[发明专利]基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法及装置

权利要求书

1.一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

基于光伏组件属性参数，提取光伏组件的双二极管等效电路模型参数；

基于模型参数与光伏组件的电气行为相结合，进行热平衡分析；

在每一个模拟步长起始，将组件初始温度更新为计算得到的组件温度，重新执行热平衡分析；

汇总所有模拟时段内得到的组件功率，求和得到光伏阵列输出特性，绘制I-V曲线图，判断最大功率点是否总是包含在区间范围内，如果是，逆变器型号与当前光伏阵列输出特性适配输出光伏阵列功率；如果否，重新选取逆变器型号，直至选取的逆变器与光伏阵列输出特性适配，输出光伏阵列功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法，其特征在于，所述双二极管等效电路模型参数具体为：

串联电阻R_s、并联电阻R_sh、光生电流I_ph、二极管理想因子n₁、n₂、二极管截止电流I_s1、I_s2。

3.根据权利要求1所述的一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法，其特征在于，所述热平衡分析具体为：对模拟时段内的每一个模拟步长执行下述操作：

1)组件输出功率的初始值设为额定功率f₀；根据总辐照值与光伏阵列支架的方位角、倾角、经纬度坐标，计算光伏组件倾斜面辐照值；

2)考虑多物理量的光伏组件热力学模型，计算组件温度；根据光伏电池双二极管等效模型参数，倾斜面辐照、组件温度，通过牛顿迭代法计算光伏组件的I-V特性曲线；

3)根据光伏逆变器的运行策略，获取约束条件；同时计算组串输出功率；

4)对每个光伏组件，根据I-V特性曲线，定位得到组件的输出功率值P_module；当P_module与组件输出功率的偏差＞5％时，将组件功率设定为P_module，并重新执行步骤1)，直到P_module与组件输出功率的偏差≤5％为止。

4.根据权利要求3所述的一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法，其特征在于，所述约束条件为：在一条组串上的光伏组件的电流相等；在逆变器的控制下，光伏组串达到当前环境下的最大功率输出点。

5.根据权利要求3所述的一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法，其特征在于，所述考虑多物理量的光伏组件热力学模型，计算组件温度为：获取组件倾斜面辐照、光伏组件的表面积、吸收系数、辐射系数、环境温度、光伏组件质量、光伏组件的比热、初始组件温度、模拟步长、空气热导率、光伏组件特征长度、当前组件温度，与组件温度的关系。

6.根据权利要求3所述的一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算方法，其特征在于，所述计算组串输出功率为：基于阵列的组件串联数、组串并联数，通过梯度下降的最优化求解光伏阵列的输出功率P，并同时得到组串电流I。

7.一种基于多物理量耦合的光伏阵列输出功率的计算装置，其特征在于，所述装置包括：

提取双二极管等效电路模型参数模块，用于基于光伏组件属性参数，提取光伏组件的双二极管等效电路模型参数；

热平衡分析模块，用于基于模型参数与光伏组件的电气行为相结合，进行热平衡分析；

更新组件温度模块，用于在每一个模拟步长起始，将组件初始温度更新为计算得到的组件温度，重新执行热平衡分析；

选型模块，用于汇总所有模拟时段内得到的组件功率，求和得到光伏阵列输出特性，绘制I-V曲线图，判断最大功率点是否总是包含在区间范围内，如果是，逆变器型号与当前光伏阵列输出特性适配输出光伏阵列功率；如果否，重新选取逆变器型号，直至选取的逆变器与光伏阵列输出特性适配，输出光伏阵列功率。