Магістерські роботи (СПСКС)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Магістерські роботи (СПСКС) за Автор "Батура, Віталій Вікторович"
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Спосіб розміщення сонячних батарей з використанням генетичних алгоритмів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Батура, Віталій Вікторович; Боярінова, Юлія ЄвгенівнаАктуальність теми. У сучасних умовах зростання попиту на відновлювані джерела енергії, глобального потепління та енергетичної нестабільності, сонячна енергетика стає одним із ключових напрямків розвитку енергетичної галузі. Для України, яка має значний потенціал сонячної інсоляції та потребу в децентралізованих джерелах живлення, особливо в умовах воєнного часу та післявоєнного відновлення, оптимальне розміщення сонячних панелей має вирішальне значення для підвищення ефективності сонячних електростанцій. Традиційні методи розміщення часто ґрунтуються на стандартних схемах і не враховують просторові обмеження або специфіку локації. Саме тому виникає потреба у розробці інтелектуальних алгоритмів, здатних здійснювати автоматизований пошук найбільш продуктивної конфігурації панелей. Застосування генетичних алгоритмів у цій сфері є новим і перспективним напрямком, який дозволяє значно підвищити ефективність фотоелектричних систем за рахунок гнучкого та адаптивного підходу до проектування. Об’єктом дослідження є процес проектування сонячних електростанцій, а саме — система розміщення фотоелектричних модулів на заданій ділянці з урахуванням її геометричних і кліматичних особливостей. Предмет дослідження виступає метод оптимізації просторового розміщення сонячних панелей на основі генетичного алгоритму, а також програмна реалізація цієї методики у вигляді інструменту, орієнтованого на використання кінцевим користувачем. Мета роботи: створення ефективної математичної моделі та програмного забезпечення для оптимізації розміщення сонячних панелей на прямокутних ділянках за допомогою генетичного алгоритму, що забезпечує максимальний енергетичний вихід системи. Особлива увага приділяється реалізації інтуїтивного графічного інтерфейсу користувача, економічному аналізу впровадження системи та порівнянню з традиційними методами. Наукова новизна полягає в реалізації адаптованого генетичного алгоритму для вирішення задачі просторової оптимізації розміщення фотоелектричних панелей з урахуванням фізичних обмежень — таких як затінення, розмірність ділянки, допустимі кути нахилу й орієнтації. Запропоновано два режими оптимізації — “Поодинокий” (індивідуальне позиціонування панелей) та “Разом” (єдині параметри для всіх панелей), що дозволяє ефективно використовувати алгоритм як для приватних користувачів, так і для комерційних інсталяцій. На відміну від існуючих рішень, система не потребує складних 3D-моделей або ліцензійного ПЗ і працює з високим рівнем автоматизації. Практична цінність. Розроблене програмне забезпечення є універсальним інструментом для практичного використання у сфері проєктування сонячних електростанцій. Воно дозволяє проводити повноцінну оптимізацію конфігурацій панелей без потреби у високовартісному комерційному ПЗ, що особливо актуально для малих підприємств, фермерських господарств, власників приватних домогосподарств та проєктантів із обмеженим бюджетом. Завдяки простому інтерфейсу, можливості вибору ділянки на інтерактивній карті, візуалізації результатів та експорту даних у зручному форматі, система може бути використана як професіоналами, так і звичайними користувачами без глибокої технічної підготовки. Програма також має значний потенціал для освітніх цілей — вивчення основ сонячної енергетики, оптимізаційних методів і роботи генетичних алгоритмів. Апробація роботи. Основні результати роботи були апробовані в процесі тестування програмного забезпечення в реальних умовах, на прикладі Києва, з використанням даних сонячної радіації з сервісу PVGIS. Проведено серію експериментів у різних конфігураціях, що підтвердили ефективність алгоритму та точність енергетичних розрахунків. Результати апробації також обговорювалися під час консультацій з викладачами кафедри, фахівцями в галузі відновлюваної енергетики, та були представлені у вигляді презентаційних матеріалів. Структура та обсяг роботи. Магістерська робота складається зі вступу, п’яти основних розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, завдання, об’єкт і предмет дослідження, визначено наукову новизну та практичну цінність роботи. Перший розділ присвячено огляду сучасного стану сонячної енергетики в Україні та світі, розгляду основних принципів роботи фотоелектричних панелей, факторів, що впливають на їхню ефективність, а також аналізу існуючих методів проектування та оптимізації розміщення сонячних панелей, включаючи традиційні, евристичні та програмні підходи. У другому розділі розкрито теоретичні основи генетичних алгоритмів, принципи їхньої роботи та доцільність застосування для вирішення задач просторової оптимізації. Надано обґрунтування вибору цього методу для задачі розміщення сонячних панелей. Третій розділ містить формалізацію задачі оптимального розміщення панелей, опис математичної моделі, структуризацію параметрів та алгоритмічну схему реалізації генетичного алгоритму в контексті сонячної енергетики. У четвертому розділі описано створене програмне забезпечення: його архітектуру, графічний інтерфейс, алгоритм роботи, методи оцінки придатності та логіку візуалізації рішень. Проведено детальне тестування в різних сценаріях, що підтвердило стабільність, точність і практичну придатність системи. П’ятий розділ зосереджений на дослідженні ефективності запропонованого рішення. Виконано оцінку економічної доцільності встановлення сонячних панелей, розрахунок строку окупності для побутових і комерційних сценаріїв, аналіз енерговиробництва у різних режимах та доведено переваги генетичного підходу над традиційними схемами. Загальний обсяг роботи становить 145 сторінок основного тексту. У роботі використано 10 ілюстрацій (рисунків). Список використаних джерел налічує Х найменування, що включають як сучасну наукову літературу, так і спеціалізовані технічні документи та нормативи.