硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，首先通過組件廠商銘牌所提供的參數(shù)值來獲取四參數(shù)模型的四個(gè)電性能參數(shù)，然后通過四參數(shù)模型中所得到的值，利用近似求解的方法來求解短路電流及開路電壓處電流方程微分值，最終得到光伏組件五參數(shù)模型所需的五個(gè)參數(shù)值。采用本發(fā)明解決了目前五參數(shù)模型參數(shù)提取的過程中所需部分參數(shù)不能從廠商提供的銘牌參數(shù)中直接獲取的問題，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化五參數(shù)模型的提取方法，它更易應(yīng)用于工程實(shí)際中。
【專利說明】硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，屬于太陽(yáng)能光伏組件【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏組件的輸出特性較復(fù)雜，具有很強(qiáng)的非線性特征，為了從理論上評(píng)估光伏組件的特性和效率，主要采用將光伏組件視為特定的電路模型來模擬其輸出特性的方法。目前，光伏組件輸出特性普遍應(yīng)用的理論模型主要有單二極管模型、雙二極管模型及多二極管模型。單二極管模型因計(jì)算簡(jiǎn)單、輸出精度高等優(yōu)點(diǎn)成為目前工程上使用的主要模型。根據(jù)所需參數(shù)的數(shù)量不同，單二極管模型又分為四參數(shù)模型及五參數(shù)模型。
[0003]五參數(shù)模型包含串聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻，光生電流，反向飽和電流以及二極管理想因子等5個(gè)電性能參數(shù)，而四參數(shù)模型則不考慮并聯(lián)電阻的影響。在輻照度均勻的情況下，兩種模型均能夠較精確地模擬光伏組件的輸出特性。四參數(shù)模型因具有所需參數(shù)可以直接利用組件廠商銘牌給定參數(shù)計(jì)算獲得的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中組件性能的評(píng)估。但在輻照度分布不均勻或者組件失配的情況下，光伏組件可能會(huì)反偏，不僅不能輸出功率，反而會(huì)作為負(fù)載消耗一定功率，由于并聯(lián)電阻是影響組件消耗功率的關(guān)鍵因素，此時(shí)采用四參數(shù)模型方法已無法滿足要求，而五參數(shù)模型由于包含參數(shù)，因此能更加深入分析多種復(fù)雜條件下的光伏組件特性，對(duì)于陰影遮擋、表面輻照度不均勻等所導(dǎo)致組件失配情況下輸出特性及安全性評(píng)估(如導(dǎo)致熱斑效應(yīng))具有十分重要的意義。近年來光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法已經(jīng)成為光伏組件理論仿真領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一，其中比較典型的有2010年Brano提出了一種循環(huán)判定失效方法，該方法可較為精確地獲得電流方程的五個(gè)參數(shù)，但必須以已知標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下開路及短路處電流方程的微分值為前提，且其循環(huán)迭代過程計(jì)算量偏大；2009年國(guó)內(nèi)學(xué)者翟載騰和程曉舫等人利用解析解法將復(fù)雜的超越方程轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程求解來獲取五個(gè)參數(shù)，簡(jiǎn)化了計(jì)算過程，但前提條件仍然是需要已知開路及短路處電流方程的微分值，但以上參數(shù)無法直接從廠商的提供的銘牌參數(shù)獲得。
[0004]因此目前已有的一些五參數(shù)模型提取方法盡管精確度很高，但對(duì)于普通的使用者來說卻不太適用，因?yàn)槠渌璧牟糠謪?shù)廠商通常不提供，往往是通過實(shí)驗(yàn)方法獲得，只能針對(duì)特定組件，不具有通用性。因而如何利用組件銘牌參數(shù)簡(jiǎn)單方便地精確獲取該五參數(shù)具有重要的工程實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種不通過實(shí)驗(yàn)而直接利用廠商提供常見的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下銘牌參數(shù)就能夠方便獲取硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，為普通使用者精確模擬硅組件的性能提供了一種更為簡(jiǎn)易科學(xué)的方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，包括以下步驟:[0008]I)根據(jù)霍爾基夫電流定律得到理想的單二極管太陽(yáng)電池等效電路的電流方程；
[0009]2)提取光伏組件四參數(shù)模型所需的四個(gè)參數(shù)；
[0010]3)采用近似求解的方法獲得短路電流及開路電壓處電流方程微分值；
[0011]4)將所述步驟2)和步驟3)求得的四參數(shù)模型所需的四個(gè)參數(shù)及短路電流及開路電壓處電流方程微分值帶入到五參數(shù)模型的五個(gè)參數(shù)的表達(dá)式中，即可得到光伏組件五參數(shù)模型所需的五個(gè)參數(shù)。
[0012]前述的步驟I)中，理想的單二極管太陽(yáng)電池等效電路的電流方程為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)根據(jù)霍爾基夫電流定律得到理想的單二極管太陽(yáng)電池等效電路的電流方程； 2)提取光伏組件四參數(shù)模型所需的四個(gè)參數(shù)； 3)采用近似求解的方法獲得短路電流及開路電壓處電流方程微分值； 4)將所述步驟2)和步驟3)求得的四參數(shù)模型所需的四個(gè)參數(shù)及短路電流及開路電壓處電流方程微分值帶入到五參數(shù)模型的五個(gè)參數(shù)的表達(dá)式中，即可得到光伏組件五參數(shù)模型所需的五個(gè)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，其特征在于，所述步驟I)中，理想的單二極管太陽(yáng)電池等效電路的電流方程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，其特征在于，所述步驟2)提取光伏組件四參數(shù)模型所需的四個(gè)參數(shù)的方法包括顯式法、迭代法及求導(dǎo)的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，其特征在于，所述步驟2)提取光伏組件四參數(shù)模型所需的四個(gè)參數(shù)的方法采用顯式法，包括以下步驟: 2-1)對(duì)于電流方程式(I)，假設(shè)并聯(lián)電阻Rsh趨于無窮大，則式(I)簡(jiǎn)化為式(3)，


5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，其特征在于，所述步驟3)采用近似求解的方法獲得短路電流及開路電壓處電流方程微分值，包括以下步驟: . 3-1)將光伏組件的1-V曲線按電壓劃分為高、中、低三個(gè)區(qū)，所述高電壓區(qū)是指電流變化為0.5% Isc的情況下，電壓變化94% Vmp的區(qū)間，所述低電壓區(qū)是指電流變化50% Imp的情況下，電壓變化1% Voc的區(qū)間，所述中間電壓區(qū)為光伏組件的1-V曲線中，高電壓區(qū)和低電壓區(qū)以外的區(qū)間； 3-2)將高壓區(qū)曲線和低壓區(qū)曲線等效為直線，直線的斜率即為電流方程在高壓區(qū)和低壓區(qū)偏微分的值； 3-3)選取高電壓區(qū)的點(diǎn)(V3，0.5*Imp)和(V。。，O)，計(jì)算兩點(diǎn)所構(gòu)成的直線的斜率，即為電流方程在短路電流點(diǎn)的微分值，表達(dá)式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅電池光伏組件五參數(shù)模型的參數(shù)提取方法，其特征在于，所述步驟4)中，五參數(shù)模型的五個(gè)參數(shù)的表達(dá)式分別為:
【文檔編號(hào)】H02S50/10GK103942438SQ201410169649
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】白建波, 曹陽(yáng), 劉升 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)