[发明专利]一种光伏电池输出特性建模方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏电池输出特性建模方法。

背景技术

随着能源的日益匮乏，开发和利用可再生能源迫在眉睫。太阳能作为一种清洁、具有大规模开发前景的可再生能源之一，利用其进行并网发电受到人们的广泛关注。

光伏并网发电是指光伏电池阵列将太阳能转化为直流电能，通过逆变器将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网的过程。由于光伏电池建模精度的高低及其实现程度的难易影响着后续的一系列技术的研发，比如最大功率跟踪控制，逆变器控制等，光伏电池的输出特性建模工作显得格外重要。

光伏电池输出特性反映为不同光照和温度下的多组非线性I-V特性曲线。光伏电池理想模型是基于固体物理理论推导出来的，其等效电路为一个电流源并联一个反向二极管，共包含3个参数：光生电流（I_pv），二极管反向饱和漏电流（I₀）和理想因子（a）。理想模型不能准确体现光伏电池真实的I-V特性曲线，无法满足一般工程的实际要求。

在理想模型基础上增加一个等效串联电阻（R_s）和一个等效并联电阻（R_p）构成了一种5参数模型（见图1所示的光伏电池等效电路），由于精度高，5参数模型得到了广泛的研究。如何利用厂家提供的数据对5参数模型进行精确且简单的求解成为了光伏电池输出特性建模研究的难题。

传统的求解方法例如固定理想因子法，其减少了待求解的参数，仅利用厂家提供的数据，利用迭代法等数值计算方法对其余4个参数进行求解，其优点是仅使用厂家提供的数据，但固定了1个参数，其精确度势必会降低。其它的求解方法则都需要大量实验数据，其精度高，但这类方法对于光伏电池输出特性建模来说太过复杂且不实际。

发明内容

针对背景技术中提到的现有光伏电池模型不精确、参数求取过程所需数据过多等问题，本发明提出了一种光伏电池输出特性建模方法。

一种光伏电池输出特性建模方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：建立光伏电池输出特性的单指数参数初始模型；所述参数是指光生电流I_pv、二极管反向饱和漏电流I₀、理想因子a、等效串联电阻R_s和等效并联电阻R_p；

步骤2：利用Lambert W函数将步骤1中的光伏电池模型显式化，得到光伏电池显式模型；

步骤3：利用厂家提供的数据及参数求取算法，提取出标准工况下初始模型中待求取的参数值；

步骤4：利用步骤3中求取的标准工况下的参数值及参数转化算法求取给定工况下的参数数值；

步骤5：将给定工况下的参数数值代入到步骤2光伏电池显式模型中，得到给定工况下光伏电池输出特性的光伏电池模型。

所述5参数是指光生电流I_pv、二极管反向饱和漏电流I₀、理想因子a、等效串联电阻R_s和等效并联电阻R_p。

步骤1中，建立光伏电池输出特性的单指数参数初始模型的过程为：

根据光伏电池单指数参数模型等效电路，可得光伏电池输出特性的单指数参数初始模型为：