[發明專利]基于光伏組件I-V曲線的熱斑電池片溫度估算方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202010882395.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112016260B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 丁坤;劉永杰;張經煒;陳翔;黎彰;李喆雨
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06F30/36
• 分類號: G06F30/36;G06F119/06;G06F119/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 錢玲玲

本發明公開了一種基于光伏組件I?V曲線的熱斑電池片溫度估算方法、裝置及存儲介質，旨在解決現有技術中熱斑溫度檢測方法成本高、耗時耗力的技術問題。其包括：通過實測I?V曲線的二階導數獲得待辨識的故障參數；獲得光伏組件I?V曲線仿真模型的優化目標函數；利用粒子群優化算法對優化目標函數進行尋優，獲得最優故障參數并優化光伏組件I?V曲線仿真模型；保留尋優過程中出現的反偏電流、電壓的單塊電池片I?V曲線；根據優化后的光伏組件I?V曲線仿真模型和電池片I?V曲線進行溫度迭代計算，獲得熱斑電池片溫度。本發明能夠準確估算熱斑電池片的溫度，成本低、效率高，為熱斑故障分險評估提供了重要依據。

技術領域

本發明涉及一種基于光伏組件I-V曲線的熱斑電池片溫度估算方法、裝置及存儲介質，屬于光伏系統溫度估算技術領域。

背景技術

在最近發布的國際能源機構(IEA)光伏電力系統計劃(PVPS)報告中，中國光伏(PV)市場的累計裝機容量在2019年底達到204.7GW，幾乎占全球光伏裝機容量的三分之一，考慮到中國光伏市場逐漸呈現出飽和、收縮的狀態，越來越多的研究人員和工程師將服務從系統設計和安裝轉移到光伏系統的運行和維護。

光伏系統的智能運維方法是該領域的一個新的趨勢，包括自動狀態檢測、故障檢測、故障診斷等等。目前光伏組件失效的類型主要有熱斑、電池老化、玻璃破裂、電池碎裂、電位誘發衰減(PID)、旁路二極管失效、背板開裂等等，其中PID和熱斑失效屬于嚴重的失效類型，PID會導致發電量顯著降低，熱斑持續高溫則會增加火災風險，并且熱斑在光伏組件的失效類型中所占的比例也是最高的，高達30％，而且熱斑對于光伏組件的危害也最為嚴重。因此，針對以上失效問題，尤其是熱斑，需要盡快提出切實可行的檢測方法來檢測、預防、維護光伏系統，改善電站的發電收益，減少火災等事故的發生。

在組件中被遮擋的電池片出現反偏，將作為負載來消耗其他有光照的太陽能電池所產生的能量，被遮擋的光伏電池片的溫度會明顯高于其他正常電池片的溫度，遮擋是造成熱斑效應最明顯的原因。目前對于熱斑溫度的檢測方法均是借助于紅外熱成像儀拍攝電池片紅外圖片，通過紅外圖片上的正常電池片與熱斑電池片之間的溫度差進行熱斑辨別并讀取熱斑電池片溫度，然而紅外熱成像儀的價格昂貴，且需要大量的人力進行圖片拍攝，耗時耗力，難以適用中國光伏市場需求。

發明內容

針對現有的熱斑溫度檢測方法成本高、耗時耗力的問題，本發明提出了一種基于光伏組件I-V曲線的熱斑電池片溫度估算方法、裝置及存儲介質，通過光伏組件I-V曲線診斷出陰影遮擋故障，量化遮擋電池片的數量以及估算由于陰影遮擋導致的熱斑電池片的溫度和熱斑電池片所產生的功率損耗。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術手段：

第一方面，本發明提出了一種基于光伏組件I-V曲線的熱斑電池片溫度估算方法，具體包括以下步驟：

步驟A、獲取光伏組件實測I-V曲線，并對實測I-V曲線進行預處理；

步驟B、通過預處理后的實測I-V曲線的二階導數獲得光伏組件等效陰影塊的個數，并根據等效陰影塊個數確定待辨識的故障參數；

步驟C、獲得光伏組件I-V曲線仿真模型和光伏組件I-V曲線仿真模型的優化目標函數；

步驟D、利用粒子群優化算法對優化目標函數進行尋優，獲得最優故障參數，并根據最優故障參數優化光伏組件I-V曲線仿真模型；

步驟E、在步驟D的尋優過程中保留在光伏組件I-V曲線仿真模型中出現的反偏電流、電壓的單塊電池片I-V曲線，即熱斑電池片I-V曲線；

步驟F、根據優化后的光伏組件I-V曲線仿真模型和熱斑電池片I-V曲線進行溫度迭代計算，獲得熱斑電池片溫度。

結合第一方面，進一步的，所述預處理包括插值處理和濾波處理。