[发明专利]一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法

说明书

本发明公开一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1）根据太阳能电池片的双二极管等效电路的输出特性方程建立光伏组件的双二极管模型；2）将光伏组件双二极管模型中的七参数简化为四参数得到简化模型；3）通过厂家提供的铭牌参数进行简化模型的参数求解，得到标准测试条件下的组件的输出特性曲线；4）根据环境参数将标准测试条件下的光伏组件的输出特性曲线外推至任意辐照度下。采用本发明解决了传统光伏组件双二极管模型参数求解困难，以及难以从厂家提供的铭牌参数中求解全部模型参数的问题，精确描述了不同环境下光伏组件的输出特性。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，特别是涉及一种简化的光伏组件双二极管模型。

背景技术

大量学者提出了光伏组件数学模型以描述其电气特性，其中包括：单二极管模型、双二极管模型等，其中双二极管模型在单二极管模型的基础上增加了一个能够表征载流子在耗散区的复合损失的二极管，使得双二极管模型比单二极管在低辐照环境下能更好的表征光伏组件的输出特性，且精度更高。但因为双二极管模型含七个未知参数，且均不能从光伏组件铭牌参数中直接获得，使得模型参数求解困难。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明公开一种简化的光伏组件双二极管模型，为工程人员提供一种简单快速的模型参数提取方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法，包括以下步骤：

1)由太阳能电池片的双二极管等效电路的输出特性方程建立光伏组件的双二极管模型，所述太阳能电池片的双二极管等效电路的输出特性方程为：

其中：V_cell、I_cell为太阳能电池片的输出电压和电流；I_{ph_cell}为太阳能电池片的光生电流；I_{01_cell}、I_{02_cell}为太阳能电池片双二极管等效电路中两个二极管的反向饱和电流；n_{1_cell}、n_{2_cell}表示两个二极管的理想因子；R_{s_cell}、R_{sh_cell}分别表示太阳能电池片的等效串联电阻和等效并联电阻；q为电子电荷，K为玻尔兹曼常数，T为电池片温度；

2)由太阳能电池片双二极管等效电路输出特性方程导出光伏组件双二极管等效电路方程：

其中V表示光伏组件的输出电压，I表示光伏组件的输出电流，N_s表示光伏组件中串联电池片的个数，N_p表示光伏组件中并联电池片的个数；I_ph表示光伏组件光生电流，I₀₁、I₀₂为光伏组件二极管反向饱和电流，n₁、n₂为光伏组件二极管理想因子，R_s为光伏组件的等效串联电阻，R_sh为等效并联电阻；

3)定义模型参数k₁、k₂分别为：

假设模型参数n₁＝n₂，将光伏组件双二极管模型中的七参数I_ph、I₀₁、I₀₂、n₁、n₂、R_s、R_sh简化为四参数k₁、k₂、R_s、R_sh，得到简化的光伏组件双二极管模型方程：