光伏组件热斑案例失效分析与影响因素研究

通过调研实际运行光伏电站中光伏组件热斑失效数据,定义典型热斑类别,分析电池间显著温差、电池串失效、玻璃与电池碎裂等不同热斑类型的产生原因与机理。在此基础上选择不同漏电流与缺陷类型的太阳电池,封装成特定组件,实验测试并分析电池漏电流随温度的变化趋势,以及漏电流分布与电池热斑温度的相关性。并设计光伏系统模拟太阳电池失配情况,进行热斑试验,验证热斑对组件电性能输出的影响,并分析最严重热斑产生条件。     

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。     

光伏组件寿命衰退建模与寿命预测高斯随机过程回归方法研究

服役中光伏组件受到内部老化及外界环境影响,组件寿命衰减过程呈高度的非线性、随机性。针对光伏组件衰退机理及其过程,分析光伏组件衰退过程、衰退因子及其对光伏组串电池组件特性的影响,提出基于指数衰减的太阳电池衰退电路模型,并利用退化模型定量分析衰退因子对寿命预测指标输出功率的影响;进而,选取等效串联电阻和输出功率作为光伏组件寿命预测指标,提出综合输出功率和等效串联电阻的联合高斯随机过程寿命预测方法,并分析核函数和数据特性对寿命预测的影响。仿真与实例验证表明：所提寿命预测模型具有精度高、鲁棒性强的优点。     

常规太阳电池聚光特性实验

为进一步开发常规电池的聚光光伏系统,采用光强大范围可调的恒光强单脉冲太阳电池测试系统,对室温下聚光强度为1～10kW／m~2和恒定光强下15～110℃条件下常规太阳电池的特性进行了试验测试。结果表明,室温下常规太阳电池的最佳工作点电压V_m和光功率放大系数a随入射光强增加呈现先增后降的趋势,并且串联电阻小的电池下降速度慢,串联电阻大的电池下降速度快；温度对晶体硅太阳电池的工作电压和输出功率相当敏感；在严格控制太阳电池工作温度的条件下,串联电阻小的电池在较宽的聚光范围内可以获得良好的使用效果。     

数控匹配器

给出了一种太阳电池输出电压与输出电流、功率关系的数学模型，导出了最大功率点电压表达式。输出电压经模数转换后，通过数字实时控制，可使太阳电池输出功率达到当时日照条件下的最大值。     

临近空间太阳电池模型修正与发电量预测研究

由于在飞行过程中,温度、辐照度和倾角变化都会对临近空间飞行器上太阳电池的输出功率及效率产生影响,该文利用太阳光模拟器及薄型晶体硅太阳电池,进行多组测量实验,得到在不同温度、辐照度和倾角条件下,太阳电池的短路电流、开路电压等参数,并通过与模型仿真结果进行对比,对已有太阳电池电模型进行修正,得到更接近真实飞行工况的临近空间飞行器用薄型晶体硅太阳电池的模型。最后,基于修正后的模型通过仿真对太阳电池阵列在临近空间的全天发电功率变化趋势进行预测,可为临近空间飞行器用太阳电池阵列设计与功率预测提供重要参考。     

背面点接触高效太阳电池的背电场与串联电阻

背面点接触结构提高了硅太阳电池的转换效率，开路电压Ｖｏｃ和短路电流密度Ｊｓｃ。针对背面点接触的电池结构，建立了倒棱台单元的模型，通过对背电场与体串障碍电阻分析，提出了体串联电阻的计算方法，给出背面点接触面积和间距的优化设计条件。     

硅太阳电池电源

一、硅太阳电池电源结构硅太阳电池电源的典型电路如图1所示。它一般由硅太阳电池方阵、蓄电池组和配电箱等部分组成。配电箱内装有直流电流表和直流电压表,分别用来测量短路电流、开路电压、充电和负载的电流与电压,以监视太阳电池方阵工作是否正常。在配电箱内还装有防反充二极管,可防止在光弱或无光照时,蓄电池通过太阳电池方阵放电。有些硅太阳电池电源还装有防过充电路、稳压电路、向日自动跟踪器、聚光器等装置。太阳电池方阵有平板式和聚光式两种。电池方阵根据用电负载对电压和功率的要求,用一定数量的单体太阳电池串、并联组装而成。平板武方阵只需将单     

CdS/CdTe异质结太阳电池串联电阻的理论研究

串联电阻是太阳电池中一个附加的功率损耗．对太阳电池的转换效率、填充因子输出性能等均有较大影响，尽可能的减小串联电阻是提高太阳电池效率和性能所要求的。该文从理论上分析了太阳电池中串联电阻形成的各种因素，特别是对电池TCO层的薄层横向电阻做了较为详尽的理论分析，导出了TCO层薄层横向电阻的理论计算公式，并讨论了减小串联电阻的途径。并将计算值与实验结果进行了比较，两者符合较好。     

硅太阳电池降温保效的方法分析

太阳电池工作时,温度是影响电池转换效率的重要因素之一。硅太阳电池温度特性决定着当温度升高时,电池输出功率降低:电池温度每升高1 K,功率输出减少0.4%~0.5%,效率同比下降0.08%~0.1%。本文以硅太阳电池组件为例,按照导出热量方式的不同,将硅太阳电池冷却分为空气冷却、水冷却、制冷工质冷却、混合冷却等四种方式。着重介绍了几种国内外硅太阳电池的冷却技术、方法的研究成果,说明各种方法、技术的工作原理,并加以对比,得出结论:分频冷却技术从原理上讲冷却效果较好。文末展望了未来几种新型冷却技术。     

Control strategies for a photovoltaic--Energy storage hybrid system

受光照,温度等自然条件影响,光伏电源输出有功功率具有较大的波动性.因此,本身既非恒压源又非恒流源的光伏电源并网运行时会产生一系列问题,如对电网冲击性大,需增加旋转备用容量,难以参与电网调度等.利用电池储能系统来控制有功功率输出,可以使平滑光伏电源功率波动成为可能.研究了光储联合发电系统的运行模式,提出了适用于光储联合发电系统的拓扑结构和控制策略,并对储能用功率转换系统(PCS)进行了分析和设计,最后基于某光伏电站的实际历史运行数据,对所提出的方案进行仿真研究,仿真结果验证了光储联合发电系统控制策略的有效性和可行性,为光储联合运行示范工程提供了一定的理论依据和有力借鉴.     

不平衡电网电压下T型三电平光伏并网逆变器的有限集模型预测控制

为实现电网电压不平衡时对T型三电平光伏并网系统输出功率和电流质量的控制,以达到入网功率平稳或电流正弦为控制目标,结合光伏阵列输出功率前馈,在两相静止坐标系下提出一种直流母线电压外环PI控制、并网电流内环有限集模型预测控制的控制策略,并在电压外环中引入2倍频陷波器以获得平滑的入网功率参考值。仿真结果表明:当电网电压不对称时,采用所提控制策略能够实现对入网有功、无功功率2倍频脉动及负序电流的分别抑制或协调控制,且并网电流谐波畸变小、入网电能质量高,同时实现T型三电平逆变器的中点电位平衡。     

Reconfiguration solution for shaded PV panels using switching control

This paper applies a new dynamical electrical array reconfiguration strategy on photovoltaic (PV) panels arrangement based on the connection of all PV panels on two parallel groups to reach the 24 V requested by the considered load and providing a maximum output current by connecting in series the two groups. If one of the PV panels or more are shaded, dusty or faulty the connection of the others in the same group will be automatically modified to maintain the requested load output voltage. This dynamical reconfiguration allows also limiting the lost power, due to the incriminate panel, by switching off this panels and reconfiguration the topology. As a result, a real time adaptation of a switch matrix allows a self-ability to maintain a constant load voltage. Moreover, a minimum number of PV panels are switched off by isolating the effect of unhealthy panels. In addition, the proposed solution can also be applied for identifying and locating the shaded, dusty and faulty panel. Experimental setup has been built and the results validate the proposed method.     

光伏发电系统的超导储能设计

超导储能(SMES)具有非常快速的功率调节能力和灵活的四象限运行能力,可完成调节电力系统功率因数、补偿电压跌落等功能。文章针对光伏发电系统的特殊运行方式,提出了利用光伏出力与本地负荷需求的差值作为SMES控制器的功率控制信号策略。在PSCAD/EMTDC仿真平台建立了超导储能系统模型,并对其在光伏发电系统的中的运行控制方式进行研究。研究结果表明,超导储能与光伏系统配合可以很好地解决光伏发电功率易受环境影响、不可调节、难于满足负荷需求的问题,对由负荷变化引起的母线电压波动和故障引起的母线电压跌落具有良好的补偿作用。     

分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制

提出一种计及分布式光伏发电系统源端输出功率波动特征的改进虚拟同步发电机(IVSG)控制策略。对单台虚拟同步发电机功率平衡方程特征值进行分析,明确了光伏电源的基本运行特性,确定了光伏电源稳定运行区域。在传统虚拟同步发电机(VSG)的基础之上进一步采用了直流电压稳定控制技术,提出改进的虚拟同步发电机控制策略。当光伏电源输出功率低于负载需求时起到抑制直流母线电压跌落、维持直流电压稳定的作用,实现按照负荷或并网功率需求进行功率匹配的目的。仿真与实验结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

单相光伏并网逆变器控制策略的比较研究

采用单相两级式光伏并网拓扑结构,针对传统双闭环控制策略,在光伏电池输人功率发生骤变时,响应滞后,系统稳定性较差的缺点,采用带有输入功率前馈的双闭环控制策略,并对其进行详细地分析。通过上述的分析,基于MATLAB平台,分别就两种策略搭建了光伏并网系统的仿真模型。仿真结果表明,当输入功率发生突变时,相对于传统双闭环控制策略,带有功率前馈的双闭环控制策略,其并网电流能够更快地达到新的稳定,同时降低了直流母线电压在该过程中的波动,具有更优越的动态性能。     

A grid-connected photovoltaic power conversion system with single-phase multilevel inverter

This paper presents a grid-connected photovoltaic (PV) power conversion system based on a single-phase multilevel inverter. The proposed system fundamentally consists of PV arrays and a single-phase multilevel inverter structure. First, configuration and structural parts of the PV assisted inverter system are introduced in detail. To produce reference output voltage waves, a simple switching strategy based on calculating switching angles is improved. By calculated switching angles, the reference signal is produced as a multilevel shaped output voltage wave. The control algorithm and operational principles of the proposed system are explained. Operating PV arrays in the same load condition is a considerable point; therefore a simulation study is performed to arrange the PV arrays. After determining the number and connection types of the PV arrays, the system is configured through the arrangement of the PV arrays. The validity of the proposed system is verified through simulations and experimental study. The results demonstrate that the system can achieve lower total harmonic distortion (THD) on the output voltage and load current, and it is capable of operating synchronous and transferring power values having different characteristic to the grid. Hence, it is suitable to use the proposed configuration as a PV power conversion system in various applications.     

A highly efficient PV system using a series connection of DC–DC converter output with a photovoltaic panel

A photovoltaic (PV) power conditioning system (PCS) must have high conversion efficiency and low cost. Generally, a PV PCS uses either a single string converter or a multilevel module integrated converter (MIC). Each of these approaches has both advantages and disadvantages. For a high conversion efficiency and low cost PV module, a series connection of a module integrated DC–DC converter output with a photovoltaic panel was proposed. The output voltage of the PV panel is connected to the output capacitor of the fly-back converter. Thus, the converter output voltage is added to the output voltage of the PV panel. The isolated DC–DC converter generates only the difference voltage between the PV panel voltage and the required total output voltage. This method reduces the power level of the DC–DC converter and enhances energy conversion efficiency compared with a conventional DC–DC converter.     

CVT光伏泵水系统瞬态工作点特性分析

采用定电压跟踪器（CVT）的光伏水泵系统在不同地区已成功地投入实际应用。实地运行数据表明，CVT不能适应太阳电池阵列伏安特性的变化，使系统瞬态工作点偏离阵列输出最大功率点，导致系统功率损失。该文报道了2.5kWp，光伏水泵系统的基本构成和典型实地运行数据，并对系统瞬态工作点特性进行了分析讨论。     

一种基于超级电容器的光伏系统电压控制方法研究

根据超级电容器储能特点,建立了用于独立光伏发电的超级电容器储能系统模型,设计了超级电容器电压控制环节,提出了一种带有超级电容器电压模糊反馈的双环控制策略,通过对开环系统bode图的分析,论证了控制系统的稳定性和动态性能。仿真结果表明,在光伏发电系统受到光照及负载扰动的情况下,超级电容器储能系统可以有效地稳定光伏系统的输出电压,提高系统供电的可靠性和电能质量,并且抑制了超级电容器端电压大范围波动对该系统的影响,提高了超级电容器的利用率。