[发明专利]一种光伏组件双二极管模型的参数简化及提取方法

摘要

本发明公开一种光伏组件双二极管模型的参数简化及提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据基尔霍夫电流定律得到理想的双二极管太阳能电池片等效电路的电流电压特性方程；2)由双二极管太阳能电池片的电流电压特性方程建立光伏组件双二极管模型；3)将光伏组件双二极管模型中的七参数简化为五参数得到最终的简化模型；4)通过厂商提供的组件电性能参数以及气象参数提取出简化模型中的五参数。采用本发明解决了目前光伏组件双二极管模型中由于参数过多使得模型求解困难，以及部分参数不能直接从厂商提供的组件铭牌参数中获得的问题。

主权项

1.一种光伏组件双二极管模型的参数简化及提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据基尔霍夫电流定律得到理想的双二极管太阳能电池片等效电路的电流电压特性方程；2)由双二极管太阳能电池片的电流电压特性方程建立光伏组件双二极管模型；3)将光伏组件双二极管模型中的七参数I_ph、I_o1、I_o2、n₁、n₂、R_s、R_p简化为五参数I_sc、V_oc、R_s、R_p、k得到最终的简化模型；其中，I_ph、I_o1、I_o2、n₁、n₂、R_s、R_p分别为光伏组件的光生电流、两个二极管的反向饱和电流、两个二极管的理想因子、等效串联电阻、等效并联电阻；I_sc、V_oc、k分别为光伏组件的短路电流、光伏组件的开路电压、简化模型的中间参数；4)通过厂商提供的组件电性能参数以及气象参数提取出简化模型中的五参数；所述步骤1)中，理想的双二极管太阳能电池片等效电路的电流电压特性方程为；其中：V_cell为太阳能电池片实时输出电压值，单位为V；I_cell为太阳能电池片实时输出电流值，单位为A；I_{ph_cell}为太阳能电池片的光生电流，单位为A；I_{o1_cell}、I_{o2_cell}分别为太阳能电池片等效电路中两个二极管的反向饱和电流，单位为A；q为电子电荷，n_{1_cell}和n_{2_cell}分别为太阳能电池片等效电路中两个二极管的理想因子；K为波尔兹曼常数，T为太阳能电池片温度，R_{s_cell}和R_{p_cell}分别为太阳能电池片等效串联和并联电阻；所述步骤2)中，建立光伏组件双二极管模型，包括如下步骤:(2‑1)由于光伏组件一般由多个太阳能电池片串联得到，则式(1)变成式(2)；其中：V为光伏组件实时输出电压值，单位为V；I为光伏组件实时输出电流值，单位为A；N_s为光伏组件中串联连接的太阳能电池片数量；N_p为光伏组件中并联连接的太阳能电池片数量；(2‑2)用I_ph替换N_pI_{ph_cell}；I_o1替换N_pI_{o1_cell}；I_o2替换N_pI_{o2_cell}；R_s替换N_sR_{s_cell}/N_p；R_p替换N_sR_{p_cell}/N_p；n₁替换N_sn_{1_cell}；n₂替换N_sn_{2_cell}，得到光伏组件双二极管模型，如式(3)；所述步骤3)中，将上述光伏组件双二极管模型中的七参数简化为五参数，包括如下步骤：(3‑1)通常，光伏组件串联电阻远小于其并联电阻阻值，则光伏组件的光生电流I_ph可由光伏组件的短路电流I_sc近似；为了保持饱和电流方程的一致，从而设置反向饱和电流相等，即I_o1＝I_o2＝I_o；另外作以下简化，令2n₁＝n₂＝n，则式(3)变为式(4)；(3‑2)开路电压点(V_oc,0)代入式(4)得到式(5)；将q/(nKT)一项单独提取出，式(5)变为(6)；将式(6)代入式(4)，消去q/(nKT)，可得式(7)；(3‑3)定义参数k如式(8)，将参数k代入式(7)变为式(9)；由于I_o值极小，故式(9)中‑9/4I_o项可忽略，式(9)变为式(10)；式(8)变换后替换(10)中I_o得到式(11)；(3‑4)根据I_o值极小可得到式(8)等式左边的值远大于1，因此可用(k+1/2)²代替[(k+1/2)²‑9/4]；式(12)为最终的光伏组件双二极管简化模型。