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。     

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。     

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。     

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。     

高辐照量下遮挡时PV组件性能特性模拟分析

为研究高辐照量下(辐射强度为1200 W/m~2)遮挡时的组件可靠性,根据能量守恒定律,结合电池的单二极管和反向特性数学模型,建立适合分析遮挡情况的光伏模组仿真模型,用以分析标准工况和高辐照量条件下组件的光电转换性能和组件工作温度特性、二极管工作特性。模拟计算结果表明:在高辐照量遮挡情况下,组件最大输出功率比标准工况大18.5%;组件正常运行时的最高温度比标准工况时高14℃,比实际工况高30℃。因此,在高辐照量的地区,光伏组件尽量选择安放在通风处。旁路二极管分布可沿用标准工况的设计方案。     

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。     

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。     

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。     

防反充二极管的作用

太阳能光伏发电系统的防反充二极管又称阻塞二极管．在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时．擂电池组通过太阳电池方阵放电。     

光伏系统多峰值MPPT控制方法研究

实际光伏系统在被部分遮挡的情况下,带有旁路二极管的串联光伏组件呈现出多峰值的输出特性。为得到全局最大功率点,需要对其进行多峰值最大功率点跟踪（MPPT）。在单峰值MPPT控制算法的基础上,提出新的多峰值MPPT控制方法,能够通过4步,实现对最大功率点的有效跟踪。该算法的关键在于确定输出特性的谷值,以便进行定界和多区域搜索。最后通过仿真实例验证该算法的有效性。     

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。     

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。     

不同标称功率光伏组件替换使用时的模型研究

针对某类光伏组件无备件更换时替换成其他标称功率光伏组件使用的可行性进行研究,通过Matlab软件仿真模拟不同标称功率光伏组件串联后的输出特性曲线,以实物实验来验证效果;并对不同标称功率光伏组件构成的光伏组串运行时的温度进行测试,用于判断光伏组件是否存在发热烧坏的情况。结果显示：1)采用不同标称功率光伏组件形成的光伏组串的I-U曲线和P-U曲线均在达到最大值之前出现了一个拐点,曲线不如采用相同标称功率光伏组件时的平滑。2)当两块较大标称功率光伏组件串联时,其中一块被替换为较小标称功率光伏组件后,其整体的最大输出功率会降低,但输出功率的这种变动不影响光伏组件的正常使用;而当两块较小标称功率光伏组件串联时,其中一块被替换为较大标称功率光伏组件后,其整体的最大输出功率基本不变。由此可知,当相同标称功率的光伏组件备件不足时,最好替换的光伏组件不要与被替换光伏组件的标称功率差异太大,否则容易引起光伏组串较大的输出功率损失。3)低标称功率的光伏组件与高标称功率光伏组件串联后,光伏组件的表面温度在正常范围内,光伏组件可正常运行。该研究为光伏组件备件不足带来的困扰提供了解决方案。     

串并联太阳能电池弧形光伏组件的发电性能研究

将弧形光伏组件安装在建筑和汽车上获取电能,已受到人们越来越多的关注。为获得更高的输出功率,有必要研究由互连太阳能电池组成的、电流不匹配的弧形光伏组件的特性。研究重点关注由串并联太阳能电池组成的弧形光伏组件的发电性能,设计了不同曲率的非平面微型光伏模块,并通过测量获取光伏模块的参数。与平面光伏模块相比,弧形光伏模块的发电量较小。此外,利用二极管模型分析了光伏模块的特性,说明并联比串联功率高的原因。最后研究了实际应用中太阳能电池的互连问题。结果表明,在理想模型下并联能获取更多电能,但大尺寸的光伏模块会产生更大电流,可能会在实际运行中产生额外损耗。因此,在实际应用中设计弧形光伏组件时也应考虑太阳能电池的互连。     

晶体硅光伏组件的热斑效应详解

根据晶体硅光伏组件热斑耐久试验的结果,分析太阳电池发热的原因,并设计实验寻找热斑效应影响程度与遮挡面积大小及外接负载大小的关系,最后阐述了目前利用旁路二极管减小热斑效应影响的原理及光伏电站设计运维的注意事项。     

新型光伏焊带及其在提升光伏组件发电功率中的应用

在光伏组件中,焊带主要起电气连接的作用,同时焊带表面结构与光伏组件的发电功率存在一定的对应关系,焊带表面的结构也存在较大的优化空间。应用全反射原理,通过对光路的分析和计算,得出光伏焊带表面结构对组件功率的影响机理。通过两种新型光伏焊带表面结构方案的设计,分别制备出两种类型的光伏组件。当太阳光入射到光伏焊带表面时,光线在光伏焊带表面的反射路径会发生改变,使得光线在玻璃/空气界面发生全反射,这样会增加光伏组件内太阳能电池片的受光总量,从而增加太阳能电池片产生的电子-空穴对的数量,最终提升光伏组件功率。在IEC61215测试标准条件下,两种类型光伏组件的功率分别提升了0.38%和1.00%。     

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。     

光伏组件隐裂特性的研究进展(下)

<正>3)隐裂组件对组串的功率影响。通常1个组串中串联约60个电池片,其中每20~22个电池片与旁路二极管并联。若1个组件产生功率损失,最大功率大幅减小,该组件因隐裂产生的功率损失比率,与整个组串的功率损失不等。当失效面积小于8%时,单个组件与组串的功率损失都很小,可忽略不计。但当失效面积超过8%时,组     

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。