[發明專利]一種太陽能電池工程化數學模型的建模方法

無效

• 申請號: 201210498696.6
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN102968535A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 廖志凌;施衛東;梅從立;徐東;劉國海
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及新能源發電技術領域，公開了一種太陽能電池工程化數學模型的建模方法。

背景技術

為了緩解能源危機與環境污染，世界各國都在積極開發和利用太陽能等可再生能源。太陽能光伏發電是太陽能眾多利用方式中最重要的技術之一，已成為各國研究的熱點。為了優化設計太陽能光伏發電系統，有必要建立適用于光伏發電系統設計應用的工程化數學模型。

在太陽能光伏應用系統設計時，大家關心的是太陽能電池的輸出電氣特性，它是隨太陽光強、環境溫度和太陽電池組件參數等不斷變化的非線性函數。因此，理想的太陽能電池仿真模型應能基于這些變化的參數，較準確地模擬實際太陽能電池的輸出I-V特性。生產廠家一般只提供太陽能電池組件在標準測試條件（太陽光強1000W/m²，電池溫度25℃）下的四個電氣參數，即短路電流I_sc、開路電壓V_oc、最大功率點電流I_m和最大功率點電壓V_m。因此如何根據廠家提供的這些參數建立一個實用、精確的工程簡化數學模型，以模擬在任意不同的光強和電池溫度下太陽能電池I-V特性尤為重要。常用的太陽能電池工程數學模型有單指數模型、雙指數模型和多項式模型等三種，這些模型各有優缺點，但一個共同的特點是都沒有考慮太陽能電池串聯電阻的影響，顯然這將會影響模型的精度。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種太陽能電池工程化數學模型的建模方法，考慮了在任意光強和溫度下串聯電阻參數的影響，能滿足工程精度要求。

基于硅太陽能電池數學模型理論，忽略一些次要因素的影響，僅僅利用硅太陽能電池生產廠商提供的太陽能電池組件在標準測試條件（太陽光強1000W/m²，電池溫度25℃）下的四個電氣參數，即短路電流I_sc、開路電壓V_oc、最大功率點電流I_m和最大功率點電壓V_m。更為重要的是還考慮了在任意光強和溫度下的串聯電阻參數的影響，提高了模型的精度。其改進之處在于，包括如下兩個步驟：

(一)估算任意光強和溫度下太陽能電池串聯電阻

目前普遍使用的硅太陽能電池理論數學模型：

I=Iph-Isat{exp[q·(V+IRs)nkT]-1}-V+IRsRsh--(1)]]>

式(1)能較好地描述太陽能電池一般工作狀態下的I-V特性，已被廣泛應用于太陽能電池理論分析中。但是，由于式(1)中的5個參數(I_ph、I_sat、n、R_sh和R_s)與電池溫度和太陽光強有關，確定十分困難，而且電池生產廠商也不提供這幾個參數，因此式(1)不適用于光伏發電系統工程設計。