h m a n I.  M u s i r i n S S h a a r i ,   K .   S opi an A i nt e l l i gent  m et h od f or   s i z i n g   opt i m i z at i o n i n gr i d - c o nne c t e d phot ov ol t ai c   s y s t em .   So l a r En e rg y 201 2 ;   86 ( 7 ):   2 067 - 2082 .     [ 13]   S I.  S u l a i m a n ,   T K A R a h m a n ,   I.  M u s i r i n Mu l t i - obj ec t i v ev ol ut i on ar y   pr ogr am m i n f or   opt i m a l   g ri d - c onn ec t ed ph ot ov ol t ai c   s y s t em  de s i gn .   I nt er nat i on al  R e v i e w  on  E l ec t r ic a l  E ng i n eer i ng.   201 0 5 (6 ):   2 936 - 2 944 .     [ 14]   S . I. S u l a i m a n ,  T . K . A . R a h m a n ,   I. M u s i r i n N ov el  i nt e l l i g ent  s i z i ng  al g or i t h m  f or  gr i d - c o n n ec t ed  phot ov ol t ai c  s y s t e m  de s i gn .   I nt er nat i on al  R ev i ew  on M odel l i ng an d S i m ul at i on s 201 0 ;   3   ( 4 ):   639 - 652.     [ 15]   M .Z. R o s s e l an,  S . I .  S ul ai m an ,   N . O th m a n S i z i ng opt i m i z at i on of  l ar ge - s c al e gr i d - c o n ne c t ed  phot o v ol t ai c  s y s t em  u s i ng  dol phi n e c ho l oc at i on al gor i t hm .   in   2017 9 th   I nt er nat i ona l  C onf er enc e o n   C om put er  an d A ut om a t i on  E n gi neer i ng ,  S y dney .   18 - 21 F ebr uar y  2017 l; 1 06 - 11 0.  { SC O P U S }   [ 16]   M . Z .  R os s el an,  S . I .  S ul ai m an N . O th m a n E v ol u t i on ar y  pr ogr am m i ng an d f as t - ev ol ut i onar y   pr ogr am m i ng f or  s i z i ng and o pt i m i z at i on of  l ar g e - s c al e gr i d - c onn ec t ed pho t ov ol t a i c  ( G C P V )  s y s t em .   i n 2 017  9 th   I nt er nat i on al  C o n f er en c on C o m p ut er   and  A ut om a t i on  E ng i ne e r i ng ,  S y dn ey ,  18 - 21  F ebr uar y  2 017;   80 - 85 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.