Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   5 ,  Octo ber   201 9 , pp.  3375 ~3 383   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v9 i 5 . pp3375 - 33 83          33 75       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   P erform ance of  grid - conn ec t ed  s olar  ph oto vo lt aic p ower  p lan ts  in the M idd le East a nd  N orth Af rica       Ja l al Assa deg 1 , Kam aruz z ama n  Sopi an 2 , Ahm ad   Fud h oli 3   1 ,2,3 Solar  En erg y  Resea r ch  Inst it u te ,   Univer si ti   Ke bangsa an  M a lays ia ,   Ma lay si a   1 Rene wabl e Energ y   Eng. D ept - C oll ag e  of   Ene rg y  and  Min ing  Eng ine er ing,  Li b y a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   5 , 2 01 9   Re vised  A pr   8 ,  201 9   Accepte d  Apr   9 , 2 01 9       A  conc ep tua l   de sign  stud y   of  a   grid  conn ec t ed  s ola r  el e ct ri c  po wer  s y st em  using  PV   arr a y   f or  a  5 . 3MW   as  nom ina l  power  r equi red   is  pre se nte d.   A  B ird   m odel   has  bee n  used  to  esti m a te   hourl y ,   dail y ,   m onthly   and  y ea rl y   sola r   rad iation  amounts.  - f - cha rt  is  a   design  m et hod  was  chose n  to   sim ula te   th e   fra ction  of  the   so la r  en erg y   req u ir ed  for  the   loa d  g ive n  th e  PV   arr a y   ar ea s a nd   cl imatic  condi t i ons.  Four  cities   in  the  Middl e  E ast  and   North  Afric a   rep rese nt ing  di ff ere nt   locat ions  a t  southern   m edi t err anean  r egi on   are   se lecte d   Tri poli,  Alex an dria ,   Tuni si a  a nd  Gaz a  ci t y .   Tri poli  Cit y   h a s  the   best   per form anc e  for   73%  of  nom inal  Pow er  foll owe d  b y   Al exa ndr ia  about   66 %   and  the n  Gaz a  ar ound  63%,   Tuni sia  Cit y   h as  lowest  solar  fra ction   about   59%  ac cor d ing  to   th e M onthly   and   an nual   sol ar  fr ac t io n  Data.   Ke yw or d s :   G ri d - c onnecte d   P hoto vo lt ai c    Power pla nt    So la r  fract ion     Util iz abili t y   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Kam aru zzam a n  S opia n ,   So la r  En e r gy  Re search  Insti tute,    Un i ver sit i Ke ba ngsaan  Mal ay sia ,   43600 B an gi S el angor, Mal ay sia .   Em a il :  k. sopia n@u km .ed u. m y       1.   INTROD U CTION   Photo vo lt ai c  syst e m s  are  the   m os t  pr om isi ng   re new a ble  energy  source  i n  nort h  Africa   and   Mi ddle - East   du e  to  it s  abund a nt  so la r    irrad ia ti on   [1 - 3] .    PV   syst e m s   cl assifi ed  in  three  m ai n  ty pes ;   sta nd - a lon e,  hybri d  an d  gri d  co nn ect e d  PV   syst e m   as  sh own  in  Fig ure   1.   S ta nd – al one   pv   syst em s   req ui red   batte ry  energy  stora ge  f or   DC   m od e  or  with  inv e rter  f or   AC   m od e  but  oth ers  with ou t  ba tt ery  ban k  a nd  li nk e d  di rectl y  to  a  load   [ 4,  5] .   hy br i d  PV   syst em   is  co m po se d  of    PV   s olar   pa nels  with  ot her  s ource  of  e nergy  li ke   wi nd  far m ,   fu el   cel l  or  wa te r  tur bin es [ 4,   6 - 8] .  G rid  c on nected  pv  syst e m   is  the  best  op ti on  th at   us i ng   PV   pa nels  directl y  with  gr id   to  s upply  a ny  re du c ti on   in  el ect ric al   energy  f ro m   so la r  pa nel  ar ray  with  or  wit hout  batte ry  stora ge   [4,  9,   10] .   In   gr i d -   c onne ct ed  ap plica ti on ,  al s o  cal le d  On – gr i d  ap plica ti on   s uch   a s   a  syst e m   the  Photo vo lt ai c   arr ay   fee d  el ect rical   ener gy  di rectl y  into  el e ct rical   gr id  (in cl ud e d  central  – gri d  a nd   isol at ed  gr i ds )   [11 - 13] .  Ba tt eries  are  no t  nece ssary   wh e n  the  syst e m   is   gr id - c onnected   or   on - gr i d .  Th e  sel ect ed  app li cat ion   i s   instal la ti on   of  PV   ge ner at ors  (P V  a rr ay )  by  util it ie s  a t  Power  s ub sta ti on   a fter  that  to  central  gri d.   This  app li cat io n  can  b e o n  t he  thres ho l d  of cos t co m pet it iveness  f or  P V  de pe nd i ng  in  l ocati on.   The  be ne fits of gr i d  can  be  on  the  t hr es hold  of  co st  com petitiveness  f or   P V  de pendin g  in  loc at ion .  Als o  gri d - c onnecte d  P V  powe r   gen e rati on  is  ge ner al ly   evalua te d  base d  on  it s  po te ntial   to  r edu ce  c os ts  f or   energy  pro duc ti on   an d  gen e r at or s  (P V )  a re  l ocat ed  at   or  near  the  sit e  of  el ect rical   co ns um ption.  In  a dd it ion ,   the   util it y  can   av oid  or  dela y  upgrades  t o  tr ansm issi on   an d  distri bu ti on  netw ork  wh e re  the  a ver a ge   daily   ou t pu t   of   t he  P V  s yst e m   corres ponds  with the uti li ty ’s  peak dem and   pe rio d   [ 14] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 3 7 5   -   3 3 8 3   3376       F igure  1 .   Cl assifi cat ion   of  ph otovo lt ai c syst e m       2.   CONCEPT U AL D E SIG N   The  pro po se d  powe r  pla nt  as  show n  i n  Figure  2   is  co m po sed   of  s olar  P V  ar ray   a nd   el ect rical   inv e rters   wh ic h  are  c onnct e d  to   co nv e ntio na l  fo ssil   f uel  powe r  plant  (C FPP),  el ect rical   su bs ta ti on  (E SS)   a nd   el ect rical   pw e r   gr i d  (EPG) .   S olar  P V  a rr ay   is  consi ste d   of  num ber   of  s ol ar  pa nls  c onnc te d  in  paral le l   and  series.    The  sel ect ed  so la r  panel   in  this  stud y   has  m axi m u m   eff ic ie ncy  ab out  19%,  a nd   it s   area  is  1.580× 0.812  m 2   with  m axim u m   po we r  e qual   to  245Wat t  wh e re  is  a vaila ble  onli ne  in  internati onal   Ma rk et s  ar ound  10 0$.    The  syst e m   ha s  m ulti di m ensi on al   areas   in   di ff ere nt  four  opti ons  acc ordi ng  to  num ber   of   the  us e d  so l ar  pan el .     Ov e rall   area  of  PV  ar ray  eq ual   to  80 × 10 3   m 2   fo r  62500  so la r  panel s ,  60 × 10 3   m 2   of   46875   so la r  pa nel s ,   40 × 10 3   m 2   of  3125 0   so la r pa ne l s   an d 20 × 10 3   m 2   fo r 156 25   so la r pa nel s .           Figure  2 .   Sc he m at ic  o f  pro pse d  s olar  el ect ri cal  p owe r plan t       3.   MA T HM ATI CA L  M ODEL   The  Bi r d  Cl ear  Sk y  M od el ,  auth or e d  by  Ri chard  Bi rd,  is  a  broa db a nd  al gorithm   wh ic h  pr oduce s   est i m at es  of   cl ear  sk y  direc t  beam ,  hem is ph e rical   dif f use ,  an d  t otal  hem isph erical   s olar  rad ia ti on  on  a   horizo ntal  s urf ace  .the   eq uations  c om po sed   of  sim ple  al geb r ai c  e xpres sion s   with  10  use r  pro vid e d  i nputs .   Mod el   res ults  sh oul d  be  e xp e ct ed  to  ag ree  within  ±  10%  with  rig oro us   i rr a diati ve  trans fer   c od es .  The  m od el   com pu te s  hourl y  aver age  so l ar  rad ia ti on  for  ever y  hour  of  the  ye ar,  bas ed  on  the  10   use r  input  par a m et e rs;  howe ver   va riable  at m os ph eri c  param et ers  su ch   as  Aeros ol  O ptica l  Dep t h,  Oz one,  Wate r  va por   are  fix ed  f or   the en ti re  yea r.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce  of  g rid - co nnect e d  s ola r  ph oto v oltaic  powe r  pl an ts  in  t he  Mi ddle  E as t a nd  . ...   ( Jalal A ssade g)   3377   The  total   am ou nt  of   oz on e  I o   in  the  at m os ph e re  as  a  ve rtic al   colum n  is  give n  in  un it s  of  a t m os ph e re   giv e n by   [ 15] :       * s i n         s i n s i n 2 1 Yb I Z G F n D C Ya J Io     (1)         Fo r  a  ho m og e neous  at m os phere  was  cal cul at ed  by  Kaste n  wh ic h  pro vide s  an  accu racy  of   99. 6%  for  zenit h  ang le s  up t o 89°   [ 16] :     1 6364 . 1 ) 079 . 6 ( 50572 . 0 s i n s s m     ( 2)     A  m od ifie d rel at ion s hip   for  ai r  m ass h as als o bee n  s uggeste d by   [ 17] :        )) 3 7 5 1 5 . 94 ( ( 0 0 1 7 6 7 5 9 . 0 s i n 1 21563 . 1 s s s m        (3)     The  a bove  e quat ion s  ar e  ap pl ic able  to  a  sta ndar d  pr ess ure  P0   of   1013. 25  m bar   at   sea  le vel,  for  ot her  pr ess ures t he  a ir m ass  m ay  b e co rr ect ed  as   [18,   19] :        25 . 1013 ' P m m     (4)     w he re   P  is  at m os ph eric  pre ssu re  (in  bar)   at   heigh t  H  (m et res  abo ve   sea  le vel).   I f     P  is  no t  known  a n  appr ox im at e form ula d ue  t o  m ay  b e  us e d   [ 20] :       0001184 . 0 h E x p P P o     ( 5)     Accor ding  to  Be er’ s  la w,   t he   at te nu at ion   of  li gh t  throu gh   a  m edium  is  p rop or ti onal   to  the  distance  tra ver s e d  in the m edium  an d t he  l ocal fl ux of  rad ia ti on   [18, 1 9] :     ) ( km E x p I I so b     ( 6)     I so   is com pu te d by  [19] :     s so n I s i n ) 0 1 7 2 0 2 4 . 0 c o s ( 033 . 0 1 1 3 6 7     ( 7)     Def i ning the  tr ansm issi on  co e ff ic ie nt  pr e vious e quat ion w r it te n  as:     so b I I     (8)     Ozone a nd  w at er  vapor tra nsm ittances are  c on si der e d:     w g r so b I I 0     ( 9)     The  tra ns m it tan ce c oeffici ent  due to  aer osol  scat te ring   w ritt en  as   [ 16 ] :     d m d m m m m ) e x p ( 3 3 . 0 3 3 . 0     ( 10)     An alt ern at e  w ay  o f  estim at ing   τ α   is t he rel at io ns hi p  is  giv e n by:     m m k k k   5 . 0 5 . 0 35 . 0 2758 . 0     ( 11)       ) 1 ( e x p [ ) 3 ( ' ) 2 ( ) 1 ( C O F C O F C O F m k k k     ( 12)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 3 7 5   -   3 3 8 3   3378   Also   acco rd i ng to  Laci s a nd  H anse n  ca n  cal c ulate d  τ o    an d   x o :         ] ) 0 . 0 0 0 3 x 0 . 0 4 4 x (1   x 0 . 0 0 2 7 1 5                 ) 1 3 9 . 4 8 x (1   x [ 0 . 1 6 1 1 1 τ 1 2 0 0 0 0 . 3 0 3 5 0 o 0     ( 13)       0 0 m I x     ( 14)     Fo r   tra ns m itta nce  of  wate r  va pour   τ w ,  transm ittance  of  oz on e   abs orptance   τ o   and  total   am ou nt   of  pe rce ptible   water   x w   is cal cul at ed  by  relat io ns :          ) 6 (        ) 6 ( ) 6 ( ) 5 ( ) 4 ( 4 ' 3 ' 2 ' ' m CO F m CO F m CO F m CO F CO F w     ( 15)       m I x W W     (16)       ] ) 13 ( e x p [ ) 14 ( ' C O F g m C O F     ( 17)     The  cl ea r - s ky  diffuse  irr a dian ce m od el  is b as ed on   [ 21, 2 2] :        1 ) 1 ( 84 . 0 1 ) 1 ( 5 . 0 02 . 1 02 . 1 0 m m m m I I s r w g so d      ( 18)      Fo r  calc ulati on  of   τ αα   an d  τ α s   [ 22, 2 3] :         ) 1 )( 1 ( 1 . 0 1 02 . 1 m m I b     (19)     7 . 0 ' 0 4 5 . 0 10 m s     ( 20)     The glo bal ir ra diance  on  hori zon ta l s urface  I G   is gi ve n by [ 20 ] :        1 1 ) ( ' r r I I I s d b G     ( 21)     r s   is t he gr ound  albedo  (  a  stan da r d value  of  0.2 is  often  quot ed) ,  ' r   is t he  al be do of t he  cl ou dless s ky.     3.1.   Month l y  s ola r  ra di at i on   R   is  the  m on thly   rati o  of   ra diati on   on  a  ti lt ed  su r face  to  ra di at ion   on  a  hori zon ta l  surface .  It  is  know n  as the m on thly   m ean to ta l ra dia ti on  ti lt ed  fact or an d  is  giv e n by [ 19] :   H f t H s t d τ   *   Ib __ Hb   (22)     H f t H s t d τ   *   Id __ Hd   (23)       _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ d b G H H H     ( 24)     Fo r  calc ulate   m on thly  av era ge beam  r adiat ion  ti lt  f act or a nd g i ven b y [19 ] :       s i n s i n 180 s i n c o s c o s s i n s i n 180 s i n c o s c o s ' ' ' ' s s s s b R     (25)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce  of  g rid - co nnect e d  s ola r  ph oto v oltaic  powe r  pl an ts  in  t he  Mi ddle  E as t a nd  . ...   ( Jalal A ssade g)   3379   Fo r  cal culat e H T b y using   [20] :     `   2 c o s 1                  2 c o s 1 1 g H H R HG H H H d b d T     (26)     3.2.   Model ing  of the el ectric al  p ower pla nt     The  ar ray  is  c har act erize d  by   it s  overall   a ver a ge   ef fici ency,   η p   w hich   is  a  functi on  of   ave ra ge   m od ule and cel l t e m pr et uter  T c    [24] :          1 Tr Tc p r p     (27)     w her e  r is  the  PV   m od el   eff ic ie ncy  at   ref eren ce  te m per at ur e  T r   (=  25   o C),  and   P is  the  te m per at ur e  coef fici ent  of   m od ule  eff ic ie ncy.  T c   is  relat ed  to  the  m ean  m on thly   am bient  te m per at ur e  T a   thro ug h  Evan s’  fo rm ula   [20] :        8 00 20 8 32 2 19 ___ n t a c T K T T     (28)     w her eas  T n  is  the  no m inal  op erati ng   cel l   te m per at ur e  and   ̅ ̅ ̅   the  m on thly   cl earance  ind ex,   T n   and   p dep end   on  the type o f  PV  m od ule.      2    00 00 11 7 . 0 1 Cf     (29)     w her eas  cor recti on   factor   fo r  the  ti lt ed  ang le   of   the  so la r  pan el   arr ay   is  the  m on thly   ener gy  delivered   by  the  so la r  pan el  is     ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ :       _ _ _ __ p T p p A H E     (30)       Ov erall  area  s y s t e m A of  so la r  el ect ric p ow er s yst em :     p p s y s t e m N A A     (31)      The  m on thly  av erag e d ai ly  elec tric al  en erg y of  so la r  el ect ric p ow er s yst em  is then  g iven  by   [19, 25] :       ) 1 )( 1 ( __ __ a p A A E Q s y s t e m i n v p p     (32)   The  m on thly  an d  ann ual  so la r  fr act ion   SF  is def ined  as ele ct rical   ener gy o f  so la r  el ect ric p ow er s yst em   div ide  by n om inal po wer  r equ ired  to  the load :       3 . 5 __ MW Q SF     (33)           4.   RESU LT S A ND  OBSERV ATION S   Figure  3  to  Fig ur e  5  il lustrate   the  cl i m at olo gical   data  f or   t he   sel ect ed  ci ti es  in  Mi dd le   E ast   an d  no rt h  Africa   w hich  a re  locat ed   on  Me diterra nean  basin .  Fig ure  3  s hows  t he  m on t hly  aver a ge   daily   inso la ti on  on  a   horizo ntal  s urface,   H ;  Fig ure   4  in dicat es  t he  a ver a ge   da yt i m e  a m bient  te m per at ur e  Ta ;  an d  Fig ure  5  represe nts  the  m on thly   cl earne ss  in dex,  Kt.  Sele ct ed  P V  pa nel  ha s  m axim u m   eff ic ie nc  ab ou t  19  % ,  a nd  it s  area  is  1. 58 0× 0.812  m 2,   m a xi m u m   po wer   of  so la r  pa nel    245W  ,  Tc=  45oC   ,  el ect rical  inv erter h as  eff ic ie ncy  about  99%    and  slo pe   eq ua l  to  la ti tud e   pl us   5  de gr e es.  T he  la ti tu de  &  lo ngit ude  of  the   ci ti es  are     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 3 7 5   -   3 3 8 3   3380   32 52 ′ N   &   13 11′ E , 31 20′ N   &   29 91 ′ ,   33 88′ N   &   9 53 ′ E   and  31 50′ N   &   34 46′ E   f or  T rip oli,  Alexa ndria ,   Tu nisia  and   G aza  resp ect ivel y.    The  so la r  a rr ay s  area  Asy stem   equ al   to  80 × 103  m 2   fo r   62500  s olar  pa nels,  60 × 103  m 2   of    46875   so la r  pa nels,  40 × 103  m 2   fo r  3125 0   so la r  pan el s   an d  20×1 03  m 2   fo r  15 625   so la r   pa nels.   The  te m per at u re  c oeffici ent  of  m od ule  is   0.0 043  1/ oC.  T he  nom inal  el e ct rical   powe r  of  syst em   5. 3  M W   i n  dayt i m e  to  Gr i d,   us in g  eq uations  ( 1)  th rou gh  ( 33) ,  the   m on thly   an d  a nnua l  fr act io n  of  s olar  e nergy  delivere d  by  so la r  a rr ay   to  load  has  be en  cal culat ed .  Fo r  cal culat e   I b  an d  Id   by  Bi rd   m od el   f ro m   equ at io n  (1)  t hro ugh  (21) the  Iterati on is to  b e  cont inu e d from  su nri se unti l su ns e t hou rs of a  da y.           Figure  3 .   Mo nth ly  av e rag e  d ai ly  inso la ti on on a  horizo ntal       Figure  4 .   Mo nth ly  av e rag e  d ai ly  a m bient te m per at ur e           Figure  5 .   Mo nth ly  clea r  s ky in dex  Kt ̅ ̅ ̅       4.1.   Month l y   s ola r  f r act io n   Figures  6  th rough  9  re pr e sen t  the  m on thly   f racti on   of   t he  so la r  e nergy  de li ver ed  by  so l ar  PV   ar ray   each  m on th   f or  eac h  ci ty .  T he   highest  m on t hly  so la r   f racti on  wa s  ob ta in ed  at   T rip oli  a s  sho w n  in   F ig ur e   6.   More  t han  79 %  of  the  e ne rgy   is  prov i ded  by   the  so la r   ene rg y for  the  m on th o f   Ma rc h  a nd  A pr il  w it h  a   syst e m   area  ( A system=  80 × 10 3   m 2 )  for  6250 0  so la r   pa ne ls  an d  m ini m um   so la r   f racti on  with   the   sa m e  area   in   Jun e  ab out  69%.  Ale xandri a  Ci t y  ob ta ine d  it s  hig he st  m on t hly  so la r  f r act ion   in  Jan ua ry  about  73%,  on   the  oth e r  w ords   the s olar fricat ion i s alway s a bove  60%  thro ugho ut the yea r a s sho wn in  F igure  7.           Figure  6 .   Mo nth ly  so la r  fract ion   fo r   T ri po li   with  no m inal powe r  p la nt  5.3M W       Figure  7 .   Mo nth ly  so la r  fract ion   fo r  A le xand ria with   no m inal powe r  p la nt  5.3M W   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce  of  g rid - co nnect e d  s ola r  ph oto v oltaic  powe r  pl an ts  in  t he  Mi ddle  E as t a nd  . ...   ( Jalal A ssade g)   3381       Figure  8 .   Mo nth ly  so la r  fract ion   fo r  G aza  w i th  no m inal powe r  p la nt  5.3M W       Figure  9 .   Mo nth ly  so la r  fract ion   fo r  T un isi a  with  no m inal powe r  p la nt  5.3M W       Gaza  Ci ty   ob ta ined  it s  high e st  m on thly   so la r  fr act io n  in  Ma rch   an d  Se ptem ber .  In   ad diti on ,  durin g  su m m er s eason, a  dr ast ic   drop in sola r fracti on is  obvious i n June bec ause  a ff ect ed  b y sl ope an gle of P V arra y   is  fixe d;  in   ot he r  word,  inci de nce  a ngle   is  l arg e   in  J une  a nd  Ma y  as  wel l .   The   so la r  frac ti on   reache s  above  67%  f or   se pte m ber   and   octo ber .  The  so la r   fr act io n  in  T un isi a  Ci ty   ha s  a  m on thly   so la r  f racti on  r ang i ng  betwee n  5 1 % t o  6 2 %.  The Hi gh e st solar  fr ac ti on  obtai ne d  i n  Ma rc h  an d  S eptem ber  f or P V  ar ray area e qual  to  80 × 10 3   m 2 .     4.2.   Y earl y   s ola r  fr act i on     A nn ual  so la r   f racti on   of  so la r  ene rg y  delive red   by  P V  ar ra y  or   syst em   as   a  functi on  of  syst e m   area  (over al l  area  of  PV   ar ray )  is  sh ow n  in  Fi gu re  10.  T he  a nnual  so la r  fr a ct ion   i ncr ease s  w it h  the  syst em   area  ( A system )  that  m eans  the   la r ge r   syst e m   area,  will   giv e  high er  ene r gy  delivere d.   M or e ov er,  inc reases  a m bient  tem per at ur e    le ad  to    dec rea se  the  ef fici en cy   and   pro duc ed  e nergy  the   facto r  m entioned -   a bove  e ffec te d  directl y on  t he e ff ic ie ncy an d t he  ene rg y, T ri po li  h a s h ig hes t annuall y s olar  fr a ct ion   wher eas the m axi m um  i ts   so la r  f racti on   about  75%    with  la rg er  area  of   the  syst em   fo ll owe d  by  A le xandr ia   Ci ty  and   the n  Gaz a  Ci t y.  Tu nisia  Ci ty   has  the  lo wes t  ye arly   so la r   fr act io n.   w he reas  the  m axim u m   it s  so la r  fr act io n  ab ou t  60 % .   Alexa ndria C it y and t he n Gaz a Ci ty    hav e   sol ar fracti on   le s s tha n 75 %  and  m or e than 6 0% .           Figure  10 .   A nnual s olar fracti on of  powe r plant f or sele ct ed  cit ie s       5.   CONCL US I O N   The  the or et ic al   stud y  and   e va luati on   of  gri d  connecte d  wit h  so la r  el ect ric   syst e m   us ing   PV   ar rays   was  pr ese nte d.  Four  ci ti es  in   Mi dd le   Ea st   a nd  nort h  Afric a  are  sel ect e d  nam ely;  Tripo l i,  Alexa ndria,   Gaza   and   Tu nisia  w ere  re pr ese ntin g  di ff e ren t  loc at ion s  within  s ou t hern  Me dit err a nean   basi n.  The  Bi r d  m od el   was   us e d  to  est i m a te   so la r  rad ia ti on   c om po n e nt s.  Trip oli  Ci ty  has  the  best  perform ance  on   both  m on thl y  and   ye arly   so la r  f r act ion ,  fo ll ow e d  by  Alexa ndr ia   Ci ty   and   th en  Gaza  Ci ty .  Tu nisia  Ci ty   has  the  lo west  ye arly   so la r  f racti on. An  ec onom ic  a naly sis  m us t b e carr ie d o ut to  d et erm ine the eco nom ic  f ea sibil it y of  su c h  s yst e m   in s ou t hern Me diterra nea n   re gi on .       ACKN OWLE DGE MENTS     The  a uthor s  would  li ke  to   than k  t he  sta ff   of  S olar  E nergy  Re searc h  I ns ti tute  ( S ERI)  for  t heir   un li m i te d  sup port a nd  Un i versi ti  K eba ng saa n  Ma la ysi a ( U KM)  i n gen e ra l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 3 7 5   -   3 3 8 3   3382       REFERE NCE S     [1]   O .   S.  Bola ji ,   e t  al . ,  “ Morphology   of  th e  equato ri al   ionization  ano m aly   in  Afri ca   a nd  Middle   Ea st  due  to  a  sudde n   strat ospheri c  wa rm ing  eve nt , ”   Jo urnal  of At mos pheric   and   Solar - Terr estrial   Phy si cs,   v ol .   184 ,   pp .   37 - 56,   2019 .   [2]   O.  Nem at oll ah i,  et   al . ,  “ Ene rg y  demands  and  ren ewa bl e  ene rg y   resourc es  in  t he  M iddl e  Ea st , ”   Re newab le   an d   Sustainabl e   Ener gy  Revi ews,   vol .   54 ,   pp .   1172 - 1 181,   2016 .   [3]   N.  S .   Chukwujin du,   “ A  comprehe nsive  rev ie w  of   empiric a l  m odel s  for  esti m at ing   gl obal   sol ar  rad ia ti on  in  Afric a, ”   Re newab le   and   Sustainabl e   Ener gy  Revi ews,   vol .   78 ,   pp .   955 - 99 5,   2017 .   [4]   S.  Goel  and  R.   Sharm a,   “ Perform anc e  evalua t io n  of  stand  al on e,   grid  conn ecte d  and  h y brid  r e newa ble   ene rg y   s y stems   for  rura l  appl icat ion:   A  compara ti ve  r e vie w, ”   R ene wab le   and  Sustainabl e  Ene rgy  R ev i ews,   vol.   78,   pp .   1378 - 1389,   201 7.   [5]   I.   A.  Ib rah i m ,   et  al . ,  “ Optimal   m odel ing  and  si zing  of  a   pra c tical  standa lon e  PV / bat t er y   gen erati on  s y stem  using   num eri ca l   a lgorithm , ”   2015   IEEE  Stud ent   Con fer enc e  on   R ese arch  and  D ev e lop ment  ( SCOReD) ,   pp.   43 - 48 ,  2015 .   [6]   L.   Bar tol uc ci,  et  al . ,  “ H y brid  r en ewa ble   ene rg y   s y stems   fo r  household  an ci l la r y   s erv ices, ”   In te rna ti onal  Journal  of  El e ct rica l  Pow er  &   Ene rgy  System s,  vol. 107, pp. 282 - 297,   2019.   [7]   Z.   M.  Om ara,  e t   al . ,  “ Im proving  the   produc ti vi t y   of  solar  stil l  b y   using  wate r  f an  and  wind  turbi n e, ”   Solar  Ene rgy ,   vol.   147 ,   pp .   181 - 188,   2017 .   [8]   J.  A.  Raz ak ,   e t   al . ,  “ Optimiza t ion  of  PV - wind - h y dro - di ese l  h y brid  s y stem   b y   m ini m iz ing  e xce ss   ca pa ci t y , ”   vol /i ss ue:   25 ( 4 ) ,   pp.   663 - 671 ,   20 09.   [9]   R.   Hasan ,   e t  al . ,  “ Grid - connect ed  isol at ed   PV   m ic roinve rt ers:  A  rev ie w , ”   Re n ewabl e   and  Sus tai n able  En ergy   Re v ie ws,   vol. 67, pp. 1065 - 1080,   2017.   [10]   A.  M.  Hum ada ,   et   al . ,  “ Model i ng  and  ch aracte riz a ti on  of   a  gr i d - conne c te d  ph otovol taic  s y ste m   und er  tropica l  cl imat e condi t io ns, ”   R ene wab le  and  Sustainable  Ene rgy  Revie ws,   vol. 82, pp. 209 4 - 2105,   2018 .   [11]   A.  A nza lc h i  an d  A.  Sarwat ,   “ Overvi ew  of  technical   spec ifi c at ions  for  grid - conne c te d  phot ovolt aic  s y st ems , ”   Ene rgy  Con ve rs i on  and  Manag e ment,   vo l. 152, p p.   312 - 327 ,   201 7.   [12]   A.  H .   Ali,   et   a l . ,  “ Perform anc e  i nvesti gation  of  g rid  connect ed  ph otovol taic  s y s tem   m odel l ing  base d  on  MA TL AB  sim ula ti on, ”   In ter nati onal Journal  of   Elec tric al   an d  Computer  Eng ine ering ,   vol .   8 ,   pp.   4847 - 4854 ,   2018.   [13]   S.  N.  Rao ,   e t  a l . ,  “ Grid  conne c ted  distri but ed  gen era t ion  s y st em  with  high  vo lt ag e  gai n   c asc ade d   DC - DC  conve rt er   fed   as y m m et ri c  m ult il evel  inve r t er  topol og y , ”   Int ernati onal  Journ al  of  El e ct ri cal   and  Computer  Engi nee ring ,   vol.  8,   pp .   4047 - 405 9,   2018 .   [14]   J.  Zha o,   e t  al . ,  “ A  distri bute d  opti m al   react iv e   power  flow  fo r  globa l  tra nsm i ss i on  and  distri buti on  net work, ”   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  Pow er  &   Ene rgy  Syste ms ,   vol .   104,   pp.   524 - 53 6,   2019 .   [15]   T.   K.   V .   H eukl o n,   “ Esti m at ing   a tmos pher ic   oz on e  for  sol ar  r adi a t ion  m odel s, ”   Sol ar  Ene rgy,   vol / i ss ue:   22 ( 1 ) ,   pp .   63 - 68,   1979 .   [16]   F.  Kaste n,   “ The   li nke  turbi d ity   f ac tor  base d  on  i m prove d  val ues  of  t he  int eg ra l  Ra y leigh  opti c al   t hic kness, ”   Solar  Ene rgy,   vol /i ss ue:   56 ( 3 ) ,   pp .   239 - 244,   1996 .   [17]   C.   Gue y m ard ,   “ Crit ical  anal y s is  and  per form ance   assess m ent   of  c le ar  sk y   sol ar  irr adi an ce   m odel s  using  the ore ti c al  and  m ea sured   da ta ,”   pp .   121 - 138 ,  1993 .   [18]   M.  Alghoul,   e t a l . ,  “ Eva lu at ion   o f  W at er   Vapour Thic kn ess on  Solar  R adi a ti on   Bu dget ,”   2009 .   [19]   J.  A.  Duffi e,  “ Solar Engi ne eri ng   of  The rm al Proc esses , ”   4th   Ed it i on  ed. Ne w Yor k ,   John W ile y   &   Sons ,   2013.   [20]   Y.  El Mghouchi ,   et al . ,  “ New model to estimate a nd  evalua t e the sola r  r adiati on ,”   p p.   225 - 234 ,  201 4 .   [21]   D.  Pis imanis,   et   al . ,  “ Esti m at in g  dire ct,  diffuse   and  globa l  solar - rad i at ion  on  an  arb it r ari l y   in cl in ed  pla ne  in  Gree ce ,”   pp.   159 - 172 ,  1987 .   [22]   R.   E .   Bird   and   R.   L .   Hulstrom ,   “ A  Sim pli fie d  Cle ar   Sk y   Mode l  for  Dir ec t   and   Diffuse  Insola tion  on  Horiz on tal  Surfac es ,”   1981 .   [23]   M.  Alghoul,  e t a l . ,  “ Im pac t  of   Ae rosol  Optical   De pth  on  Sol ar  R ad ia ti on   Budge t ,”   2009.   [24]   A.  Pradha n ,   et al . ,  “ Exp eri m ental   Anal y sis  of  Fa c tors  Affec t ing  th e  Pow er  O utput of  the  PV   Module, ”   Int ernati onal   Journal  of   Elec t rical   Powe r  &   E nergy   Syst ems,   v ol /i ss ue:   7 ( 6 ) ,  p p .   3190 ,   2017 .   [25]   S.  E.   Mankour ,   et   al . ,  “ Model in g  and  Sim ula ti o n  of  a  Photovol ta i c  Fiel d  for  1 3  KW , ”   Inte rnational   Journal  o f  El e ct rica l  Pow er  &   Ene rgy  Sys tem s,   vol /i ss ue:   7 ( 6 ) ,   2017 .     N om encl ature   P o           Stand a r d  at m os pheric  pr es sur e.   γ s   So la r  alt it ud e a ng le   β   Angstr om ’s  tur bid it y coe ff ic ie nt .   τ α s   Transm i tt ance co ef fici ent.   k αλ      Angstr om ’s  tur bid it y.   τ r   Transm i tt ance o f  Ray le igh  sc at te ring .   r s   Groun d  al bedo .   τ o   Transm i tt ance o f  o z one a bs or ptance.   r α ′        Ra yl ei gh  scatt erin g  tra ns m itta nce   τ w   Transm i tt ance o f  w at er  v a por .      I w        Am ou nt  of p e r cepti ble wa te r   τ g   Transm i tt ance o f  unif or m ly .   I o        Am ou nt  of O z on e   τ αα   Transm i tt ance o f  aer osol abs orpta nce   x o        Total  am ou nt  of  ozone i n  a sla nted  path   m   Air  m ass   x w        Total  am ou nt  of  p e rcep ti ble   water   m ′   Pr ess ur e   -   co rrec te d  of Mass   τ α       Transm i tt ance o f  aer osol abs orpta nce   C,   D,   Z ,   I ,   F,Ya , Yb       Con sta nt s    for wat er   v a por   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce  of  g rid - co nnect e d  s ola r  ph oto v oltaic  powe r  pl an ts  in  t he  Mi ddle  E as t a nd  . ...   ( Jalal A ssade g)   3383   BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS          Jalal   As sad eg ,   r ec e ive d  his  Bachel or  degr ee   (B . Sc. )  with  En er g y   Eng ine er ing  from   Coll ege   of  Engi ne eri ng  Technol og y - Hoon   (Li b y a)   in  20 06.   He  obt ai ne d  Master   degr e e  (M.Sc. )   from  Univer siti   Keba ngsaa n  Malay sia   in  2009.   He  joi ned  as  a  le ct ur er   at   the   Depa rtme nt  of  Rene wable  Ene rg y   Eng ine e ring,   Col le ge  of   Ene rg y   and  M ini ng  Engi n ee r i ng,   Sebha  Univ ersity   in  2011 –   pre sent.   He  is  cur ren tly   pursuin g  PhD   in  ren ewa ble   en erg y   s y s te m s  at   Solar  E ner g y   R ese ar ch  Inst it ute (SERI), Unive rsit i  Keb a ngsaa n  Mal a y s ia (UKM ).       Kamar uz z ama n  So pian   gra duat ed  with  th e  BS   Mec hani cal  E ngine er ing  from   the   Univer sit y   of   W isconsin - Madison  in  1985,   th e   MS   in  Ene rg y   Resourc es  Univ ersity   of  Pit tsburgh  in  1989  and   PhD   in  Mec hani ca l  Eng ine e ring  from   the   Dorgan  Solar  La bora to r y ,   Univ ersity   of  Miami  at   Cora l  Gable s  in  1997.   He  has  be en  inv olve d  in   th e  fi eld  of  ren ewa bl e  e ner g y   for  m ore   t han  25 - y e ars. He   has  sec ure   rese a rch   funding  fro m   the   Malay si a n  Minstr y   of   Sc ie nc e  and  M al a y sian   Ministr y   of  Educ a ti on  and  i ndustr y   for   m ore   tha n   US D  6  m il li on .   He  h as  co nduct ed  ren ewa ble   en er y   cour se s   the   As ia n   Schoo l  of Energ y   (200 7 - 2014)  funde d   b y   ISESC O,  COM SA T,   TIKA and UNESC O.      Ah mad  Fu dh ol i,   Ph. D,  M . Sc   gra duated   his  Bac he lor  degr e e   ( S.Si)  in  ph y sics   (2002).   He  wa s   born  in  1980  in  Pekanba ru,   Indo nesia .   He  serve d   as  was   the   Hea d  of  the   Phy sics   Depa rtment  at   Rab  Univer sit y   Pekanba ru,   R ia u ,   Indone sia ,   for  four  y e ars  (2004 – 2008).   A.  Fudholi  started  his  m aste r  cour se  i n  Ene rg y   Techn olog y   (2005 – 20 07)  at   Uni ver sit i  Keba ngsaa n  Malay s ia   (UK M).  After   obt ai ning  his  Master ’s,  h e  bec ame  a  rese ar ch  assistant  at  UK M  unti l.   Aft er  his  Ph.D  (2012)  in  ren ewa bl e  en erg y ,   he  be ca m e   postdoct ora l  in  the   Solar  Ene rg y  Resea rch   Instit u te   (SERI)  UKM   unti l  2013 .   He  jo ine d  the SERI   as   a lecture r   in   201 4.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.