[发明专利]基于光伏组件I-V曲线的热斑电池片温度估算方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于光伏组件I‑V曲线的热斑电池片温度估算方法、装置及存储介质，旨在解决现有技术中热斑温度检测方法成本高、耗时耗力的技术问题。其包括：通过实测I‑V曲线的二阶导数获得待辨识的故障参数；获得光伏组件I‑V曲线仿真模型的优化目标函数；利用粒子群优化算法对优化目标函数进行寻优，获得最优故障参数并优化光伏组件I‑V曲线仿真模型；保留寻优过程中出现的反偏电流、电压的单块电池片I‑V曲线；根据优化后的光伏组件I‑V曲线仿真模型和电池片I‑V曲线进行温度迭代计算，获得热斑电池片温度。本发明能够准确估算热斑电池片的温度，成本低、效率高，为热斑故障分险评估提供了重要依据。

技术领域

本发明涉及一种基于光伏组件I-V曲线的热斑电池片温度估算方法、装置及存储介质，属于光伏系统温度估算技术领域。

背景技术

在最近发布的国际能源机构(IEA)光伏电力系统计划(PVPS)报告中，中国光伏(PV)市场的累计装机容量在2019年底达到204.7GW，几乎占全球光伏装机容量的三分之一，考虑到中国光伏市场逐渐呈现出饱和、收缩的状态，越来越多的研究人员和工程师将服务从系统设计和安装转移到光伏系统的运行和维护。

光伏系统的智能运维方法是该领域的一个新的趋势，包括自动状态检测、故障检测、故障诊断等等。目前光伏组件失效的类型主要有热斑、电池老化、玻璃破裂、电池碎裂、电位诱发衰减(PID)、旁路二极管失效、背板开裂等等，其中PID和热斑失效属于严重的失效类型，PID会导致发电量显著降低，热斑持续高温则会增加火灾风险，并且热斑在光伏组件的失效类型中所占的比例也是最高的，高达30％，而且热斑对于光伏组件的危害也最为严重。因此，针对以上失效问题，尤其是热斑，需要尽快提出切实可行的检测方法来检测、预防、维护光伏系统，改善电站的发电收益，减少火灾等事故的发生。

在组件中被遮挡的电池片出现反偏，将作为负载来消耗其他有光照的太阳能电池所产生的能量，被遮挡的光伏电池片的温度会明显高于其他正常电池片的温度，遮挡是造成热斑效应最明显的原因。目前对于热斑温度的检测方法均是借助于红外热成像仪拍摄电池片红外图片，通过红外图片上的正常电池片与热斑电池片之间的温度差进行热斑辨别并读取热斑电池片温度，然而红外热成像仪的价格昂贵，且需要大量的人力进行图片拍摄，耗时耗力，难以适用中国光伏市场需求。

发明内容

针对现有的热斑温度检测方法成本高、耗时耗力的问题，本发明提出了一种基于光伏组件I-V曲线的热斑电池片温度估算方法、装置及存储介质，通过光伏组件I-V曲线诊断出阴影遮挡故障，量化遮挡电池片的数量以及估算由于阴影遮挡导致的热斑电池片的温度和热斑电池片所产生的功率损耗。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

第一方面，本发明提出了一种基于光伏组件I-V曲线的热斑电池片温度估算方法，具体包括以下步骤：

步骤A、获取光伏组件实测I-V曲线，并对实测I-V曲线进行预处理；

步骤B、通过预处理后的实测I-V曲线的二阶导数获得光伏组件等效阴影块的个数，并根据等效阴影块个数确定待辨识的故障参数；

步骤C、获得光伏组件I-V曲线仿真模型和光伏组件I-V曲线仿真模型的优化目标函数；

步骤D、利用粒子群优化算法对优化目标函数进行寻优，获得最优故障参数，并根据最优故障参数优化光伏组件I-V曲线仿真模型；

步骤E、在步骤D的寻优过程中保留在光伏组件I-V曲线仿真模型中出现的反偏电流、电压的单块电池片I-V曲线，即热斑电池片I-V曲线；

步骤F、根据优化后的光伏组件I-V曲线仿真模型和热斑电池片I-V曲线进行温度迭代计算，获得热斑电池片温度。

结合第一方面，进一步的，所述预处理包括插值处理和滤波处理。