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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于光伏阵列建模的阴影多峰值电压估算

局部阴影条件下,由于旁路二极管和阻塞二极管的作用,光伏阵列的功率-电压输出特性存在多个局部峰值和一个最大功率点,增加了阵列建模和最大功率点跟踪的复杂性。为了提高光伏系统的工作效率,对阴影条件下阵列建模,分析多峰值的分布规律具有重要意义。该文建立了阴影条件下光伏阵列的通用模型,并据此提出了一种基于模型的阴影多峰值电压估算方法。在不同阴影条件下,将估算的峰值电压与实际峰值电压比对,证明了所提方法的可行性,且具有较高的精度。     

基于变异粒子群算法的光伏系统最大功率点跟踪研究

提出一种变异粒子群算法(MPSO),通过在粒子群算法中引入变异,可改善其跳出局部最优解的能力。变异粒子群算法采用有限的粒子数目即可实现阴影条件下光伏系统的最大功率点跟踪,而无需知道旁路二极管的数目,具有通用性。对变异粒子群算法进行的仿真和试验可证明该算法的有效性。     

几种减少阴影遮挡造成光伏组件失配的方法分析比较

由阴影遮挡造成的光伏阵列功事损失是光伏电站运行中较为常见的现象之一,为了有效减少阴影遮挡损耗,本文结合电站实际现场运行经验,对通过利用旁路二极管、改变组件安装方向、优化矩阵间组件接线方式等途径进行了详细阐述与分析探讨,结果证明所提出方法具有可行性,为今后光伏电站在设计与建设过程中减少阴影损耗提供了一定指导意义.     

户外光伏组件接线盒鼓包失效分析

针对中国西北地区某户外光伏电站中光伏组件出现的接线盒鼓包情况，拆取正常光伏组件至实验室进行接线盒旁路二极管短路电流下热性能等的模拟测试分析。结果表明：热逃逸测试后，接线盒旁路二极管性能仍能满足相关国际标准的要求；接线盒鼓包与旁路二极管反向电流过载下的热性能无直接关系；接线盒鼓包与长时间短路电流I_sc下的热性能有关，在2.5I_sc下，接线盒旁路二极管产生超过220℃的高温，累积的热量引起灌封胶发黄熔化，从而导致接线盒出现鼓包失效现象。     

局部阴影下光伏阵列全局MPPT控制方法

在局部阴影条件下,由带旁路二极管光伏组件构成的光伏阵列的功率-电压特性曲线可能有多个局部最大功率点。为保证寻找到光伏阵列的全局最大功率点,提出了一种基于扰动观测法和导纳增量法的改进全局最大功率点跟踪的控制方法。通过建立仿真模型和试验,验证了该方法的有效性。与基于普通扰动观测法的控制策略比较分析表明,改进算法具有更好的跟踪效果与更小的功率振荡损失。     

局部阴影条件下光伏模组特性的建模与分析

以考虑了反向雪崩击穿的光伏电池元的双二极管电路模型为基础,建立了适用于阴影效应分析的光伏模组的数学仿真模型,分析了光伏模组在局部阴影条件下I-V和P-V特性及输出能力的变化,提出了增强光伏模组抗阴影能力的方法.     

光伏电站旁路二极管应用失效分析

主要研究光伏电站中经常出现的集中区域多接线盒二极管失效、零星接线盒内部二极管全部失效、正反偏置电压对二极管的性能影响、ESD静电能力对二极管性能的影响,以及正常发电光伏组件出现热斑等异常现象时旁路二极管的工作状态。通过相关探索性试验,进一步破析二极管从失效初期到最终失效的发展过程和因素,以便确定电站在不同工作状态下对二极管工作可靠性的要求,并在此基础上作出总结。     

非均匀辐照下光伏组件旁通二极管可靠性研究

通过调研光伏组件室外运行与室内测试条件下光伏旁通二极管实际失效数据,分析光伏旁通二极管失效概率与工作温度、运行时间等的关系。通过环境箱和双极电源结合,设置高温加正向偏置、高低温循环加正向偏置、高低温循环加反向偏置、正反向偏置循环的室内测试条件,模拟典型光伏组件表面非均匀辐照分布情况下旁路二极管的工作情况并进行耐久性实验。实验结果表明:较高环境温度时,因固定遮挡引起的旁通二极管长期正向偏置情况下,光伏组件存在失效风险。     

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。     

光伏组件对阴影敏感度的测试及分析应用

针对光伏电站组件的布置方式,给出光伏组件防反二极管连接方式的测试方法,并应用于平整度不同的场地及不同布置类型的组件。利用专业测试设备,对组件上不同方位阴影遮挡的敏感度进行了现场试验及分析。分析结果表明,防反二极管连接方式是影响光伏组件对阴影敏感度的决定性因素。当防反二极管为竖向布置的情况下,场地南北高差为主要影响时,建议组件横向放置;当场地东西高差为主要影响时,建议组件竖向放置。     

百万级上海汽轮发电组——东方锅炉配置机组小旁路甩负荷工艺技术研究与应用

我国目前大多数1 000MW超超临界机组都配置了100%BMCR高压旁路和65%BMCR低压旁路配置。该配置的旁路系统既能用于各种工况的启动,也能满足机组大幅度甩负荷和停机不停炉的运行方式,但是大容量旁路的投资成本及维护成本相当大,性价比较低。通过对某百万级超超临界机组40%小旁路以及侧煤仓布置的配置方式,进行了机组甩负荷工艺技术研究与应用,取得了良好的效果。     

大面积光伏旁路二极管击穿事故分析研究

针对某大型光伏电站发生的一起大规模光伏组件旁路二极管击穿事故,通过对故障现场光伏组件、电缆绝缘、接地、通信、防雷组件的详细巡查与检测,理论分析结合现场实验及事故现状,逐一排查旁路二极管击穿事故的原因,初步判定事故原因为雷电电磁脉冲。在此基础上,分析研究天气晴朗后,光伏阵列与故障组件之间的电压、电流关系,着重分析反灌电流对故障二极管、熔断器的影响。研究表明,雷电感应过电压导致光伏组件旁路二极管击穿,天气晴朗后大量反灌电流导致接线盒进一步烧毁。本研究验证了增设防感应雷措施的必要性,并且对光伏电站的设计、事故排查和安全运行具有非常现实的指导意义。     

基于改进多种群遗传算法的光伏阵列多峰值MPPT研究

光伏阵列在实际工作条件下因灰尘、受照不均匀等影响而功率输出呈现多峰特性,传统的最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）算法不能实现全局寻优,无法精确跟踪到最大功率点。遗传算法可以有效解决多峰寻优问题,但一般遗传算法在跟踪过程中会出现早熟、准确率较低等问题,为此,提出一种多种群遗传算法（multiple population genetic algorithm,MPGA）与扰动法相结合的算法来解决此类问题。在光伏电池拓扑模型中,采用优化双二极管代替单二极管模型,并在Matlab/Simulink下进行建模仿真。结果表明：该算法可以准确快速高效地找到局部阴影条件下光伏阵列的最大功率点。