[發明專利]一種故障狀態下的太陽能光伏組件參數辨識方法

有效

• 申請號: 201811479838.8
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109613841B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 衛東;黃鑫;魏繆宇
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種故障狀態下的太陽能光伏組件參數辨識方法，該方法包括根據光伏組件單二極管等效模型電路推導出新的光伏組件五參數解析式；將光伏組件連接電壓調制模塊，提取不同參數時采樣不同的電壓電流數據點，并將采樣數據點代入新解析式進行參數計算；本發明提供的光伏組件模型參數辨識方法可在太陽能光伏組件因故障而使組件的P?V輸出特征呈現多峰狀態時，實現無需獲知光伏組件的最大功率點、開路電壓值、開路電壓處dU/dI值，卻能準確計算辨識包括光生電流I_ph、二極管反向飽和電流I_o、二極管理想因子n、串聯電阻R_s、并聯電阻R_sh等光伏組件等效模型參數，可為進一步的分析或診斷光伏組件提供數據支撐和理論依據。

技術領域：

本發明涉及光伏發電領域，尤其涉及一種故障狀態下的太陽能光伏組件參數辨識方法。

背景技術：

隨著石油、煤炭等不可再生能源的逐漸衰竭枯萎以及對環境污染的日益加重，光伏發電成為了電力行業中的一大發展趨勢。伴隨著光伏產業的發展，由光伏電站實際運行中發現的問題使得在該領域的理論研究也愈發深入。在光伏電站實際運行中會出現光伏組件受到高大建筑、樹葉、積灰等異物的局部遮擋，異物遮擋會使被遮擋的光伏組件不能處于正常工作狀態，或成為負載出現發熱現象，造成組件的功率損失，即所說的熱斑效應，嚴重時還會造成災難性事故。故為解決光伏組件局部遮擋所引起的熱斑效應，往往會在組件的兩端反向并聯一個旁路二極管，使得光伏組件在受到局部遮擋時，導通反向并聯的旁路二極管從而將受遮擋光伏組件隔離，避免熱斑效應發生。而正由于光伏組件中旁路二極管的存在，使得測出的光伏組件I-V特性曲線能夠呈現多峰狀態。

目前針對光伏組件局部陰影遮擋或者對于出現熱斑現象的光伏組件的診斷識別方法主要有兩種：利用圖像處理技術診斷和針對光伏組件的輸出特性診斷。引入圖像處理技術可以通過對光伏組件紅外圖像的分割與濾波處理來明確組件受陰影遮擋的范圍大小；一般而言，這類圖像處理算法雖有良好的魯棒性，且可以對不同光照強度與范圍的圖像進行分割與判斷，但卻不能夠做到實時監控，實施的工程成本也遠比針對光伏組件輸出特性進行診斷的方法大的多。而針對組件輸出特性診斷的理論基礎需要依靠光伏組件在局部異物遮擋下的數學模型，模型分為兩類，一類模型是以光伏組件為研究基礎，分別從組件電流和電壓這兩個變量來描述組件在受遮擋或者熱斑等異常狀態的輸出特性，顯然該模型無法準確反應含有旁路二極管的光伏組件部分受遮擋時的特性；第二類模型以Bishop模型為基礎，從單塊光伏電池片輸出特性出發，能夠具體描述出光伏組件的整體輸出特性，該模型的實際物理意義雖好，但是在面對出現多峰狀態時的光伏組件輸出模型時會使該模型中的擬合參數值失去一定的準確性。

有鑒于此，為了更好地研究光伏組件受異物遮擋、熱斑等類似的組件異常現象，根據含旁路二極管的光伏組件等效電路模型并以Bishop模型為基礎，提出一種當光伏組件I-V特性曲線呈現多峰或不完整形態時，仍可通過采樣該光伏組件的電壓電流數據點求解出表征光伏組件物理性質的模型參數以滿足實際應用需求的方法是十分必要的。

發明內容：

本發明的目的是提供一種故障狀態下的太陽能光伏組件參數辨識方法，以求在太陽能光伏組件處于故障狀態而使光伏組件的I-V特性曲線呈現多峰或不完整形態時，不再需要知道最大功率點、開路電壓值以及開路電壓處的dU/dI值，只需通過采樣該光伏組件的電壓電流數據點即可辨識出表征光伏組件物理性質的模型五參數(光生電流I_ph、二極管反向飽和電流I_o、二極管理想因子n、串聯電阻R_s、并聯電阻R_sh)，而所解模型參數能夠為光伏電站的精確運維提供一種實時性好、反映光伏組件是否處在良好運行狀態的切實可行方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種故障狀態下的太陽能光伏組件參數辨識方法，所述參數提取方法具體步驟如下：