Fotovoltaik Modellerin Parametre Çıkarımı İçin Geliştirilmiş Bir Kaotik Tabanlı Balina Optimizasyon Algoritması

Year 2022, Volume: 25 Issue: 3, 1041 - 1054, 01.10.2022

Zeynep Garip , Murat Erhan Çimen , Ali Fuat Boz

https://doi.org/10.2339/politeknik.878934

Cited By: 3

Abstract

Fotovoltaik modül modellerinin parametre doğru tahmini sistemlerin verimliliği üzerinde önemli bir etkisi bulunmaktadır. Fotovoltaik sistemlerde en iyi performansı elde etmek amacıyla parametrelerini tahmin etmede algoritmaların etkinliği kullanılmaktadır. Bu sebepten dolayı bu çalışmada fotovoltaik modül modelinin parametrelerini çıkarmada kaos teorisinin rassallığı ve Balina optimizasyon algoritmasının etkililiği birleştirilerek Henon kaotik tabanlı Balina optimizasyon algoritmaları (HBOA) önerilmiştir. Ayrıca önerilen dört farklı Kaotik Henon tabanlı Balina optimizasyon algoritması, mevcut balina optimizasyon algoritmasına kıyasla doğruluğu ve güvenilirliği arttırdığı görülmüştür. Algoritmaların istatistiksel değerleri göz önünde bulundurularak performansları değerlendirilmiştir. Ayrıca algoritmalardan elde edilen karşılaştırma sonuçlarının güvenirliklerini test etmek amacıyla Wilcoxon ve Friedman testleri kullanılmıştır. Sonuç olarak deneysel sonuçlara göre önerilen algoritmaların literatürdeki algoritmalara göre daha iyi performans gösterdiği belirlenmiştir.

Keywords

Balina optimizasyon algoritması, fotovoltaik model, henon kaotik harita

An Enhanced Chaotic Based Whale Optimization Algorithm For Parameter Extraction of Photovoltaic Models

Abstract

Parameter estimation of model of Photovoltaic model has substantial influence on systems performance. Effectiveness of algorithms has been used to estimate parameters to obtain the best performance of Photovoltaic systems. Therefore, in this study, to acquire parameters of photovoltaic systems, Chaotic Henon based Whale optimization algorithm (HWOA) has been proposed such that randomness of Henon map and whale optimization algorithms is combined and hybridized. Furthermore, the proposed four different Chaotic Henon-based Whale optimization algorithms have been shown to increase accuracy and reliability compared to the current whale optimization algorithm. Performances of algorithms have been evaluated by considering statistical values. In addition, Wilcoxon and Friedman tests have been used to test the reliability of the comparison results obtained from the algorithms.Consequently, it has been determined that experimental results of proposed algorithms have better performance than the algorithms in literature.

Keywords

Whale optimization algorithm, photovoltaic model, henon chaotic map

References

• [1] Li S., Gu Q., Gong W., and Ning B., “An enhanced adaptive differential evolution algorithm for parameter extraction of photovoltaic models”, Energy Conversion and Management, 205: 112443, (2020).
• [2] Gümüş Z., Demi̇rtaş M. "Fotovoltaik Sistemlerde Maksimum Güç Noktası Takibinde Kullanılan Algoritmaların Kısmi Gölgeleme Koşulları Altında Karşılaştırılması". Politeknik Dergisi, 1-1,(2021).
• [3] Chen H., Jiao S., Wang M., Heidari A.A. and Zhao X., “Parameters identification of photovoltaic cells and modules using diversification-enriched Harris hawks optimization with chaotic drifts”, Journal of Cleaner Production, 244 :118778, (2020).
• [4] Liang J., Qiao K., Yuan M., Yu K., Qu B., Ge S. and Li Y., “Guanlin Chen,Evolutionary multi-task optimization for parameters extraction of photovoltaic models”, Energy Conversion and Management, 207:112509, (2020).
• [5] Liang J., Ge S., Qu B., Yu K., Liu F., Yang H., Wei P. and Li Z., “Classified perturbation mutation based particle swarm optimization algorithm for parameters extraction of photovoltaic models”, Energy Conversion and Management, 203: 112138, (2020).
• [6] Wu H. and Shang Z. “Research on Parameter Extraction Method of Photovoltaic Modul Based on Improved Hybrid Algorithm”, Hindawi International Journal of Photoenergy, (2020).
• [7] Jiao S., Chong G., Huang C., Hu H., Wang M., Heidari A.A., Chen H. and Zhao X., “Orthogonally adapted Harris hawks optimization for parameter estimation of photovoltaic models”, Energy, 203: 117804, (2020).
• [8] Li S., Gong W., Yan X., Hu C., Bai D., Wang L., “Parameter estimation of photovoltaic models with memetic adaptive differential evolution”, Solar Energy, 190:465–474, (2019).
• [9] Yang X., Gonga W. and Wang L., “Comparative study on parameter extraction of photovoltaic models via differential evolution”, Energy Conversion and Management, 201: 112113, (2019). [10] Askarzadeh A., Rezazadeh, A. “Extraction of maximum power point in solar cells using bird mating optimizer-based parameters identification approach”. Sol. Energy, 90 (4), 123–133, (2013).
• [11] Yang D., Li G. and Cheng G. “On the efficiency of chaos optimization algorithms for global optimization”. Chaos, Solitons Fractals, 34:1366–75, (2007).
• [12] Lianga J., Qiaoa K., Yua K., Gea S., Qub B., Xua R. and Li K., “Parameters estimation of solar photovoltaic models via a self-adaptive ensemble-based differential evolution”, Solar Energy, 207:336–346, (2020).
• [13] Keseci T., Kocabaş Z., "Biyoistatistik.", Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Ankara, (1998).
• [14] Sümbüloğlu K., Sümbüloğlu V., "Biyoistatistik (11. baskı)." Hatipoğlu Yayınevi, Ankara, (2005).
• [15] Karagöz, Yalçın. "SPSS 21.1 Uygulamalı Biyoistatistik", Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Tic. Ltd. Şti, Ankara, (2014).
• [16] Mohamed A.E., Yousri D, Mirjalili S., "A hybrid Harris hawks-moth-flame optimization algorithm including fractional-order chaos maps and evolutionary population dynamics", Advances in Engineering Software, 154: 102973, (2021).
• [17] Şevgin H., Çetin B., "Eğitim araştırmalarında güç analizi ve bir uygulama", Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 14:1462-1480, (2017).
• [18] Özçomak M.S., Çebi K., "İstatistiksel Güç Analizi: Atatürk Üniversitesi İktisadi Ve İdari Bilimler Dergisi Üzerine Bir Uygulama", Atatürk Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, 31: 413-431, (2017).
• [19] Mirjalili S. and Lewis A. “The whale optimization algorithm”. Adv Eng Softw., 95:51–67, (2016).
• [20] Tabak A. “Fırçasız Doğru Akım Motorlarının Hız Kontrolünü Gerçekleştirmek İçin PID/PD Kontrolcü Tasarımı ve Performans İncelemesi”, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 19: 145-155, (2020).
• [21] Çimen M.E., Boyraz Ö.F., Pala M.A., Boz A.F., Yıldız M.Z.. "Ölü Zamanlı Sistemlerde kullanılan Smith Predictor için Balina Sürüsü Optimizasyonu ile PID Tasarımı", Academic Perspective Procedia, 2(3): 583-592, (2019).
• [22] Chen H., Yang C., Heidari A.A., Zhao X., "An efficient double adaptive random spare reinforced whale optimization algorithm", Expert Systems with Applications, 154: 113018, (2020).
• [23] Garip Z., Çimen, M.E., Karayel, D. and Boz, A.F. “The Chaos based Whale Optimization Algorithms Global Optimization”. Chaos Theory and Applications, 51–63, (2019).
• [24] Coelho L. and Mariani V.C., “Use of chaotic sequences in a biologically inspired algorithm for engineering design optimization”, Expert Systems with Applications, 34(3): 1905-1913, (2008).
• [25] Easwarakhanthan T, Bottin J, Bouhouch I, Boutrit C. “Nonlinear minimization algorithm for determining the solar cell parameters with microcomputers”. Int J Solar Energy, 4(1):1–12,(1986).
• [26] Tong NT and Pora W. A. “Parameter extraction technique exploiting intrinsic properties of solar cells”. Appl Energy, 176:104–15, (2016).
• [27] Buch H. Trivedi I.N., Jangir P., "Moth flame optimization to solve optimal power flow with non-parametric statistical evaluation validation", Cogent Engineering, 4(1): 1286731, (2017).
• [28] Gibbons J. D., Chakraborti S, “Nonparametric statistical inference”, CRC press, (2020).
• [29] Cohen J., “Statistical power analysis for the behavioral sciences”, Academic press, (2013).
• [30] Çakır F. "Tek-Yönlü ve iki-yönlü varyans analizinde kullanılan parametrik olmayan yöntemler", Öneri Dergisi, 2(12): 225-233, (1999).
• [31] Bülbül S.E., "Kruskal-Wallis testi ve Friedman testinin alternatif parametrik tekniklerle karşılaştırılması ve bazı parametrik ve parametrik olmayan çoklu karşılaştırma yöntemleri ile incelenmesi", Öneri Dergisi, 4(15): 89-96, (2001).