[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于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，其特征在于，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：步骤1.1，通过组件优化器上读取光伏组件的工作电流I_m及工作电压U_m；步骤1.2，通过带有I‑V扫描功能的组件优化器提取光伏组件的I‑V输出特性曲线；步骤1.3，解析步骤1.2中获取的I‑V输出特性曲线，并作出如下判断：若曲线上无台阶，则光伏组件无热斑，无需进行热斑电池反偏功率损耗P_r计算；若曲线上有一个台阶，则光伏组件有一个子串有热斑，将该台阶记为台阶1，该子串的热斑电池反偏功率损耗记为P_r1，并进入步骤1.4；若曲线上有两个台阶，则光伏组件有两个子串有热斑，将两个台阶分别记为台阶2和台阶3，两个子串的热斑电池反偏功率损耗分别记为为P_r2和P_r3，并进入步骤1.5；步骤1.4，从光伏组件I‑V输出特性曲线上解析出光伏组件开路电压U_oc、台阶1区间两个端点处的电压值U₁₁、U₁₂和台阶1区间两个端点处的电流值I₁₁、I₁₂，其中U₁₁＞U₁₂；若I_m＜I₁₁,P_r1＝0；若I₁₁≤I_m＜I₁₂,P_r1＝(U₁₁‑U_m)×I_m；若I_m≥I₁₂，步骤1.5，从光伏组件I‑V输出特性曲线上解析出光伏组件开路电压U_oc、台阶2区间两个端点处的电压值U₂₁、U₂₂和台阶2区间两个端点处的电流值I₂₁、I₂₂，台阶3区间两个端点处的电压值U₃₁、U₃₂和台阶3区间两个端点处的电流值I₃₁、I₃₂，其中U₂₁＞U₂₂＞U₃₁＞U₃₂；若I_m＜I₂₁,P_r2＝0、P_r3＝0；若I₂₁≤I_m＜I₂₂,P_r2＝(U₂₁‑U_m)×I_m、P_r3＝0；若I₂₂≤I_m＜I₃₁,P_r3＝0；若I₃₁≤I_m＜I₃₂，P_r3＝(U₃₁‑U_m)×I_m；若I_m≥I₃₂,步骤2，计算热斑电池光电转化功率损耗P_sun，具体包括以下步骤：步骤2.1，从光伏组件铭牌上读取额定最大输出功率P_m，测量光伏组件电池片规格；记电池片长度为a，电池片宽度为b，计算光伏组件光电转化效率η，其计算式为：步骤2.2，通过组件优化器上读取光伏组串中n个光伏组件的实际最大输出功率并进行比较，取其中的最大值记为光伏组件参考最大输出功率则热斑电池光电转化功率损耗P_sun的计算式如下：步骤3，计算光伏组件热斑总功率损耗P_hot；若光伏组件I‑V输出特性曲线无台阶，光伏组件热斑总功率损耗P_hot＝P_sun；若光伏组件I‑V输出特性曲线有一个台阶，则光伏组件有一个子串有热斑，将该子串的热斑总功率损耗记为P_hot1，光伏组件热斑总功率损耗P_hot＝P_hot1，其中，P_hot1＝P_r1+P_sun；若光伏组件I‑V输出特性曲线有两个台阶，则光伏组件有两个子串有热斑，将两个子串热斑总功率损耗分别记为P_hot2、P_hot3，则光伏组件热斑总功率损耗P_hot＝P_hot2+P_hot3，其中，P_hot2＝P_r2+P_sun，P_hot3＝P_r3+P_sun。