I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   2 A p r il   201 8 ,   p p .   6 8 0 ~6 8 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 2 . p p 6 8 0 - 6 8 8          680       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   M o del t o  Ev a lua te  the  P er for m a nc e of Building  I nte g ra ted  Photo v o ltaic Sy st e m using  Ma tlab /Si m u lin k       J uli á n Andrés  Ca m a c ho   Ca s t ro ,   Andrés J uli á n Ar is t izá b a l C a rdo na   En g in e e rin g   De p a rtm e n t,   Un iv e rsid a d   d e   Bo g o tá Jo rg e   T a d e o   L o z a n o ,   B o g o tá,  C o lo m b ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   2 9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   2 8 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   8 ,   2 0 1 8     T h is  a rti c le  d e sc rib e a   m a th e m a ti c a m o d e im p le m e n ted   in   M a tl a b /S im u li n k   t o   e v a lu a te  th e   p e rf o rm a n c e   o f   b u il d i n g   in teg ra ted   p h o to v o lt a ic  sy ste m (BIP VS).   T h e   p ro p o se d   m e th o d o lo g y   a ll o w s   to   m o d e in d e p e n d e n t ly   th e   so lar  p a n e l,   th e   p h o t o v o lt a ic   (p v )   g e n e ra to r,   in v e rter  a n d   th e   g rid   to   in teg ra te  th e m   in to   a   si n g le  m o d e in   S im u li n k   in   o r d e t o   e v a lu a te  th e   p e rf o rm a n c e   o f   th e   c o m p lete   s y ste m .   T h e   v a li d a ti o n   o f   th e   m o d e w a s   m a d e   o n   a   BIP V   sy ste m   o f   6   k Wp   in sta ll e d   in   a   b u il d i n g   a th e   U n iv e rsid a d   d e   Bo g o tá  Jo rg e   T a d e o   L o z a n o   in   Bo g o ta,  Co lo m b ia.  T h e   re su lt in d ica te  th a t h e re   is   a   c o rre latio n   g re a ter  th a n   0 . 9   b e tw e e n   DC  a n d   A p o w e r   g e n e ra ted   b y   th e   BIP V   sy ste m   a n d   c a lcu late d   b y   th e   m o d e p ro p o s e d   f o a n y   w e a th e c o n d it io n .   K ey w o r d :   Ma tlab   s o f t w ar e   P h o to v o ltaic  s y s te m s   P p er f o r m an ce   m o d el   R ad iatio n   a n d   te m p er atu r e   So lar   en er g y   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An d r és J u liá n   A r is tizáb al  C ar d o n a,     E n g i n ee r i n g   Dep ar t m en t,   Un i v er s id ad   d B o g o tá  J o r g T ad e o   L o za n o ,   C ar r er 4   # 2 2 - 6 1 ,   B o g o tá,   C o lo m b ia.   E m ail: a n d r esj . ar is tizab alc@u tad eo . ed u . co       1.   I NT RO D UCT I O N     B esid es  b ein g   r en e w ab le  a n d   p o llu tio n   f r ee   en er g y   g en er atio n   tech n o lo g y   w it h   n o   m o v in g   p ar ts ,   P m o d u le s   ca n   also   b in t eg r ated   in to   b u ild i n g s   as  B I P s y s te m s ,   ad d in g   ae s t h eti v alu [ 1 ] .   W h en   in s ta lled   in   a n   o p ti m ized   w a y ,   B I P s y s te m s   ca n   r ed u ce   h ea t r an s f er r ed   th r o u g h   t h en v elo p an d   r ed u ce   co o lin g   lo ad   co m p o n e n ts   d e cr ea s in g   th C O2   e m is s io n s   [ 2 ] .   A p ar f r o m   s o m f ac a d in s talla tio n s ,   t h e   r o o f to p   s eg m e n r ep r esen ted   m o r t h a n   2 3   GW p   o f   to tal  in s tallatio n s   i n   2 0 1 5 ,   w it h   p r o j e ctio n s   o f   m o r t h a n   3 5   GW p   t o   b in s talled   b y   2 0 1 8   [ 3 ] .     Sin ce   t h B I P o f f er s   th p o s s ib ilit y   to   r ep lace   p ar o f   th tr ad itio n al  b u ild in g   m ater i al,   w i th   a   p o s s ib le  p r ice  r ed u ctio n   i n   c o m p ar is o n   to   cla s s ic   r o o f to p   in s tal latio n   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,   th co r r ec esti m a tio n   o f   s y s te m   le v el  p er f o r m a n ce s ,   s y s te m   r eliab ili t y   a n d   s y s te m   a v ailab il it y   i s   b ec o m in g   m o r i m p o r tan an d   p o p u lar   am o n g   in s taller s ,   in te g r ato r s ,   in v e s to r s   an d   o w n er s ;   w it h   th i s   p u r p o s s e v er al  to o l s   a n d   m o d el s   w er d ev elo p ed   [ 6 - 8 ] .   T h co m b in atio n   o f   d i f f er e n p h e n o m e n a,   s u c h   a s   t h s o lar   r ad iatio n   a v ailab le  o n   s ite,   th e   p r esen ce   o f   d u s t,   th e   s h ad o w in g   o r   UV  r ad iatio n   o v er   lo n g   o u td o o r   ex p o s u r e,   af f ec in   d if f er en w a y s   t h e   p er f o r m a n ce   o f   B I P s y s te m s   an d   th u s   t h r e lated   ec o n o m ic   ev alu at io n s   [ 9 - 11 ] .     Ma n y   s t u d ies  h a v b ee n   d e v o ted   to   d ev elo p   d if f er en n o n - li n ea r   elec tr ic  m o d els  u s ed   to   d escr ib th e   ch ar ac ter is tic s   o f   th P m o d u les  a n d   th ef f ec o n   m o d u le   p er f o r m a n ce   o f   te m p er at u r e,   r ad iatio n   in te n s it y   an d   o th er   p ar a m eter s   a n d   eq u i p m e n t/ s y s te m s   u n d er   n o n - s tan d ar d   co n d itio n s   [ 1 2 - 2 0 ].   W o f f er   n e w   m et h o d   to   m o d el  an d   a n al y ze   t h p er f o r m a n ce   o f   B I P s y s te m s   u s i n g   Ma t lab /Si m u lin k .   I n   Sect io n   2   o f   t h i s   ar ticle   t h m at h e m atica d e s cr ip tio n   o f   t h p r o p o s ed   m o d el  is   p r esen ted   t o   ev alu a te  th e   p er f o r m a n ce   o f   B I P s y s te m s .   S u b s eq u e n tl y ,   Sectio n   3   d escr ib es  th 6   k W   B I P s y s te m   in s ta lled .   Sectio n   4   p r esen ts   th r esu lt s   o b tain ed   an d   th v a lid atio n   o f   th m o d el  w it h   m o n ito r ed   d ata  o f   th B I P s y s te m .   Fi n all y ,   Sectio n   5   p r esen ts   th co n cl u s io n s   o f   th r esear ch   ca r r ied   o u t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d el  to   E va lu a te  th P erfo r ma n ce   o f B u ild i n g   I n teg r a ted   P h o to vo lta ic  ….   ( Ju li á n   A n d r é s   C a ma ch o   C a s tr o )   681   2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   P ho t o v o l t a ic  G ener a t o M o d el   2 . 1 . 1 .   So la C ell  M o del   Fig u r 1   s h o w s   th e   m o d e a d o p ted   f o r   th s o lar   ce ll   [ 2 5 - 28 ] w h ic h   i s   w id el y   u s ed   d u to   it s   s i m p lic it y   a n d   h i g h   d eg r ee   o f   p r ec is io n .           Fig u r 1 .   E q u iv ale n t si n g l e - d i o d cir cu it o f   s o lar   ce ll       Usi n g   cir c u it th eo r y ,   t h r elati o n   o f   th c u r r en ts   i n   t h cir cu i t c an   b o b tain ed ,   w h ich   i s   g i v en   b y :                                               ( 1 )     W h er e   I p h   r ep r esen ts   th p h o to   cu r r en g e n er ated   w h ic h   is   d ir ec tl y   p r o p o r tio n al  to   th in cid en t   ir r ad ian ce   ( G)   an d   d ep en d s   i n   less   p r o p o r tio n   o n   t h o p er atin g   te m p er atu r o f   t h ce ll   ( T ) .   T h is   cu r r en t   ca n   b e   ex p r ess ed   b y   th f o llo w i n g   eq u atio n :             [              (         ) ]                       ( 2 )     W h er I s c   is   th s h o r t - cir cu it  cu r r en u n d er   s tan d ar d   co n d itio n s   ( ST C   1 0 0 0 W /m 2 ,   2 5 ° C ,   A M1 . 5 )   an d   T r   an d   Gr   ar th te m p er atu r an d   ir r ad ian ce   al s o   in   S T C ,   Ki  is   th s h o r t - c ir cu it  te m p er at u r co ef f icie n t   o f   th ce ll.   T h d io d e   cu r r en Id   r ep r esen ts   th e f f ec o f   t h d if f u s io n   a n d   r ec o m b i n atio n   cu r r en t s   p r esen at  t h e   PN   j u n ctio n   o f   t h ce ll .   T h m o s u s ed   m at h e m atica m o d el  th at   allo w s   to   ap p r o x i m ate   th b e h av io r   o f   t h d io d is   th Sh o ck le y   eq u a tio n   th at  is   g i v en   b y :                 (   (                   )     )                 ( 3 )     I n   w h ich                               is   t h c h ar g o f   t h elec tr o n ,   n   is   t h d io d id ea f ac to r ,   d ep en d en o n   th m a n u f ac t u r i n g   p r o ce s s   an d   u s u all y   ad o p ts   v al u es  b e t w ee n   1   ( f o r   g er m a n i u m )   a n d   2   ( f o r   s ilico n ) ,                            J /k   is   th B o ltzm a n n   co n s tan t,  w h ic h   r elate s   ab s o lu te  te m p er atu r an d   en er g y ,   Vd   is   th e   v o ltag e   at  t h ter m i n al s   o f   t h d io d an d   I s   i s   t h e   s at u r ati o n   cu r r e n o f   t h ce ll,   an d   is   r ep r esen t ed   b y   th e   f o llo w in g   eq u at io n :                  (       )       [ (                )   (             ) ]               ( 4 )     W h er                      is   th b an d w id t h   en er g y   ( in   t h is   ca s f o r   s ilico n ) ,   an d   Irs   is   th i n v er s s atu r atio n   cu r r en t a s ta n d ar d   te m p er atu r g i v e n   b y :                   (                          )                     ( 5 )     W h er        r ep r esen ts   th ce ll s   o p en   cir cu it  v o ltag e.   Fin all y ,   I s h   r ep r esen ts   t h lea k ag c u r r en t h r o u g h   t h j u n ct io n   an d   th is   is   r ep r ese n ted   b y   th p ar alle l   r esis ta n ce   R s h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   6 8 0     6 8 8   682   T h leak ag cu r r e n t   is   g iv e n   b y                                           ( 6 )     W h er e,                                         ( 7 )     W h er is   th o u tp u v o ltag o f   th ce ll  a n d   Rs   i s   t h s er ies  r esis ta n ce   t h at  r ep r esen t s   t h o h m ic   lo s s es   i n   t h co n tact s   d u to   th m etal - s e m ico n d u cto r   j u n c tio n .   Fi n all y   t h f o llo w i n g   ex p r ess io n   f o r   I s h   i s   o b tain ed   as:                                                 ( 8 )     Mo d if y i n g   ex p r ess io n   ( 1 )   w it h   E q u atio n s   ( 3 )   an d   ( 8 )   g iv es t h eq u atio n   o f   t h s i m p le  d io d m o d el  f o r   th s o lar   ce ll   to   b u s ed   f o r   th f i n al  m o d el:                       (   (                     )     )                                 ( 9 )     2 . 1 . 2 .   P ho t o v o lt a ic  M o du le  M o del   T h n ex s tep   is   to   s ca le  t h m o d el  to   a n   ar r a y   b ec au s th e   p o w er   o f   s i n g le  ce ll  is   v er y   s m all  f o r   g en er al   p u r p o s es.  Ge n er all y   t h s o lar   m o d u le s   co n n ec s e v er al  ce lls   i n   s er ies  ( Ns )   to   p r o d u ce   m o r v o lta g e   an d   in   p ar allel  ( Np )   to   p r o d u ce   m o r cu r r en t.  T h f o llo w i n g   p ar a m eter s   w er co n s id er ed   f o r   s ca li n g   to   m o d u le :                                     ( 1 0 )                                             ( 1 1 )                                       ( 1 2 )                                             ( 1 3 )                                          ( 1 4 )                                               ( 1 5 )     T o   r e p r esen p h o to v o ltaic   p an el  i i s   n ec es s ar y   to   m o d if y   E q u atio n   ( 9 )   tak i n g   i n to   ac co u n t   E q u atio n s   ( 1 0 )   to   ( 1 5 )   as f o llo w s :                                   (       (               (         )               )     )                     (         )         (         )         ( 1 6 )     T ak in g   i n to   ac co u n t th at  f o r   th m o d el  to   d ev elo p   Np   1   th ex p r ess io n   ca n   b r ed u ce d   as f o llo w s :                       (   (                            )     )                                    ( 1 7 )     T h Rs  an d   R s h   v al u es  ar n o s u p p lied   b y   th m an u f ac t u r er ,   b u an   ap p r o x i m ate  v al u o f   th ese   v alu e s   ca n   b o b tain ed   b y   t h f o llo w in g   e x p r ess io n s :                                                          ( 1 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d el  to   E va lu a te  th P erfo r ma n ce   o f B u ild i n g   I n teg r a ted   P h o to vo lta ic  ….   ( Ju li á n   A n d r é s   C a ma ch o   C a s tr o )   683                                                              ( 1 9 )     B y   m ea n s   o f   iter ati v m et h o d s   it   is   p o s s ib le  to   o b tai n   m o r ap p r o x i m ate  v al u es   o f   th e s r esis ta n ce s   s tar tin g   f r o m   th e   ex p r es s io n s   ( 1 8 )   an d   ( 1 9 ) .   So m a u t h o r s   r e co m m e n d   u s i n g   v alu e s   as   R s   l ess   t h a n   0 . 0 1   an d   v alu e s   of   R s h   g r ea ter   th a n   5 0 0   .   T h Ne w to n - R ap h s o n   m et h o d   is   u s ed   b ec au s o f   th e x p o n en tial   n at u r o f   E q u atio n   ( 1 7 ) ,   w h ic h   m u s b s o lv ed ,   b y   u s i n g   n u m er ical  m e th o d s   s u c h   a s   th o n m e n tio n ed   ab o v [ 2 9 ] .   T h o u tp u v ar iab les  o f   th p h o to v o ltaic  p an e l a r p r o d u ce d   w ith   v ec to r   f r o m   t h o p en   cir cu i v o lta g ( Vo c)   an d   th p o w er   o b tain ed   ( P ) .   On ce   t h e   eq u atio n   o f   G   v s   V m p p   is   o b tain ed ,   it   is   i m p le m en ted   i n   t h e   alg o r it h m   a n d   t h m o d el  i s   s ca led   to   co m p lete  g e n er ato r   tak in g   i n to   ac co u n t th f o llo win g   r elat io n s :                                        ( 2 0 )                                         ( 21 )                                       ( 2 2 )     W h er I G ,   V G   an d   P G   r ep r esen th cu r r en t,  v o ltag an d   p o w er   o f   th s o lar   g en er ato r   r esp ec tiv el y ,          r ep r esen ts   t h n u m b er   o f   m o d u les  co n n ec ted   i n   p ar allel  an d        r ep r esen ts   th e   n u m b er   o f   m o d u les   c o n n ec ted   in   s er ies.     2 . 2 .   I nv er t er   M o del   Th m o d el  p r o p o s ed   b y   C asta ñ er   [ 2 5 ]   s h o w n   in   F ig u r 2   is   t ak en   a s   r ef er en ce .   I is   i m p o r ta n to   clar i f y   th a t   th i n v er ter s   h av in co r p o r ated   th m ax i m u m   p o w er   p o in ( MP PT )   tr ac k er   d escr ib ed   ab o v b u th p r esen m o d el  h a s   b ee n   s i m p lif ied   s i n ce   th g e n er ato r   m o d el  alr ea d y   d eliv er s   th v al u es  o f   V m p p   an d   I m p p   w h ic h   ar r ec eiv ed   th r o u g h   th r esis to r s   R 1   an d   R 2 .   T h p r o d u ct  o f   th v o lta g e   v alu e s   in   t h r e s is to r s   r ep licat es  t h v a lu e s   o f   P m p p   g i v e n   b y   th e   ir r ad ian ce   a n d   th e   te m p er atu r in   a   ce r tain   p er io d   o f   ti m e.   I n   t u r n   t h is   p r o d u ct  m u s b m u ltip lied   b y   th v al u o f   t h ef f icie n c y   o f   th i n v er ter   ( n f )   p r o v id ed   b y   th m a n u f ac t u r e r .   T h co n tr o lled   v o ltag s o u r ce   V1   m u s p r o v id t h s i n u s o id al  a m p lit u d e   v alu e s   o f   th o u tp u cu r r en w h er eb y   th p r ev io u s l y   ca lc u l ated   p o w er   v al u m u s b d iv id ed   b y   th v o lta g e   v alu p r o v id ed   b y   th e lectr ic al  g r id   at          d u to   b ein g   tr ea ted   in   p o w er   at  DC   as  s h o w n   i n   th f o llo w i n g   r elatio n :                                                                   ( 2 3 )       R1 R2 V1 V2 I m p p V mp p I i n v I i n v I n 1 I n 2 O u t 1 A B 1 1   Fig u r 2 .   E q u iv ale n t c ir cu it o f   th in v er ter   m o d el       Sin ce   it  i s   a n   e f f ic ien t   cu r r e n t,  it  is   n ec es s ar y   to   o b tain   th p ea k   c u r r en v al u es  to   o b tain   th e   a m p lit u d v al u es  o f   th s o u r ce   V1   as sh o w n   i n   E q u atio n   ( 2 4 ) :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   6 8 0     6 8 8   684                                                                          ( 2 4 )     T h am p lit u d v al u es  o b tain e d   in   V1   ar u s ed   in   t h co n tr o lled   cu r r en s o u r ce   I in v   b y   m u ltip l y in g   th e m   b y   s in u s o id al  s i g n al  ( V2 )   w h ic h   h a s   th f r eq u e n c y   an d   p h ase  o f   th c u r r en p r o v i d ed   b y   th elec tr ic al   g r id   an d   a m p lit u d o f   1 in   o r d er   to   o b tain   th co r r esp o n d in g   w av e f o r m   o f   th AC   o u tp u c u r r en o f   t h e   in v er ter .     2 . 3 .   E lect rica l G ri d   M o del   T h m o d el  u s ed   to   s i m u late  t h p o w er   g r id   ca n   b s ee n   i n   Fi g u r 3 .   I t is a n   R L C   cir c u it  w h o s e   m a in   c h ar ac ter is tic   m u s t b e   h a v i n g   a   p o w er   f ac to r   g r ea ter   t h an   o r   eq u al  to   0 . 8 5   as  estab lis h ed   b y   th I E E E   929 - 2 0 0 0   s ta n d ar d   [ 3 0 ] .   T o   m ee s u ch   r eq u ir e m e n t,  an   i m p ed a n ce   v al u i s   f ir s s et  to   th ap p r o p r ia te  an g l s et  b y   E q u at io n   ( 2 5 ).       R1 L1 C1 I in v I r e d I i n v I l o a d V r e d   Fig u r 3 .   R L C   cir cu i t r ep r ese n tin g   th lo ca l e lectr ical  g r id                      (        )                               ( 2 5 )     T ak in g   e x p r ess io n   ( 2 6 )   in to   ac co u n t,  v al u is   e s tab lis h ed   f o r   R   3   an d   =   .   T h v alu e s   o f   th e   in d u cti v r ea cta n ce   (     )   an d   ca p ac itiv (     )   ar ca lcu lated   co n s id e r in g   t h e x p r es s io n s   ( 2 7 )   an d   ( 2 8 )   at  a   f r eq u en c y   o f   6 0 Hz.             (           )                         ( 2 6 )                                             ( 2 7 )                                   ( 2 8 )     An   i n d u cta n ce   v al u o f   L   2 is   estab li s h ed   f o r   t h p u r p o s o f   h a v in g   p o s iti v r ea ct iv p o w er   an d   th ex p r es s io n   ( 2 9 )   is   u s ed   to   o b tain   th v a lu o f   th ca p ac it an ce   ( C )   w h er e   w           [ 4 3 ] .                                                          ( 2 9 )     On ce   t h e   d ev elo p m e n o f   al t h co m p o n en t s   o f   t h in ter co n n ec ted   s y s te m   h a s   b ee n   co m p l eted ,   th e y   ar in teg r ated   i n to   s in g le  m o d el  ( Fig u r 4 ) ,   w h ich   w ill  all o w   o b tain i n g   th b e h av i o r al  r esu lt s   t h at  r ep r esen t   th in ter ac tio n   o f   t h d if f er en t f u n ctio n al  b lo ck s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d el  to   E va lu a te  th P erfo r ma n ce   o f B u ild i n g   I n teg r a ted   P h o to vo lta ic  ….   ( Ju li á n   A n d r é s   C a ma ch o   C a s tr o )   685   Fig u r 4 .   C o m p lete  m o d el  o f   t h p h o to v o ltaic  s y s te m   i n ter co n n ec ted   to   th g r id   i m p le m e n t ed   in   Si m u li n k .       3.   SYST E M   DE SCRI P T I O N   T h g r id co n n ec ted   B I P s y s te m   i n s ta lled   at  th Un i v e r s id ad   d B o g o tá  J o r g T a d eo   L o za n o   in cl u d es  P ar r ay   o f   2 4   m o d u les  o f   p o l y   cr y s talli n s ilic o n   ( T r in So lar   T SM - P A 0 5 . 0 8 ) ,   ea ch   o n o f   2 5 0   W p   an d   an   in v er ter   S u n n y   B o y   5 0 0 0 - US  m o d el  o f   5 0 0 0   W .     T ak in g   i n to   ac co u n t h at  t h DC   in p u o f   t h SB   5 0 0 0 - US  in v er ter   v ar ies  b et w ee n   1 7 5   an d   4 8 0   V   an d   th v o ltag at  m a x i m u m   p o w er   p o in ( VM P P )   o f   th m o d u le  is   3 8 V,   th P ar r ay   w a s   b u il t   in ter co n n ec ti n g   2   b r an ch e s   i n   p ar allel  o f   1 2   m o d u les  in   s er i es  ea ch   o n e.   Un d er   t h ese   co n d itio n s   t h n o m in a l   p o w er   o f   th P ar r a y   is   6 0 0 0   W p .   T h P s y s te m   i s   f u ll y   m o n ito r ed   to   ev alu ate  a n d   an a l y z th e n er g y   p r o d u ce d   an d   t h p o w e r   q u alit y ,   s i n ce   Sep te m b er   2 0 1 5 .   T h elec tr ical  v ar iab les  ar ac q u ir ed   ev er y   m in u te  f o r   ev er y   d a y   a n d   ar s to r ed   in   s p r ea d s h ee t f i le  an d   th e y   w ill b co m p ar ed   w ith   t h s i m u latio n   r es u lt s   u s i n g   Ma tlab .       4.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S   4 . 1 .   P ho t o v o lt a ic  G ener a t o   I n   o r d er   to   ev alu ate  t h d if f e r en ch ar ac ter is tics   o f   t h m o d u le,   th s i m u la tio n   i s   p er f o r m ed   u n d er   d if f er e n e n v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   T h e n ,   w m ai n tai n   t h o p er atin g   te m p er at u r o f   t h m o d u le  ( T )   co n s tan t   an d   w e   v ar y   th ir r ad ian ce   ( G)   at  d if f er en t   lev el s t h r esu lt s   o b tain ed   ar s h o w n   i n   Fi g u r 5 ( a)   an d     Fig u r 5 ( b ) .   As  ca n   b s ee n   i n   Fi g u r 5 ( a)   an d   Fig u r 5 ( b) ,   th er is   s tr o n g   r elat io n s h ip   o f   t h s h o r t - cir c u i t   cu r r en t ( I s c)   w ith   t h i n cr ea s o f   th i n cid en t ir r ad ian ce   ( G) .   Op en   cir cu it  v o ltag ( Vo c)   is   l ess   s e n s i tiv e.             ( a)     ( b )     Fig u r 5 .   ( a)   I - cu r v es,  e f f ec t   o f   ir r ad ian ce   at  co n s ta n t te m p er at u r o f   2 5 °C   an d   ( b )   P - cu r v e s ,   e f f ec t o f   ir r ad ian ce   at  co n s ta n t te m p er a tu r o f   2 5 ° C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   6 8 0     6 8 8   686   Fo r   8 0 0   W /m 2 ,   t h cu r r e n r ec o r d ed   w as  7 . 2 A   w it h   an   o p en   cir cu it  v o lta g o f   3 7 . 5 V.   Fo r   s tan d ar d   s o lar   r ad iatio n   o f   1 0 0 0   W /m 2 ,   th cu r r en o b tain ed   w a s   8 . 8 6 A   an d   an   o p en   cir cu it  v o lta g o f   3 7 . 8 V.   Fo r   th s a m le v el  o f   s o lar   r ad i atio n ,   t h s o lar   p an el  m a n u f ac tu r er   r ep o r ted   s h o r t - cir cu it  cu r r e n t   o f   8 . 9 1 A   an d   o p en   cir cu it  v o lta g o f   3 8 . 1 V.   T h is   d if f er e n ce   r ep r esen ts   a n   er r o r   o f   0 . 5 % b et w ee n   t h d ata   g e n er ated   b y   t h m o d el  d ev elo p ed   in   Ma tlab   an d   d a ta  r ep o r ted   b y   th m a n u f ac t u r e r .   Ma x i m u m   p o w er   p o in t in   P - V   cu r v es:   a.   Fo r   s o lar   r ad iatio n   lev el  o f   2 0 0   W /m 2   an d   2 5 º C   o f   te m p er atu r e,   th o p en   cir cu it  v o lta g w as   2 9 . 5 an d   4 8 W   o f   DC   p o w er .   b.   Fo r   s o lar   r a d iatio n   lev el  o f   1 0 0 0   W /m 2   an d   2 5 º C   o f   tem p er atu r e,   o p en   cir cu it  v o ltag w a s   3 0 an d   2 4 8 W   o f   DC   p o w er .   c.   T h p er ce n tag er r o r   b etw ee n   th m ax i m u m   p o w er   p o in o f   th s o lar   m o d u le  r ep o r ted   b y   m an u f ac t u r er   an d   d eliv er ed   b y   th m o d el  w it h   1 0 0 0 W /m 2   a n d   2 5 º C ,   w a s   0 . 8 %.   Fig u r 8 ( a)   s h o w s   t h co m p ar is o n   b et w ee n   t h D C   v o ltag e   o f   th e   p h o to v o ltaic  g e n er ato r   m ea s u r ed   b y   t h m o n ito r i n g   s y s te m   w it h   t h s a m e   v o ltag e   d eliv er ed   b y   t h m o d el   in   Ma tlab .   F ig u r 8 ( b)   s h o w s   t h e   co m p ar is o n   b et w ee n   th e   A C   p o w er   o f   th e   p h o to v o lta ic  g e n er ato r   m ea s u r ed   b y   t h m o n ito r in g   s y s te m   w it h   th A C   p o w er   d eliv er ed   b y   th m o d el  in   Ma tlab .   T h Ma tlab   m o d el  h a s   v o lta g o f   3 0 0 at  6 :3 9   am w h ile   th m o n ito r in g   s y s te m   r e g is t er s   v alu e   o f   3 5 5   f o r   th s a m h o u r .   T h m a x i m u m   v o ltag e   r ea c h ed   b y   t h s o lar   p an els  i s   p r esen te d   at  5 :0 5   p m   w it h   v alu o f   4 1 0 V.   T h co r r elatio n   co ef f icien ca lc u lated   b et w e en   th DC   v o ltag m ea s u r ed   an d   th at  d eliv er ed   b y   th m o d el  w as 0 . 9 6 .             ( a)     ( b )     Fig u r 8 . ( a)   Mo n ito r ed   DC   v o ltag an d   DC   v o lta g o f   th m o d el  o n   s u n n y   d a y   a n d   ( b )   Mo n ito r ed   A C   r m s   p o w er   an d   AC   r m s   p o w er   o f   t h m o d el  o n   s u n n y   d a y       5 .   CO NCLUS I O N   I n   th p r ese n w o r k   th p r o p o s ed   m o d el  o f   p h o to v o ltaic  s y s te m   i n ter co n n ec ted   to   th e   elec tr ical  g r id   h as  b ee n   d ev elo p ed   u s in g   t h M A T L A B /Si m u li n k   to o l.  T h s tu d y   h a s   b ee n   ca r r ie d   o u in cl u d i n g   th e   eq u iv ale n cir c u its   o f   th f u n d a m e n tal  co m p o n en t s   o f   it s   b asic  s tr u ct u r an d   a n al y ze d   u n d er   m o n ito r ed   ir r ad ian ce   co n d itio n s   s u p p lied   b y   m ea s u r e m e n u n i t lo ca ted   in   th f ac ilit ie s   o f   an   i n s talle d   s y s te m .   T h co m p lete  m o d el  h as  b ee n   an al y ze d   b y   m ea n s   o f   co m p ar i s o n   o f   t h n o m in a v al u es  o f   th e   m o d u les  a n d   th i n v er ter   g iv e n   b y   th m a n u f ac t u r er s   w it h   r esp ec to   th d ata  d eliv er ed   b y   th m o d el  an d   h ig h   d eg r ee   o f   ap p r o x i m atio n   w as  f o u n d ,   w h ic h   s u g g e s ts   an   a d eq u ate  b eh a v io r   co m p ar ed   to   th s tan d ar d   co n d itio n s .   T h v a lu es  o f   th m o d el  v a r iab les  w er co m p ar ed   w it h   m o n ito r ed   m ea s u r e m en t s   m ad at  th e   Un i v er s id ad   d B o g o ta  J o r g T ad eo   L o za n o   w it h   d if f er en ir r ad ian ce   ch ar ac ter is t i cs  an d   co r r elatio n   co ef f icie n t s   w it h   v al u es  h ig h er   th an   0 . 9 2   w er f o u n d ,   w h i ch   co n f ir m s   a n   ad eq u ate  b eh av io r   o f   t h m o d el,   v er y   clo s to   th m o n ito r ed   be h av io r   o f   t h p v   s y s te m   i n s tall ed .       ACK NO WL E D G E M E NT S     T h is   w o r k   w as   ca r r ied   o u with   t h f i n an cia s u p p o r o f   t h r esear ch in g   p r o j ec 6 3 3 - 11 - 1 4   f r o m   Un i v er s id ad   d B o g o tá  J o r g T ad e o   L o za n o .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d el  to   E va lu a te  th P erfo r ma n ce   o f B u ild i n g   I n teg r a ted   P h o to vo lta ic  ….   ( Ju li á n   A n d r é s   C a ma ch o   C a s tr o )   687   R E F E R E NC E S   [1 ]   D.  P ra sa d ,   M .   S n o w ,   De sig n in g   w it h   S o lar  P o w e r - S o u rc e   Bo o k   f o Bu il d in g   In teg ra ti o n   P h o t o v o lt a ics   (BiP V ) Im a g e s P u b li s h in g ,   A u stra li a ,   2 0 0 2 .     [2 ]   M . S .   El S a y e d ,   Op ti m izin g   th e rm a p e rf o r m a n c e   o f   b u il d i n g - i n teg ra ted   p h o t o v o lt a ics   f o u p g ra d in g   in f o rm a u rb a n iza ti o n ,   En e rg y   Bu il d .   1 1 6   (2 0 1 6 2 3 2 2 4 8 .     [3 ]   EP IA   Eu ro p e a n   P h o t o v o lt a ic  I n d u stry   A ss o c iatio n ,   G lo b a M a rk e Ou tl o o k   f o P h o to v o lt a ics   2 0 1 4 2 0 1 8 ,   Bru ss e ls,   Be lg iu m ,   6 0   p .   ( 2 0 1 4 ) .     [4 ]   Ca m p o c c ia,  A . ,   Du so n c h e t,   L . ,   T e lar e tt i,   E. ,   Zi z z o ,   G . ,   2 0 1 4 .   A n   a n a l y sis  o f   f e e d ’in   tariff s   f o so lar  P V   i n   six   re p re se n tativ e   c o u n tri e s o f   th e   Eu ro p e a n   U n io n S o l.   En e rg y   1 0 7 ,   5 3 0 5 4 2 .     [5 ]   Ja m e s,  T . ,   G o o d rich ,   A . ,   W o o d h o u se ,   M . ,   M a rg o li s,   R. ,   O n g ,   S . ,   2 0 1 1 .   B u il d in g -   in teg ra ted   p h o t o v o lt a ics   (BI P V )   in   t h e   re sid e n ti a se c to r:   a n   a n a ly sis o f   in sta ll e d   r o o f to p   sy ste m   p rice s .   En e rg y ,   5 0 .     [6 ]   Ch in ,   V.J.,   S a lam ,   Z. ,   Ish a q u e ,   K.,   2 0 1 5 .   Ce ll   m o d e ll i n g   a n d   m o d e p a ra m e ters   e sti m a ti o n   tec h n iq u e f o r   p h o to v o lt a ic sim u lato a p p li c a ti o n a   re v iew Ap p l.   E n e rg y   1 5 4 ,   5 0 0 5 1 9 .     [7 ]   L o   Bra n o ,   V . ,   Ciu ll a ,   G . ,   F a lco ,   M . Di. ,   2 0 1 4 .   A rti f i c ial  n e u ra n e tw o rk to   p re d ict  th e   p o w e o u tp u o f   a   P V   p a n e l In t .   J .   P h o to e n e rg y   2 0 1 4 .   [8 ]   Zh o u ,   W . ,   Ya n g ,   H.,   F a n g ,   Z . ,   2 0 0 7 .   A   n o v e m o d e f o p h o t o v o lt a ic  a rra y   p e r f o r m a n c e   p re d ictio n Ap p l.   E n e rg y   8 4 ,   1 1 8 7 1 1 9 8 .     [9 ]   A .   Ch ica ,   F .   Re y   a n d   J.   A risti z á b a l.   A p p li c a ti o n   o f   a u to re g re ss iv e   m o d e w it h   e x o g e n o u in p u ts   to   id e n ti fy   a n d   a n a ly se   p a tt e rn o f   so lar  g lo b a ra d iatio n   a n d   a m b ien tem p e ra tu re In ter n a ti o n a J o u rn a o Am b ien En e rg y   2 0 1 2 ;   3 3   ( 4 ):  1 7 7 - 1 8 3 .   [1 0 ]   A risti z á b a J . ,   G o rd il lo   G .   P e rfo rm a n c e   a n d   e c o n o m ic  e v a lu a ti o n   o f   th e   f irst   g rid   -   c o n n e c ted   in sta ll a ti o n   i n   Co lo m b ia o v e 4   y e a rs o f   c o n ti n u o u o p e ra ti o n .   I n ter n a t io n a J o u rn a o S u st a in a b le  En e rg y   2 0 1 1 3 0   ( 1 ):  3 4 - 4 6 .     [1 1 ]   A . J.  A r isti z á b a l,   C. A .   P á e z .   Ex p e rim e n tal  in v e stig a ti o n   o f   th e   p e rf o r m a n c e   o f   6   k W   BIP sy s tem   a p p li e d   i n   lab o ra to ry   b u il d in g E n e rg y   a n d   Bu il d in g s   2 0 1 7 1 5 2 1 - 1 0 .   [1 2 ]   Hic h a m   Ba h ri,   M o h a m e d   A b o u lf a tah ,   M ’h a m m e d   G u isse r,   El h a ss a n e   A b d e l m o u n im ,   M o h a m m e d   El   M a lah ,   “I n teg ra Ba c k ste p p in g   Co n tr o f o M a x i m u m   P o w e P o in T ra c k in g   F a c to o f   a   T h re e   P h a se   G rid   Co n n e c ted   P h o t o v o lt a ic S y ste m ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o El e c trica a n d   Co mp u ter   En g i n e e rin g ,   V o l.   7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 6 7 1 - 1 6 8 0 ,   A u g u st 2 0 1 7 .   [1 3 ]   M u sta p h a   El y a q o u ti ,   L a h a o u ss in e   Bo u h o u c h ,   A h m e d   Ih a l,   M o d e ll in g   a n d   P re d ictin g   o f   th e   Ch a ra c teristics   o f   a   P h o t o v o lt a ic  G e n e ra to o n   a   Ho riza o n tal  a n d   T il ted   S u rf a c e ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g ,   V o l.   6 ,   n o .   6 ,   p p .   2 2 5 7 - 2 5 7 6 ,   De c e m b e 2 0 1 6 .   [1 4 ]   Am iru ll a h ,   Ag u Kis w a n to n o ,   P o w e Qu a li t y   En h a n c e m e n o f   In teg ra ti o n   P h o to v o lt a ic  G e n e ra to to   G rid   u n d e r   V a riab le  S o lar  Irra d ian c e   L e v e Us in g   M P P T - F u z z y ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica l   a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g ,   V o l.   6 ,   n o .   6 ,   p p .   2 6 2 9 - 2 6 4 2 ,   De c e m b e 2 0 1 6 .   [1 5 ]   M u ra ri  L a Az a d ,   P ra d i p   Ku m a S a d h u ,   S o u m y a   D a s,  Bip lab   S a tp a ti ,   A n a g h   G u p ta,  P .   A rv in d ,   Riy a   Bis w a s,  A n   Im p ro v e d   A p p ro a c h   to   De sig n   a   P h o t o v o lt a ic  P a n e l”,  In d o n e si a n   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co mp u ter   S c ien c e ,   Vo l.   5 ,   n o .   3 ,   p p .   5 1 5 - 5 2 0 ,   M a r c h   2 0 1 7 .   [1 6 ]   S y a f ii ,   Ro n P u tra,  Ha sd P u tra,   On li n e   M o n it o r in g   o f   G rid   C o n n e c ted   Re sid e n ti a P h o to v o lt a i c   S y ste m   u sin g   Zi g b e e   a n d   W e b   S e rv e r” ,   In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica l   En g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e ,   Vo l.   7 ,   n o .   3 ,   p p .   668 - 6 7 5 ,   S e p tem b e 2 0 1 7 .   [1 7 ]   A d n a n e   Ha ss a n i,   M o u n tas sa M a a m o u n ,   Re z k T a d rist,   A li   Ne sb a ,   A   N e w   Hig h   S p e e d   a n d   A c c u ra te  F P GA . b a se d   M a x i m u m   P o w e P o in T ra c k in g   M e th o d   f o P h o to v o lt a ic  S y ste m s” ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   Vo l.   8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 3 5 - 1 3 4 4 ,   S e p tem b e 2 0 1 7 .   [1 8 ]   Jia   Cu n li a n g ,   W a n g   Y a n x io n g ,   W a n g   Z e ro n g ,   P h o t o v o lt a ic  A r ra y   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   Ba s e d   o n   Im p ro v e d   M e to d ,   T EL KOM NIKA   ( T e le c o mm u n ica ti o n   Co m p u ti n g   El e c tro n ics   a n d   C o n tr o l) V o l .   1 4 ,   n o .   2 ,     p p .   4 0 4 - 4 1 0 ,   Ju n e   2 0 1 6 .   [1 9 ]   M .   S a ty a n a ra y a n a ,   P .   S a ti sh   K u m a r,   A n a l y sis  a n d   De sig n   o S o lar  P h o to v o lt a ic  G rid   Co n n e c ted   In v e rter” ,   In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica En g i n e e rin g   a n d   I n fo rm a ti c s,  V o l .   3 ,   n o .   4 ,   p p .   1 9 9 - 2 0 8 ,   De c e m b e r   2 0 1 5 .   [2 0 ]   Ch a n d a n S h a rm a ,   A n a m i k a   Ja in ,   En trep re n e u rsh i p   T h ro u g h   S tart - u p in   Hill   A re a s   Us in g   P h o to v o lt a ic  S y ste m s” ,   Bu ll e ti n   o f   El e c trica E n g in e e rin g   a n d   I n fo rm a t ics ,   Vo l.   6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 5 - 1 2 1 ,   Ju n e   2 0 1 7 .     [2 1 ]   L .   Ca sta ñ e r,   d e   M o d e ll i n g   P h o to v o lt a ic  S y st e m   u sin g   P S p ice ,   Ba rc e lo n a , Esp a ñ a ,   J h o n   W il e y   &   S o n s,L T D A ,   2 0 0 2 ,   p p .   4 1 - 10 1 , 2 1 5 - 2 4 2 .   [2 2 ]   J.  R.   M a h m o o d ,   F o u M A TL AB - S im u li n k   m o d e ls  o p h o t o v o lt a ic  s y st e m In ter n a ti o n a J o u rn a l   o En e rg y   a n d   En v iro n me n t ,   v o l.   7 ,   n º   5 ,   p p .   1 - 1 0 ,   2 0 1 6 .   [2 3 ]   S . M . A . F a isa l,   M o d e o f   G rid   Co n n e c ted   P h o to v o lt a ic  S y ste m   Us in g   M A TL A B/S IM U L IN K J o u rn a o f   Ele c trica En g in e e rin g ,   v o l .   1 ,   n º   1 ,   p p .   1 - 1 0 ,   2 0 1 2 .   [2 4 ]   S .   Ba n a ,   A   m a th e m a ti c a m o d e li n g   f r a m e w o rk   to   e v a lu a te t h e   p e r fo rm a n c e   o f   sin g le d io d e   a n d   d o u b le d io d e   b a se d   S P V sy ste m El se v ier ,   v o l.   1 ,   n º   1 ,   p p .   1 - 1 6 ,   2 0 1 6 .   [2 5 ]   J.  E.   B.   Bo li v a r,   El   m e to d o   Ne w to n - Ra p h so n   -   L a   a lt e rn a ti v a   d e in g e n iero   p a ra   re so lv e siste m a s   d e   e c u a c io n   n o   li n e a les S c ien ti a   e T e c h n ica ,   v o l.   1 1 ,   n º   2 7 ,   p p .   2 2 1 - 2 2 4 ,   2 0 0 5 .   [2 6 ]   IEE E,   IEE E   Re c o m m e n d e d   P ra c ti c e   f o Util it y   In terfa c e   o f   P h o t o v o lt a ic (P V )   S y ste m ,   IEE E,   2 0 0 0 .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   6 8 0     6 8 8   6 88   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       J u li á n   A n d r é Ca m a c h o   Ca str o   is  a n   El e c tro n ics   En g in e e f ro m   th e   Ce n tral  Un iv e rsit y ,   Bo g o ta  Co lo m b ia.  He   h a p a rti c ip a te d   in   re se a rc h   p ro jec ts  a b o u a rti f icia in telli g e n c e .   He   h a o b tain e d   h is   m a ste r’s  d e g re e   in   S u sta in a b le  En e rg y   M a n a g e m e n f ro m   Un iv e rsid a d   d e   Bo g o tá  Jo rg e   Tad e o   L o z a n o   in   Oc t o b e o f   2 0 1 7 .   His   a re a o f   in tere st  a re   e lec tro n ic  in stru m e n tatio n ,   re n e w a b le  e n e rg y   s y ste m s,  c o n tro l   a n d   ro b o t ics .         And r é J u li á n   A r istizá b a C a r d o n a   re c e i v e d   th e   P h . D   d e g re e   in   sc ien c e     p h y sic f ro m   Un iv e rsid a d   Na c io n a d e   Co l o m b ia,  Bo g o tá,  Co l o m b ia,  in   2 0 0 8 .   H e   is  c u rre n tl y   th e   d irec to o f   th e   M a ste r' D e g re e   in   En g in e e rin g   -   S u sta in a b le  M a n a g e m e n o f   En e r g y ,   in   Un iv e rsid a d   Jo rg e   T a d e o   L o z a n o ,   Bo g o tá,  C o lo m b ia.  His  a re a o f   in tere st  a r e   p h o t o v o lt a ic  so lar  e n e rg y ,   v irt u a l   in stru m e n tatio n ,   p o w e q u a li ty   a n d   su sta in a b il it y .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.