[發(fā)明專(zhuān)利]一種光伏組件多峰輸出特性的特征參數(shù)計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011089651.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112187177A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)東;方洛迪;郭澤陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02S50/10
• 分類(lèi)號(hào): H02S50/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種光伏組件多峰輸出特性的特征參數(shù)計(jì)算方法，其特征是基于太陽(yáng)電池正反向顯式輸出特性模型，根據(jù)約束電流區(qū)間范圍內(nèi)正常電池與故障電池輸出電壓關(guān)系，通過(guò)采樣光伏組件的電壓電流數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算出首峰特征參數(shù)，利用光伏組件輸出疊加特性，對(duì)第k峰的數(shù)據(jù)點(diǎn)在相同電流下進(jìn)行求解分離，進(jìn)而計(jì)算獲得第k峰特性參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明設(shè)計(jì)光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏組件多峰輸出特性的特征參數(shù)計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能作為一種無(wú)消耗燃料，無(wú)噪聲無(wú)污染可持續(xù)的可再生能源，是我國(guó)能源科技發(fā)展的新趨勢(shì)，是為國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域之一。中國(guó)的商用分布式光伏發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)近年來(lái)不斷發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多數(shù)電站，但在實(shí)際應(yīng)用中光伏組件容易被建筑、灰塵、異物、陰影等遮擋物遮擋，長(zhǎng)時(shí)間遮擋會(huì)產(chǎn)生熱斑現(xiàn)象，影響正常組件的工作狀態(tài)，加速其老化程度，更會(huì)造成組件局部過(guò)熱引發(fā)安全問(wèn)題，因此使得從技術(shù)層面解決運(yùn)維的瓶頸問(wèn)題成為分布式光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展最迫切的需求之一。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明旨在針對(duì)當(dāng)光伏組件處于故障狀態(tài)時(shí)，其輸出特性呈現(xiàn)多峰形式的問(wèn)題，提出一種光伏組件多峰輸出特性的特征參數(shù)計(jì)算方法，通過(guò)采樣光伏組件的電壓電流數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算多峰輸出特性的特征參數(shù)，為光伏電站的精確運(yùn)維提供一種判定光伏組件工作狀態(tài)和性能指標(biāo)方法。

按此目的，本發(fā)明擬采用以下技術(shù)方案：

基于太陽(yáng)電池正反向顯式輸出特性模型，根據(jù)約束電流區(qū)間范圍內(nèi)正常電池與故障電池輸出電壓關(guān)系，通過(guò)采樣光伏組件的電壓電流數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算出首峰特征參數(shù)，利用光伏組件輸出疊加特性，對(duì)第k峰的數(shù)據(jù)點(diǎn)在相同電流下進(jìn)行求解分離，進(jìn)而計(jì)算獲得第k峰特性參數(shù)，具體步驟如下：

步驟1：多峰輸出特性曲線的首峰特征參數(shù)計(jì)算：

太陽(yáng)電池輸出特性顯式表達(dá)式，如式(1)所示：

式(1)中，Y＝(qI_oR_sh/nκT)exp[qR_sh(I_ph+I_o-I)/nκT]；W表示LambertW函數(shù)；U、I分別為太陽(yáng)電池輸出電壓和輸出電流；q為電子電量；κ為玻爾茲曼常數(shù)；T為電池工作溫度；I_ph為光生電流；I_o為二極管反向飽和電流；R_s為串聯(lián)電阻；R_sh為并聯(lián)電阻；n二極管理想因子；

由式(1)獲得首峰中組件電池均處于正常狀態(tài)下的電壓U_{module-normal}如式(2)：

式(2)中，M為組件內(nèi)的電池?cái)?shù)量；I_{ph 1}為首峰下的光生電流，首峰特征參數(shù)以下標(biāo)1表示；I_module為組件輸出電流；

在組件輸出電流I_module大于首峰故障電池光生電流小于正常電池光生電流I_{ph 1}區(qū)間范圍(即)，令故障狀態(tài)下組件輸出電壓和正常狀態(tài)下組件的輸出電壓作差，得電壓差ΔU如式(3)：

式(3)中，為首峰中故障電池?cái)?shù)量；為首峰故障電池的并聯(lián)電阻；

在電流區(qū)間，采樣A₁、B₁、C₁三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(U_1a,I_1a)、(U_1b,I_1b)和(U_1c,I_1c)，將A₁代入式(3)化簡(jiǎn)得式(4)：