A literature review and statistical analysis of photovoltaic-wind hybrid renewable system research by considering the most relevant 550 articles: an upgradable matrix literature database
Highlights•550 relevant papers were reviewed and used to create an upgradable matrix literature database.•Asia is the continent most involved in world research with Iran, India, and China.•The dry and temperate climate zones are the most investigated, Köppen climate group BWh.•Stand-alone hybrid systems and residential use are the most explored uses.•PV systems are preferred for low installed powers, while wind systems also for high installed powers.AbstractIn recent years, research has shown a growing interest in the use of hybrid wind photovoltaic (PV) systems that provide better performance compared to the use of a single component due to complementarity in meeting electricity demand. Over the past twenty-five years, hundreds of articles have addressed the topic of hybrid systems considering different configurations and final uses and, over the past decades, many reviews have made a comprehensive summary of various results obtained. However, some reviews deal with the research in a too general and qualitative way, without providing quantitative data, and other reviews are too focused on a specific topic aspect.To provide a qualitative-quantitative prospect of the research trend in the last twenty-five years, the present work is aimed at carrying out a literature review and statistical analysis starting from data extracted from the 550 most relevant and recent articles concerning hybrid systems, published between 1995 and 2020. The review aim was to produce an upgradable matrix literature database that schematizes the content of all articles in terms of different categories, such as the geographical distribution, their component configurations, operating mode and the auxiliary components used to support it, their intended uses and study methodologies (simulation, experimental, economic, energy, environmental and social analysis etc.) and software used. In addition, all the optimization algorithm, energy, economic, environmental and social indicators available in the literature were extracted and elaborated to identify the most used. The 550 articles were analysed, compared, and classified into several categories to provide an overall framework of the state of the art. The objective is to clearly and appropriately show important trends and findings in the development of hybrid wind and solar PV experimental, simulation and optimisation projects.Data are elaborated to obtain a statistical analysis for each category or a combination of categories. In particular, the analysis highlighted that research is more focused on testing systems in warm or temperate localities, with the Köppen climate groups B and C prevalent over the others. From the geographical point of view, Asia is the continent most involved in world research (with China, India and Iran the first three countries for total publications produced). However, also in other parts of the world, a growing interest was noticed for this technology. The prevalent tested system configuration mode is the stand-alone hybrid systems, in a wide variety of climates and especially for residential uses. Simulations are mostly implemented in the analysed publications, mainly through HOMER and MATLAB software. Parametric analysis is widely used for optimal system design with a large variety of techniques. In particular, the system performance is examined mostly from an energy point of view. Economic analysis is also very common, alone or in combination with energy analysis. The most frequently used optimization algorithms are the particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA), while the loss of power supply probability (LPSP) and renewable fraction (RE) for the energy analysis, the net present cost (NPC) and cost of energy (COE) for the economic analysis and the emissions (E) of CO2 for the environmental analysis are most widespread indicators.Finally, an analysis on the size of the system components is performed to study which renewable source is more preferred at low and high installed power, for stand-alone, grid-connected systems and overall, considering different intended uses. The analysis highlights that PV systems are preferred at low installed powers, especially for residential use and stand-alone mode, while wind systems, in addition to being extensively used for low installed powers, demonstrates higher employment compared to PV systems as the power increases.The paper findings and upgradable matrix literature database are proposed as a valuable tool for engineers, experts and national and international policymakers.
مروری بر مقالات و تجزیه و تحلیل آماری تحقیقات سیستم تجدید پذیر هیبریدی فتوولتاییک - بادی با در نظر گرفتن ۵۵۰ مقاله مرتبط: پایگاه‌داده مقالات ماتریس قابل ارتقا
نکات مهم * ۵۵۰ مقاله مرتبط مورد بررسی قرار گرفتند و برای ایجاد یک پایگاه‌داده مقالات ماتریس قابل ارتقا مورد استفاده قرار گرفتند.
آسیا قاره‌ای است که بیش‌ترین مشارکت را در تحقیقات جهانی با ایران، هند و چین دارد.
مناطق آب و هوایی خشک و معتدل بیشتر مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
* سیستم‌های ترکیبی و استفاده مسکونی به تنهایی، بیش‌ترین کاربردهای بررسی شده هستند.
* سیستم‌های PV برای قدرت‌های کم نصب ترجیح داده می‌شوند، در حالی که سیستم‌های بادی برای قدرت‌های زیاد نصب نیز ترجیح داده می‌شوند. عملکرد در سال‌های اخیر، تحقیقات نشان داده‌است که علاقه زیادی به استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک بادی ترکیبی (PV)وجود دارد که عملکرد بهتری را در مقایسه با استفاده از یک جز به دلیل تمامیت در تامین تقاضای برق فراهم می‌کند.
در طول بیست و پنج سال گذشته، صدها مقاله به موضوع سیستم‌های ترکیبی با در نظر گرفتن پیکربندی‌های مختلف و کاربردهای نهایی پرداخته‌اند و در طول دهه‌های گذشته، بسیاری از بررسی‌ها خلاصه جامعی از نتایج مختلف به‌دست‌آمده را ارائه کرده‌اند.
با این حال، برخی از بررسی‌ها به شیوه‌ای بسیار کلی و کیفی، بدون فراهم کردن داده‌های کمی، با این تحقیق سر و کار دارند و دیگر بررسی‌ها بیش از حد بر روی یک موضوع خاص تمرکز دارند. برای ارائه چشم‌انداز کمی - کیفی از روند تحقیقات در بیست و پنج سال گذشته، هدف از این کار بررسی ادبیات تحقیق و تجزیه و تحلیل آماری با شروع از داده‌های استخراج‌شده از ۵۵۰ مقاله مرتبط و اخیر در مورد سیستم‌های ترکیبی است که بین سال‌های ۱۹۹۵ و ۲۰۲۰ منتشر شده‌اند.
هدف از این بررسی، ایجاد یک پایگاه‌داده از ادبیات موضوعی قابل ارتقا بود که محتوای تمام مقالات را بر حسب مقوله‌های مختلف، مانند توزیع جغرافیایی، پیکربندی اجزای آن‌ها، حالت عملیاتی و اجزای کمکی مورد استفاده برای پشتیبانی از آن، کاربردهای مورد نظر آن‌ها و روش‌های مطالعه (شبیه‌سازی، تجربی، اقتصادی، انرژی، محیطی و تحلیل اجتماعی و غیره)و نرم‌افزار مورد استفاده، طرح‌ریزی کند.
علاوه بر این، تمام الگوریتم های بهینه‌سازی، انرژی، شاخص‌های اقتصادی، زیست‌محیطی و اجتماعی موجود در ادبیات موضوع استخراج و برای شناسایی مورد استفاده شرح داده شدند.
۵۵۰ مقاله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، مقایسه شدند و به چندین دسته تقسیم شدند تا یک چارچوب کلی از وضعیت هنر را فراهم کنند.
هدف به وضوح و به طور مناسب نشان دادن روندها و یافته‌های مهم در توسعه پروژه‌های آزمایشی PV خورشیدی و بادی ترکیبی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی است. داده‌ها برای به دست آوردن تجزیه و تحلیل آماری برای هر دسته یا ترکیبی از دسته‌ها شرح داده می‌شوند.
به طور خاص، تجزیه و تحلیل تاکید کرد که تحقیقات بیشتر بر روی سیستم‌های تست در مناطق گرم یا معتدل، با گروه‌های آب و هوایی کوپن B و C رایج بر روی دیگران متمرکز است.
از نقطه‌نظر جغرافیایی، آسیا قاره‌ای است که بیش‌ترین مشارکت را در تحقیقات جهانی دارد (با چین، هند و ایران سه کشور اول برای کل انتشارات تولید شده).
با این حال، همچنین در دیگر نقاط جهان، توجه زیادی به این فن‌آوری شده‌است.
حالت رایج پیکربندی سیستم تست شده، سیستم‌های ترکیبی مستقل، در گستره وسیعی از آب و هوا و به ویژه برای کاربردهای مسکونی است.
شبیه‌سازی‌ها عمدتا در مقالات آنالیز شده، به طور عمده از طریق هومر و نرم‌افزار MATLAB انجام شده‌اند.
تجزیه و تحلیل پارامتری به طور گسترده برای طراحی سیستم بهینه با انواع زیادی از تکنیک‌ها استفاده می‌شود.
به طور خاص، عملکرد سیستم عمدتا از نقطه‌نظر انرژی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
تحلیل اقتصادی نیز بسیار رایج است، به تنهایی یا در ترکیب با تحلیل انرژی.
اغلب الگوریتم های بهینه‌سازی مورد استفاده، الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO)و الگوریتم ژنتیک (GA)هستند، در حالی که از دست دادن احتمال تامین برق (LPSP)و کسر تجدید پذیر (RE)برای تجزیه و تحلیل انرژی، هزینه خالص فعلی (NPC)و هزینه انرژی (COE)برای تجزیه و تحلیل اقتصادی و انتشار (E)CO۲ برای تجزیه و تحلیل زیست‌محیطی گسترده هستند.
این تحلیل نشان می‌دهد که سیستم‌های PV در توان‌های پایین نصب، به ویژه برای استفاده مسکونی و حالت مستقل ترجیح داده می‌شوند، در حالی که سیستم‌های بادی، علاوه بر استفاده گسترده برای توان‌های پایین نصب، اشتغال بیشتری را در مقایسه با سیستم‌های PV به عنوان افزایش توان نشان می‌دهند.
ترجمه شده با 
ترجمه کنید