مقارنة سلوك التقارب لخوارزميي التطور التفاضلي وخوارزمية سرب الجسيمات لتقدير معاملات الدائرة المكافئة بثنائيين للوحدات الكهروضوئية

الملخص

يُعد التقدير الدقيق لمعاملات الخلايا الشمسية أمرًا بالغ الأهمية لنمذجه أنظمة الطاقة الشمسية والتحكم فيها وتحسين أدائها، لا سيما في ظل الظروف البيئية المتغيرة. تقدم هذه الورقة منهجية محاكاة تعتمد على بيانات تيار-جهد  I–V تم قياسها ميدانيًا، بالإضافة إلى تطبيق خوارزميات بحت متقدمة لاستخراج معاملات نموذج الثنائيين DDM. من أكثر نماذج الخلايا الشمسية استخدامًا وقد تم اعتماد خوارزمية التطور التفاضلي DE كأسلوب تحسين أساسي، مع استخدام خوارزمية تحسين سرب الجسيمات PSO كمرجع للمقارنة. تم إجراء الاختبارات على لوحين شمسيين تجاريين من نوع Jinko JKM365M   أحادي البلورة وCanadian Solar CS3U-365PB-FG   ثنائي الوجه متعدد البلورات، تحت ظروف إشعاع شمسي (200–1000 واط/م²) ودرجات حرارة (25–65 درجة مئوية) حقيقية. كما طُبقت خطوات معالجة مسبقة صارمة على البيانات لضمان جودتها وموثوقية النتائج المستخلصة. تم تنفيذ كل من DE وPSO في بيئة MATLAB، وتم تقييم أدائهما بناءً على سلوك التقارب وخطأ الجذر التربيعي المتوسط RMSE  ومدى توافق النتائج مع مواصفات الشركات المصنعة. أظهرت النتائج أن خوارزمية DE تفوقت بشكل ملحوظ على PSO من حيث الدقة والموثوقية، لا سيما في ظروف الإشعاع المنخفض ودرجات الحرارة المرتفعة. وتُعد المنهجية المقترحة إطارًا عامًا وفعّالًا يمكن تطبيقه على أنواع متعددة من تقنيات الألواح الشمسية وظروف التشغيل المختلفة. تسهم نتائج هذا البحث في تحسين دقة نمذجة الأنظمة الشمسية، وتعزيز قدرات التشخيص، ورفع كفاءة التصميم والتحكم في أنظمة الطاقة الكهروضوئية.