از میان کاربردهای حرارتی انرژی خورشیدی، سیستم های ترکیبی خورشیدی، به لحاظ فن آوری و اقتصادی در مقایسه با سایر کاربردهای حرارتی انرژی خورشیدی در جهان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. دلیل ارجحیت این سیستم ها در تامین آب گرم و گرمایش خورشیدی نیاز به سطح دمای متوسط بوده که این دما با استفاده از کلکتور صفحه تخت و با هزینه کمتر نسبت به سایر کلکتورها تامین می شود. در این مقاله، ابتدا بارهای حرارتی یک آپارتمان مسکونی (در دو حالت با مصالح متداول و با رعایت مبحث 19 مقررات ملی ساختمان) در دو شهر همدان و کرج محاسبه شده است. در مرحله بعدی میزان انرژی حرارتی که با استفاده از سیستم ترکیبی خورشیدی و پنجره ها قابل تامین می باشد محاسبه گردیده است. سپس مطابق با نیاز انرژی ساختمان و بررسی منحنی هزینه- بازده سیستم ترکیبی خورشیدی، تعداد گردآورنده های تخت خورشیدی محاسبه شده و با توجه به تاثیر سایه ردیف کلکتورها بر یکدیگر و محدودیت فضای پشت بام، یک سیستم هیبرید (خورشیدی- فسیلی) پیشنهاد شده است. با توجه به نتایج به دست آمده میزان متوسط انرژی خورشیدی قابل بهره برداری در حالت های مختلف از 15 تا %45 در ماه های سرد سال تغییر می کند. با توجه به صرفه جویی سالیانه در مصرف سوخت و نیز کاهش هزینه های اجتماعی در منطقه سردسیر با استفاده از سیستم ترکیبی خورشیدی و با در نظر گرفتن قیمت جهانی سوخت، سالانه حدود 43 میلیون ریال در هزینه سوخت صرفه جویی می شود که رقم قابل توجهی است و موجب می شود تا هزینه سرمایه گذاری اولیه نسبتا زیاد این سیستم در مدت زمان کمتر از دو سال جایگزین گردد. به همین ترتیب در منطقه معتدل سالانه حدود 10 میلیون ریال در هزینه سوخت صرفه جویی می شود که موجب بازگشت هزینه سرمایه گذاری اولیه این سیستم در مدت زمان چهار سال می گردد.

با توجه به نیاز روزافزون به انرژی و منابع محدود فسیلی، بهترین راه برای غلبه بر تناوبی بودن منابع تجدیدپذیر، استفاده از سیستم های ترکیبی است. در این تحقیق، عملکرد سیستم ترکیبی بادی – فتوولتاییک جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز یک ساختمان بزرگ اداری در شهر کرمانشاه مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از میانگین مصرف برق، بار الکتریکی مورد نیاز در تمام ماه های سال برابر kWh 178000 درنظر گرفته می شود. با استفاده از متوسط سرعت باد در ساعات شبانه روز در ماه های سال، توابع توزیع ویبول و ریلی رسم شده اند. همچنین، توان هر توربین بادی با استفاده از داده های سرعت باد محاسبه و انرژی سالیانه هر توربین به دست آمد. میزان متوسط ماهانه تابش روزانه با استفاده از روابط انرژی خورشیدی محاسبه شده، سپس با توجه به کل انرژی مورد نیاز سالیانه، برای چند انتخاب مختلف از مساحت صفحات خورشیدی، انرژی باد مورد نیازسالیانه تعیین شده است. در نهایت، با استفاده از مشخصات فنی چند توربین متفاوت، نوع و تعداد توربین مورد نیاز براساس انتخاب سطح صفحات خورشیدی مشخص شده و عملکرد سیستم ترکیبی شامل m2 300 صفحات خورشیدی و یک توربین بادی 20 کیلوواتی برای تامین انرژی الکتریکی در این ساختمان مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت.

مقاله حاضر به طراحی هماهنگ منابع تجدیدپذیر ترکیبی بادی و فتوولتائیک به منظور تغذیه بار الکتریکی ساختمان های اداری می پردازد. هدف اصلی از این طراحی مینیمم کردن هزینه های سالیانه و افزایش سود محیطی مربوط به کاهش انتشار گازهای آلوده کننده ناشی از کاربرد سیستم های تولید پراکنده ترکیبی و افزایش قابلیت اطمینان سیستم است. هزینه های سیستم شامل هزینه های سرمایه گذاری، جایگزینی، بهره برداری و نگهداری هر یک از اجزاست. مساله طراحی به صورت یک موضوع بهینه سازی چند هدفه فرمول بندی شده است و توسط الگوریتم بهبودیافته ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب (INSGA-II) حل می شود. برای یافتن بهترین پاسخ از میان مجموعه پاسخ های پارتوی به دست آمده از الگوریتم INSGA-II، یک روش تصمیم گیری برمبنای تصمیم گیری فازی به کار گرفته شده است. روش پیشنهادی روی چهار ساختمان اداری در شهر اردبیل اعمال شده است. در این مقاله، ادارات دولتی برای طراحی سیستم تجدیدپذیر در نظر گرفته شده اند و فرض بر این است که سرمایه گذار اصلی سیستم دولت است، با تمرکز بر سه هدف کاهش هزینه سیستم ترکیبی و کاهش هزینه های زیست محیطی، و افزایش قابلیت اطمینان سیستم. آنالیز مقایسه ای ارائه شده کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد.

در این مقاله از کنترل کننده پیش بین MPC (Model Predictive Control) برای کنترل سیستم ترکیبی قدرت، دربردارنده سلول خورشیدی و سیستم ذخیره سازی انرژی (باتری) استفاده شده است. سیستم ترکیبی استفاده شده در این مقاله متصل به شبکه الکتریکی می باشد. در طراحی سیستم کنترل کننده مسائل مختلفی نظیر مسائل اقتصادی و فنی در نظر گرفته شده است. مسائل اقتصادی شامل بیشینه سازی سود حاصل از فروش انرژی به شبکه از طریق فروش انرژی در ساعات گرانی انرژی می باشد. مسائل فنی شامل بهبود پاسخ دینامیکی و هموارسازی توان خروجی سلول خورشیدی و همچنین بیشینه سازی عمر باتری ها از طریق به حداقل رسانیدن سیکل شارژ و دشارژ مربوط به آن ها می باشد. همچنین برای بهینه کردن نتایج حاصل از کنترل کننده پیش بین، از الگوریتم بهینه سازی ذرات برای بدست آوردن ضرایب بهینه تابع هدف استفاده شده است. کنترل کننده پیشنهادی ضمن اینکه به طور اتوماتیک و دینامیکی خود را با تغییرات خروجی سلول خورشیدی تطبیق می دهد قادر به پاسخ گویی به درخواست های بیرونی، مثل سیگنال های قیمت یا ارضا محدودیت های سیستم قدرت یا درخواست های اپراتور می باشد. در نهایت هم نتایج شبیه سازی سیستم با کنترل کننده پیشنهادی و نتایج سیستم با کنترل کننده PID ارائه و مقایسه شده است.