任意條件下光伏陣列的輸出性能預(yù)測.pdf

1、由于太陽電池的特殊性質(zhì)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究如果采用真實(shí)的光伏陣列，會產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)成本高、需要大量空曠場地和對光照、自然氣候依賴性強(qiáng)等一系列的問題。若能夠準(zhǔn)確預(yù)測太陽電池在不同光照和溫度下的輸出特性，以及當(dāng)太陽電池串、并聯(lián)構(gòu)成光伏陣列后新的輸出特性，并由此分析其最大的輸出功率，就能夠節(jié)約大量實(shí)驗(yàn)成本。 首先，提出了一種快速、精確的太陽電池(組件)模型參數(shù)的確定方法：基于太陽電池(組件)一般電流模型，通過對電流方程的一階求導(dǎo)和在短路點(diǎn)處

2、的合理簡化，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換將超越方程轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程，結(jié)合電流方程在最大功率點(diǎn)處的極值表述，構(gòu)造出一個(gè)封閉的代數(shù)方程組，可以較為準(zhǔn)確地求解出五個(gè)參數(shù)值，再用非線性擬合的方法對解析解進(jìn)行優(yōu)化，從而一方面提高了太陽電池(組件)一般電流方程模型參數(shù)的求解精度，另一方面也大大提高了解的穩(wěn)定性。 其次，預(yù)測太陽電池(組件)的性能：太陽電池(組件)的制造廠商僅提供標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的一條Ⅰ-Ⅴ曲線，而實(shí)際使用時(shí)組件的工作狀態(tài)通常并不在測試條件上，因

3、此預(yù)測組件在各種工況下的輸出特性就十分必要。本文第三章提出僅依靠一條標(biāo)準(zhǔn)測試條件下組件的Ⅰ-Ⅴ特性曲線就可準(zhǔn)確預(yù)測組件在不同工況下輸出特性的方法。該方法先由一條標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的Ⅰ-Ⅴ曲線提取出太陽電池模型參數(shù)，再結(jié)合模型參數(shù)隨光照和溫度的變化關(guān)系式，給出了不同光照和溫度下組件性能特性的預(yù)測；并對模型參數(shù)就最大輸出功率的影響做出了一些有意義的探討：指出了標(biāo)準(zhǔn)測試條件下光生電流和二極管影響因子對組件P-T特性和P-S特性有著較大的影響，且均

4、是值越大輸出的最大功率越大：對太陽電池串、并聯(lián)原則提出了有益的補(bǔ)充，在串聯(lián)時(shí)各單體太陽電池除最大功率點(diǎn)電流相等外，最好各電池在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下光生電流也相等；并聯(lián)時(shí)除最大功率點(diǎn)電壓相等外，最好各電池在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下二極管影響因子也相等。 在分析光伏陣列輸出特性時(shí)，由于在串聯(lián)連接時(shí)需要單獨(dú)地研究電壓，并聯(lián)連接時(shí)需要單獨(dú)地分析電流，而Ⅰ-Ⅴ方程的隱式表述無法將電流和電壓分開，因而給分析組件串、并聯(lián)連接特性帶來了困難。運(yùn)用Lambert

5、 W函數(shù)得到電流和電壓方程的顯式表述，分別給出了各組件模型參數(shù)相等和不等時(shí)光伏陣列的模型參數(shù)與構(gòu)成陣列的組件模型參數(shù)之間的關(guān)系，從而可以對陣列的輸出特性進(jìn)行預(yù)測：對于安裝了旁路二極管和隔離二極管的光伏陣列，運(yùn)用分段函數(shù)的理論給出了預(yù)測其輸出特性的方程，論證了光照不均和溫度不均對陣列輸出特性的影響： 指出了光照不均勻?qū)Υ?lián)支路影響很大，對并聯(lián)支路則影響不大；而溫度不均勻?qū)Υ?lián)支路影響不大，但對并聯(lián)支路則影響較大。針對Matlab仿