[发明专利]基于I-V曲线的光伏组件热斑功率损耗计算方法

说明书

本发明公开了一种基于I‑V曲线的光伏组件热斑功率损耗计算方法，首先提取光伏组件I‑V输出特性曲线并读取组件的工作电流和工作电压，通过解析I‑V曲线计算出热斑电池反偏功率损耗；然后通过计算光伏组件光电转化效率并测试组串中光伏组件最大输出功率的最大值，计算出热斑电池光电转化功率损耗；两者相加即为热斑总功率损耗。本方法可准确计算光伏组件的热斑功率损耗，具有实时性、经济快捷、可适用于各种规模阵列等优点，且其计算结果可用于评估热斑的严重程度，提高光伏系统的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种功率损耗计算方法，特别是涉及一种基于I-V曲线的光伏组件热斑功率损耗计算方法，属于光伏组件技术领域。

背景技术

随着光伏产业的发展及光伏系统的长期投入运行，光伏组件的各种故障问题逐渐暴露出来。由于阴影遮挡、异物覆盖或电池缺陷引起各电池片之间功率失配而造成的热斑是最普遍的组件故障。热斑不仅会导致组件的功率损失，严重情况下会烧穿组件引发严重的火灾。为了减小热斑故障造成的危害，避免电池发热引起的火灾，需要定期对运行中的组件进行热斑检测及热斑严重性评估。

文献“Kim K A,Seo G S,Cho B H,et al.Photovoltaic hot-spot detectionfor solar panel substrings using AC parameter characterization”.《IEEETransactions on Power Electronics》,2016,31(2):1121—1130.(“基于交流参数特性的太阳能电池板光伏热斑检测”，《IEEE学报-电力电子期刊》，2016年第31卷第2期1121—1130页)给出一种通过测量光伏组件的交流阻抗来检测组件热斑的方法，但是该方法需要向组件注入交流电流，很难在组件串入组串中正常工作时在线检测。

文献“Experimental observations on hot-spots and derived acceptance/rejection criteria”，《Solor Energy》，2015,118:28—40.(“热斑的实验观测并提出接受/拒绝准则”，《Solor Energy》，2015年第118卷28页—40页)提出了通过功率损耗评估热斑严重程度的方法，但其功率损耗是通过组件工作电压相对于同一组串中无故障组件的工作电压的减小值来计算。该方法没有考虑工作电流变化对功率损耗的影响，计算值并不准确，而且限制于组串中需要有无故障组件。

中国专利“基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统及方法”(公布号：CN105720917A)中提到的通过红外图像处理来检测光伏组件热斑的方法，但对于大规模光伏阵列该方法耗时较长精度降低，且检测成本较高。

中国专利“一种光伏组件热斑温度计算方法”(公布号：CN106066916A)提出一种通过热仿真模型来估算热斑电池温度的方法，该方法中提到的热斑功率损耗计算没有包含光电转化功率损耗，且没有给出计算公式中参数的确定方式。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于I-V曲线的光伏组件热斑功率损耗计算方法，能够高效经济快捷的计算组件热斑的功率损耗，评估组件热斑的严重程度，提高光伏系统运行的安全性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于I-V曲线的光伏组件热斑功率损耗计算方法，该计算方法涉及的光伏组件为光伏组串中的一个，所述光伏组串由n个结构相同的光伏组件串联而成，每个光伏组件由三个结构相同的子串串联而成，每个子串包括n_cell个电池片和一个旁路二极管，n_cell个电池片串联后与旁路二极管并联，其中，n_cell为正整数；

所述基于I-V曲线的光伏组件热斑功率损耗计算方法包括以下步骤：

步骤1，计算热斑电池反偏功率损耗P_r，具体包括以下步骤：