[发明专利]非均匀工况下的串-并联光伏阵列输出特性曲线建模方法

说明书

本发明公开了一种非均匀工况下的串‑并联光伏阵列输出特性曲线建模方法，通过对非标准工况下组件组件输出特性关键点参数的准确计算，以BEZIER曲线对非均匀工况下串‑并联光伏阵列输出特性进行拟合，所涉及的参数确定和BEZIER函数的拟合算法，均属于基本代数计算的范畴，无需耗时较长的数值求解方法和繁琐的优化计算方法，以串联支路的短路电流和并联支路的开路电压为基准，进行区间划分，结合串联支路电压和并联支路电流区间的简单操作，即可给出光伏阵列的输出特性曲线。本发明方法在非均匀工况下具有建模精度较高，仅需简单的代数计算，物理意义明确的特点。

技术领域

本发明属于光伏阵列输出特性曲线建模方法，具体涉及一种非均匀工况下的串-并联光伏阵列输出特性曲线建模方法，尤其适用于包含旁路和阻塞二极管的串-并联光伏阵列。

背景技术

将一定数量的光伏组件串联，再将若干串联支路并联起来构成的串-并联光伏阵列是当前太阳能发电的主要结构。当组成光伏阵列的各光伏组件承受的辐照度和温度不同，即非均匀工况下，各光伏组件的输出电流和电压存在一定差异，导致串联支路中的某一光伏组件产生反向击穿或在整个串联支路中产生反向电流，会使光伏组件因温升而产生“热斑”，造成永久性的损坏。为解决上述问题：通常在各光伏组件上并联一个旁路二极管的同时，在每条支路串联一个阻塞二极管。旁路二极管可以在本串联支路输出的电流超过某一组件的最大电流时，将该组件旁路，阻塞二极管则用以避免反向电流流过各串联支路。

在非均匀工况下，旁路二极管的存在会导致串联支路输出电流-电压曲线产生若干“台阶”(在某一电压范围内，电流变化较为平缓的曲线部分)，带有“台阶”的各支路经阻塞二极管并联为光伏阵列后，则会使光伏阵列输出电流-电压特性中包含更多的“台阶”，导致光伏阵列输出功率-电压特性具有多个局部最大功率点，“台阶”和最大功率点的数量最多可达到整个阵列所包含的光伏组件总数量，进一步提高了光伏阵列输出特性曲线建模的复杂度和难度。

建立工况不均匀情况下光伏阵列准确的输出特性是研究光伏发电技术的关键前提，可为光伏阵列最大功率准确跟踪提供参考和校验，也可为光伏电站的规划设计提供指导和依据，具有重要的理论和现实意义。

当前针对工况不均匀情况下光伏阵列的输出特性曲线建模方法存在着以下不足，比如对非标准工况下关键点参数计算存在一定偏差，输出特性曲线精度不高，需要耗时的数值计算或繁琐的智能优化算法求解参数，物理意义不明确容易混淆，不能直接确定局部最大功率点和位置和数量，无法直接给出全局最大功率点位置和数值等。

为此，本发明给出了一种非均匀工况下具有建模精度较高，仅需简单的代数计算，物理意义明确，且可以直接计算局部最大功率点和全局最大功率点的串-并联光伏阵列的建模方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的非均匀工况下的串-并联光伏阵列输出特性曲线建模方法解决了现有的串-并联光伏阵列输出特性曲线建模方法存在的误差较大、精度较低且建模过程复杂的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：非均匀工况下的串-并联光伏阵列输出特性曲线建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测试并计算各串-并联结构光伏阵列上的各光伏组件参数；

S2、基于各光伏组件参数，计算不同工况下各光伏组件的关键点数据；

S3、利用各光伏组件的关键点数据，基于Bezier函数确定不同工况下各光伏组件的Bezier输出特性曲线；

S4、基于各光伏组件的Bezier输出特性曲线，对光伏阵列中各串联支路上的相同工况的光伏组件进行分类，并确定对应的输出特性曲线；

S5、基于输出特性曲线，对各串联支路上的各种工况下的光伏组件的输出电流及电压进行区间划分；