[发明专利]一种光伏板热斑模拟方法及数学模型

说明书

本发明公开了一种光伏板热斑模拟方法及数学模型。该方法包括：搭建实物光伏板模型，实物光伏板由若干个光伏板单元组成，实物光伏板与数字万用表、电流源、滑动变阻器串联；正常状态下光伏板的等效模型包括电流源，分别与电流源并联的二极管D和并联电阻R_sh，以及与电流源串联的串联电阻R_s和滑动变阻器电阻R；遮挡后的光伏板的等效模型包括电流源与串联电阻R_s组成的串联支路，分别与串联支路并联的二极管D和并联电阻R_sh；热斑的模拟：通过温度的变化量来衡量电流的大小，以实现热斑的模拟。利用本发明的方法和模型，可以快速模拟不同发热状态的热斑形成，从而实现故障光伏板的自动检测和后续人工或自动光伏板清洗。

技术领域

本发明涉及一种往单晶硅柔性光伏板注入不同的电流，模拟不同光照强度下光伏板输出电流，通过分析光伏板表面温度与输出电流之间的关系，模拟热斑的形成，并构建光伏板热斑发热量与光伏板的输出电流的数学公式。

背景技术

2015年12月DJI大疆创新、美国菲力尔公司(FLIR)合作推出世界首款无人机机载热成像相机，利用该热成像航拍相机，能低空飞行，十分快速地从上万张太阳能电池模块轻而依据的检测到热斑，从而快速发现太阳能电池的故障。2016年3月金鸿泰进行了试验，在内蒙古对40MW光伏电站进行了智能巡检，与以往不同的是，它不仅拥有从前的技术，而且搭配了更高的人工智能，是以“智能无人机+人工智能”为核心理念打造出来的最新一款无人机。

在2005年，就针对太阳能光伏阵列电池提出了一种方案，这种方案的前提是红外图像分析，能进行工作状态分析和自我识别，同时采用信息融合与模糊推理的方法，能自动识别光伏阵列中太阳能电池的工作状态。2010-2014年天津大学主要采用异物遮挡常规单晶硅和多晶硅具有一定厚度的光伏板表面实现热斑模拟，并通过每个光伏模块的电压和电流传感器实现故障的检测和定位，对于光伏阵列采用串并联、SC-SP、SN-TCT传感器嵌入模式构建了完整的故障诊断与定位系统，结合数据融合理论、DS证据理论、管理学中的群体决策理论，模糊理论实现故障的快速诊断与定位。2012年华北电力大学采用与天津大学同样的电压电流测量法结合数据融合理论实现光伏板的热斑故障检测。同年，在2012年，天津大学分析了光伏建筑一体化形式的比较及其对城市热环境的影响。2013年电子科技大学针对光伏板的排列模式进行分析和研究，并通过电压电流测量法以及热斑故障模拟实现阵列的定位。对于重庆大学来说，在2015年，针对自身研究，根据脉冲神经元自身对时序信息的处理能力，提出了可扩展脉冲神经网络模型，这一种神经网络模型是起源于序列编码的，并用这种模型在光伏组件工作时进行热斑故障检测。同样在2015年，长沙理工大学研究分析了热斑现象的内在原理，分析了两个重要的电气参数：电池片并联电阻和暗电流，分析了热斑现象造成旁路二极管导通的具体过程以及在过程中太阳能电池从正偏到反偏的一个现象。另外值得一提的是，在2015年，北京交通大学采用Matlab/Simulink模拟了热斑状态，并实现了对电气参数的检测。2016年中国科技大学分析了光伏板和集热器的热斑效应的理论模型。

发明内容

针对现有技术中故障光伏板的热斑故障检测难题，本发明提供一种光伏板热斑模拟方法及数学模型。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种光伏板热斑模拟方法，包括：

搭建实物光伏板模型：所述实物光伏板由若干个光伏板单元组成，所述实物光伏板与数字万用表、电流源、滑动变阻器串联；

根据实物模型搭建正常状态下光伏板的等效模型：所述正常状态下光伏板的等效模型包括电流源，分别与电流源并联的二极管D和并联电阻R_sh，以及与电流源串联的串联电阻R_s和滑动变阻器电阻R；