[发明专利]光伏发电传输最大功率储能优化建模方法

权利要求书

1.一种光伏发电传输最大功率储能优化建模方法，其特征是：包括系列步骤：

(1)建立光伏单串阵列的数学模型：

假设一个单串光伏阵列由N_s1个无阴影遮挡的光伏电池和N_s2个有阴影遮挡的光伏电池串联组成，I_sc1和I_sc2分别为无阴影和有阴影时光伏电池的短路电流；为了防止热斑效应，每一个光伏电池都要并联旁路二极管；当阵列输出电流I>I_sc2时，大于I_sc2的电流从有阴影的光伏电池并联的旁路二极管流过，此时只有无阴影的光伏电池对外输出功率，有阴影的光伏电池及其旁路二极管都成为消耗功率的负载，这时的伏安特性为无阴影电池的伏安特性；当I≤I_sc2时，对应的旁路二极管形成反向偏压，这时的伏安特性为有阴影电池的伏安特性，有阴影的光伏电池处于最大功率点；基于以上分析，单串阵列的数学模型可以由如下的分段函数表示：

$I=\left\{\begin{array}{cc}{I}_{sc1}\left\{1-C_1\[\exp \left(V/C_2{N}_{s1}{V}_{oc1}\right)-1\]\right\},& I_{sc2}\≤I\≤I_{sc1}\\ I_{sc2}\left\{1-C_1\[\exp \left(V/C_2{N}_{s2}{V}_{oc2}\right)-1\]\right\},& 0\≤I\≤I_{sc2}\end{array}\right.---\left(13\right);$

其中：

C₁＝(1-I_m/I_sc)exp(-V_m/C₂V_oc) (3)

C₂＝(V_m/V_oc-1)[ln(1-I_m/I_sc)]^-1(4)

I：单串阵列输出电流；

I_sc1：单串阵列中无阴影遮挡子串的短路电流；

C₁：见式(3)；

V：单串阵列输出电压；

C₂：见式(4)；

N_s1个单串阵列中无阴影遮挡的光伏电池数量；

V_oc1：单串阵列中无阴影遮挡子串的开路电压；

I_sc2：单串阵列中有阴影遮挡子串的短路电流；

N_s2个单串阵列中有阴影遮挡的光伏电池数量；

V_oc2：单串阵列中有阴影遮挡子串的开路电压；

I_m：光伏电池最大功率点电流；

I_sc：光伏电池短路电流；

V_m：光伏电池最大功率点电压；

V_oc：光伏电池开路电压；

V_m：光伏电池最大功率点电压；

V_oc：光伏电池开路电压；

(2)局部阴影条件下光伏阵列的数学模型：

局部阴影条件下的光伏阵列是由若干块遮挡模式不相同的子阵列并联组成，每一块子阵列都是由若干条遮挡模式相同的单串阵列并联组成，每一条单串阵列都是由若干种光照强度不同的子串串联组成；基于这种结构，光伏阵列的输出电流为各个支路电流之和，光伏阵列的输出电压因并联通常取各支路电压的最大值，而且每条支路需要接一个阻塞二极管，防止电压较小的支路有逆向电流流过；综上所述，得出任意阴影情况下光伏阵列的输出特性如下：

$\begin{array}{c}{I}_a=\underset{x=1}{\overset{N_p}{\Σ}}{I}_x\\ V_a=\max \left\{V_x\right\}\end{array}---\left(14\right)$

其中，N_p为光伏阵列并联的电池串数，I_x和V_x分别为式(13)所求的单串阵列的输出电流和电压；I_a：光伏阵列输出电流；V_a：光伏阵列输出电压；式(14)即为局部阴影条件下光伏阵列的数学模型。