دراسة شاملة لنظام توليد طاقة هجين (شمسي - ريحي)مع تحسين جودة الطاقة الكهربائية باستخدام خوارزمية COOT-PSO الهجينة الذكيةكلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية-قسم هندسة الطاقة الكهربائية

الملخص

يقدِّم هذا البحث دراسةً محاكاتيةً شاملةً لنظام طاقة هجين متصل بالشبكة، يتكوَّن من مصفوفة خلايا شمسية كهروضوئية بقدرة 25 كيلو واط، واثنتين من توربينات الرياح بقدرة 330 كيلو واط لكلٍّ منهما (660 كيلو واط إجماليًا)، ومنظومة تخزين بطاريات بطاقة 100 كيلو واط·ساعة، ومحوِّل كهربائي ذي اتجاهين بقدرة 55 كيلو واط، ومرشِّح طاقة فعَّال من الرتبة الخامسة. ويهدف البحث إلى تحسين جودة الطاقة الكهربائية – المقيسة بمعامل التشويه التوافقي الكلي (THD) – من خلال ضبط ذكي لمعاملات متحكِّم PID باستخدام خوارزمية هجينة مبتكرة تجمع بين سلوك طائر الغرَّة (Coot) الاجتماعي وخوارزمية تحسين السرب (PSO). وقد أُجريت عملية المحاكاة باستخدام بيئة MATLAB/Simulink، مع توظيف المُحلِّل العددي ode45 وبخطوة زمنية قدرها Δt = 0.1 ساعة. وتشمل المحاكاة دورات يومية وشهرية لموسمَي الصيف والشتاء عند خط عرض 30° شمالاً. كما تم إجراء دراسة جدوى اقتصادية تشمل صافي القيمة الحالية (NPV) وتكلفة الطاقة (COE) وفترة الاسترداد البسيط (SPP) على مدى 25 عاماً. وتُظهر النتائج أن النظام المُحسَّن يُحقِّق نسبة طاقة متجددة تتجاوز 85%، ويُخفِّض معامل THD دون الحدِّ المسموح به وفق معيار IEEE 519 (3%)، مع صافي قيمة حالية موجبة وفترة استرداد تبلغ نحو 8.2 سنوات. كما تم إجراء مقارنة شاملة بين خوارزمية COOT-PSO المقترحة وثلاث خوارزميات تطوُّرية معروفة (PSO الكلاسيكي، و GWO  وGA باستخدام نفس دالة الهدف (ITAE)، ونفس عدد التكرارات (50)، وحجم المجموعة