局部阴影条件下光伏组件的输出特性研究

为研究局部阴影对光伏组件输出特性的影响,本文以320 W单晶硅光伏组件为研究对象,利用软件模拟方法研究组件在不同遮挡比例和不同遮挡方式下的输出特性,并通过现场实验对模拟结论进行验证。研究结果表明,光伏组件内任意一块电池片的遮挡均会导致整个组件输出功率衰减,当电池片被遮挡面积大于50%时,组件输出功率降低1/3;组件中处于同一旁路二级管内的电池片被遮挡时,不论被遮挡的电池片数量是多少,均会导致约29%的组件功率衰减;组件被局部阴影纵向贯穿遮挡时的输出功率比横向贯穿遮挡时提高约216 W。     

局部阴影遮挡下大尺寸光伏组件的输出特性研究

以太阳电池尺寸为210 mm×105 mm、电路结构为并串结构的大尺寸光伏组件为例，首先分析单片太阳电池不同阴影遮挡比例时的情况，然后分析光伏组件6种不同阴影遮挡比例和18种典型阴影遮挡位置和形状对大尺寸光伏组件输出特性的影响。结果表明：随着单片太阳电池阴影遮挡比例不断增大，二极管始终未导通，但光伏组件的最大功率逐渐降低，最后降至初始功率的2/3；阴影遮挡比例对采用并串电路结构的大尺寸光伏组件的I-V特性的影响是非线性的。对于整块光伏组件而言，阴影遮挡比例越大，光伏组件的最大功率越小；在同一阴影遮挡比例下，集中阴影遮挡对光伏组件最大功率损失的影响更大。     

阴影遮挡下光伏组件横竖向放置对发电量的影响

为了提高阴影遮挡时光伏组件的发电量,针对横、竖向放置时光伏组件相互遮挡产生的功率损失,建立了光伏组件在阴影遮挡情况下的数学模型,考虑了光伏组件并联旁路二极管的影响,仿真模拟了阴影遮挡下横、竖向放置时光伏组件的输出特性,进而以某地100kW光伏阵列为例,计算了光伏组件在不同摆放方式、不同倾角与间距下的辐射量、年发电量、阴影损失及年平均效率,为光伏电站的初步设计提供了一定的参考价值。     

基于S-V特性分析的晶硅光伏组件阴影遮障诊断

针对广泛使用的晶硅光伏组件,通过Simulink建立太阳电池双二极管精确仿真模型,对实际应用中最常见的光伏组件阴影遮挡故障进行多种工况的仿真验证。根据I-V曲线拐点、台阶、曲线下积分面积（S）下降的特征,提出一种基于S-V曲线特性的光伏组件阴影遮挡故障的在线诊断方法。该方法建立S-V曲线,根据S-V曲线分叉点位置可判断光伏组件遮挡情况,通过整体积分面积进而判断遮挡比例。对温度、辐照度进行折算,使该方法在全工况下适用。结合光伏组件功率优化器验证该诊断方法有较高的准确率,并且可准确地判断阴影遮挡面积,具有很高的实际应用价值。     

局部阴影下光伏组件建模及输出特性研究

分析光伏组件的数学模型,针对遮挡情况的复杂性,提出一种可模拟大部分遮挡情况下光伏组件输出特性的方法,与传统建模方法相比,该模型可对光照强度、温度、遮挡面积等参数进行调节,能较为准确地反映不同光照、温度以及阴影条件下的光伏组件的输出特性,并分析不同旁路二极管结构的组件在遮挡情况下的功率损失问题。仿真和实验结果表明:在局部阴影条件下,非交错组件中6个旁路二极管的组件可最有效地输出功率,其研究结果可为光伏系统设计提供一定的参考。     

遮挡状态下光伏组件多峰输出特性的参数计算与分析

基于太阳电池正反向输出特性,建立光伏组件输出特性模型,针对遮挡状态下的多峰输出特性,提出一种模型参数计算方法,研究不同遮挡状态对I-V特性曲线和模型参数的影响作用。通过仿真和实验,分析组件中各单元所受遮挡光强和电池片遮挡数量的变化对模型参数的影响规律。研究结果表明：模型参数计算结果和基于模型参数获得的I-V特性曲线,有较高精度;所建立的组件输出特性模型和参数计算方法,对于实现光伏组件和组串的故障诊断,具有良好的工程应用前景。     

基于PVsyst的太阳能光伏电池电气特性的仿真研究

在不同辐照强度和光伏电池温度、有无旁路二极管条件下,利用光伏软件PVsyst对多晶硅光伏电池组件及其单体电池的反向特性进行了研究,对不同旁路二极管数量、局部电池不同阴影率条件下的光伏组件输出特性进行了仿真。基于辐照强度、电池温度、旁路二极管对光伏组件及其电池反向特性的影响,对旁路二极管和局部电池阴影率对光伏组件发电性能的影响进行了分析。研究结果表明:当光伏电池加反向恒定电压时,随辐照强度、电池温度升高,流过电池的电流逐渐升高;当无旁路二极管的光伏组件加反向电压时,随反向电压升高,电流升高缓慢,当带旁路二极管的光伏组件加反向电压时,旁路二极管导通,电流急剧升高;当光伏组件局部电池被遮挡时随旁路二极管数量增加,光伏组件功率损失逐渐减小,当光伏组件无旁路二极管时随光伏组件局部电池阴影率升高,光伏组件输出功率持续下降。     

阴影遮挡下的光伏组件特性分析

在阴影遮挡情况下,光伏组件的输出特性及最大功率点电压根据遮挡的情况不同而不同,因此对输出特性和最大功率点电压随遮挡情况变化的关系的研究具有重大意义。本文首先分析了实际光伏电站的常见分布方式的输出特性,通过仿真分析得出在遮挡情况下电池板输出特性与遮挡组串和光照强度变化的关系。根据此关系在遮挡情况下将更好的定位最大功率点电压,从而输出最大功率。     

光伏组件与阵列遮挡阴影下的输出特性仿真分析

首先,利用PVsyst模拟了电池板遮挡面积、配置的二极管数目及不同遮挡位置下组件的输出特性,提出了提高光伏组件输出功率的方法;其次,结合长沙某菜市场拟建的光伏电站,利用PVsyst仿真了配置不同的二极管数量及两种布置方式下光伏阵列的输出特性,比较冬至日某个时刻间距阴影遮挡和近处阴影遮挡两种情况下阵列的输出特性。结果表明,对于只有间距阴影遮挡的光伏阵列配置二极管的数量和采用的布置方式对结果的影响非常小;当阵列有严重的近处阴影遮挡时,适当提高配置的二极管数量,PR提高2.3%;竖向布置方式高楼遮挡阴影损失率约为横向布置的1.6倍。     

一种阴影情况下光伏组件输出特性的计算方法

提出了一种计算阴影遮挡情况下组件输出特性的方法。该方法首先根据流经组件的电流对被遮挡电池及其所在电池串的输出特性进行分析,在此基础上对旁路二极管的伏安特性进行理论分析,进而判定旁路二极管导通状态,从而计算出光伏组件在阴影遮挡情况下的多峰特性。经试验验证,此种方法可精确地模拟复杂遮挡情况下光伏组件的输出特性,对于各种阴影遮挡情况下的峰值点的最大误差在3%以内。该方法较传统的失配情况下基于一个电池单元并联一个保护旁路二极管的计算方法更符合实际,具有较强的实用价值。     

考虑多点局部阴影的光伏阵列建模及复合型最大功率跟踪算法研究

构成光伏组件的每个光伏电池在运行中由于制造、遮挡等因素的影响,其输出会有差异。当若干个光伏电池受到不同程度阴影遮挡导致其输出与正常电池有较大差异的时候,组件输出的P-U曲线会出现多峰情况,针对单峰的传统最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)策略很可能失效,从而陷入局部最优值。为解决该问题,推导了多点局部阴影下的光伏阵列数学模型,该模型能够理想描述任意阴影情况下的阵列输出特性曲线。基于此模型,提出了结合全局扫描法、电导增量法,以及快速逼近公式的复合型MPPT算法,并进行了仿真验证。仿真结果表明:相比于传统算法,算法在光伏组件受到遮挡时不会陷入局部最优;同时,相比于全局搜索法,该算法寻优效率更高。     

局部阴影条件下光伏阵列输出特性仿真分析

就局部阴影条件对太阳能光伏电池阵列输出特性的影响规律与程度,建立了局部阴影条件下光伏组件、光伏阵列的数学模型,采用Matlab/Simulink模块做了不同阴影条件下的对比仿真分析。结果表明,局部阴影对光伏阵列输出特性的影响因阴影的数量、分布及光照强度的不同而有所差异。     

图像处理在光伏局部阴影中的应用

以局部阴影条件下的光伏组件为研究对象,通过对光伏组件不同位置进行遮挡的实验,得到不同阴影条件下的阴影面积,并对所得数据进行对比分析。利用图像增强、边缘检测等图像处理技术来识别阴影区,其中由于光伏板上表面条纹的影响,采用中值滤波去噪,且通过连通区域法计算出光伏板上阴影面积和百分比。实验结果表明在实验空间d_1=65 cm,d_2=150 cm内,边缘检测法可准确分割阴影,快速准确地计算出阴影面积,不会因膨胀使得阴影面积增大,致使数据不准确。精确的阴影面积更有利于研究光伏的输出特性,降低光伏阵列最大功率点追踪的难度。     

基于直线方程求解与波峰区间划分的串联光伏组件多峰MPPT方法

针对阴影遮挡状态串联光伏组件P-U曲线多峰问题,在等效模型基础上引入Lambert W函数进行推导,给出一种基于直线方程求解过零电压值的单峰MPPT算法;同时对不同遮挡状态下串联光伏组件的波峰数量及分布规律进行研究,获得一种波峰区间的划分方法;进而将两者结合,提出一种串联光伏组件多峰MPPT算法。通过建模仿真和搭建实验平台,针对不同材质的单块光伏组件进行光照条件变化仿真实验和误差分析;针对串联光伏组件(组串)进行不同遮挡状态实验验证和误差分析。结果表明,该方法能快速准确地计算出组件单峰或组串多峰的最大功率点,具有良好的工程应用前景。     

局部阴影条件下光伏阵列的动态建模

针对静态阴影下光伏阵列模型输出特性与实际运行输出特性偏差较大的问题,建立基于动态阴影的光伏阵列模型。首先对由带旁路二极管光伏组件组成的光伏阵列进行配置结构优化;然后根据局部阴影下光伏阵列的光照强度及温度随时间正态分布的特性,利用变步长Guass-Legendre积分算法,得到光照强度及温度动态分布的值,通过此动态值实时调节光伏阵列优化模型的输出状态,解决静态阴影下光伏阵列模型难以满足实时输出要求的问题。仿真结果表明:该模型适用于不同阴影条件、不同功率等级要求的应用场合。与静态阴影下光伏阵列的输出特性相比,光伏阵列动态模型的输出特性更加接近于无阴影条件下光伏阵列的输出。     

基于并联光伏组件外特性的最大功率点跟踪方法

当阴影条件变化时,并联光伏组件的全局最大功率点(MPP)会随之改变.为了实现太阳能发电最大化,要求最大功率点跟踪(MPPT)方法始终能实时而准确地锁定住并联光伏组件的全局MPP.不同阴影条件下并联光伏组件会呈现不同的外特性特征,如多阶梯的电流电压特性以及多峰值的功率电压特性.基于此现象,该文提出一种基于并联光伏组件外特...     

基于S-Function Builder的光伏阵列仿真模型

基于MATLAB/Simulink中的S-Function Builder模块,所建立的光伏组件仿真模型利用C语言将简化的光伏组件数学模型编程,再与其他Simulink模块连接成电路以仿真电路性能。该仿真模型输出结果与户外实测光伏组件电流电压特性曲线比较结果显示出了良好的一致性,最大功率点处误差最大约为1.8%,可满足科研精度的要求。特别是该光伏组件仿真模型还可在Simulink中串联为光伏阵列,并对局部阴影下光伏阵列输出特性进行较好的仿真。     

局部阴影下光伏组件的Matlab/Simulink仿真模拟与特性分析

针对局部阴影遮挡条件对光伏组件输出特性的影响进行仿真分析。建立改进的双二极管太阳电池数学模型,模型中二极管D2的反向饱和电流I02采用电池材料自身性能参数进行计算,模型除二极管的理想因子n1、n2是经验值,无需估计任何值。仿真模型以建立的双二极管太阳电池数学模型为基础,通过Matlab/Simulink对双二极管太阳电池进行建模。以双二极管太阳电池模型为基础,建立适用于局部阴影下光伏组件的电气模型,从而避免构建光伏组件过程中繁杂的数学建模工作。利用该模型对不同局部阴影条件下的太阳电池和光伏组件进行仿真模拟,并对仿真数据进行对比分析。分析结果表明,局部阴影的数量和分布均匀性不同,对光伏组件输出特性的影响也有所不同。     

阴影遮蔽条件下光伏发电效率的增大方法

受阴影遮蔽影响,光伏阵列输出功率下降,功率曲线呈现多峰值,使传统的最大功率点(MPPT)算法失效陷入局部极值点。基于光伏电池的等效电路模型,在正常和有阴影遮蔽情况下对光伏组件串并联输出特性进行仿真,分析功率曲线上局部极值点的产生原因及变化规律。针对阴影遮蔽对光伏发电效率的影响,提出建立微型光伏发电系统,采用光伏组件间解耦的方法,跟踪每个光伏组件的最大功率点,使光伏发电效率达到最优。试验结果验证了该方法的可行性,为今后光伏电站的建设提供了指导。     

局部阴影遮挡的太阳电池组件输出特性实验研究

结合太阳电池双二极管与雪崩击穿效应数学模型,设计太阳电池组件遮挡实验,并对组件性能进行实际测试。分别在有、无旁通二极管两种情况下,分析比较单片太阳电池小比例(1%～10%)、大比例(10%～100%)遮挡及多片电池阴影遮挡的太阳电池组件输出的I-V及P-V特性曲线。结果表明,有、无旁通二极管情况下,组件单片电池被遮挡1%～10%,整个组件输出功率下降比例均不超过2%,同一串电池片之间可允许存在小的功率差异或表面辐照强度差异(<5%)。同组件无旁通二极管多个电池遮挡实验显示,电池出现热斑效应时会被反向击穿,实验组件击穿电压约15V,为避免热斑损害,组件中应对少于15/0.6=25片串联电池并联一个旁通二极管。