基于多传感器信息融合的太阳电池动态建模

为获取运动状态下太阳电池输出特性,提出一种基于多传感器信息融合的太阳电池动态建模方法。基于多传感器信息融合测量模型、欧式空间旋转理论、光照强度与太阳电池空间位置关系和太阳电池数学模型及其参数与光照强度之间耦合关系,构建太阳电池动态模型得到其动态输出特性。通过SIMPACK及Matlab/Simulink仿真软件建立太阳电池动态发电仿真平台验证了方法的有效性。结果表明,载体的运动明显影响了太阳电池输出特性,且在太阳电池输出最大功率点处的功率最大减少了18.038%。     

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。     

一种可提升光伏系统在局部阴影时发电效率的阵列连接策略

为提升光伏系统在局部阴影时发电效率,给出一种光伏组件串联DC/DC变换器作为基本单元进行串并联形成新的光伏阵列形式——分布式直流变换器光伏阵列。将DC/DC选为Buck变换器,通过每一块光伏组件所串联的Buck变换器来跟踪该光伏组件的最大功率,从而实现所有组件在辐照不均匀以及制造差别等因素造成的输出特性不一致时仍能最大功率跟踪,在避免复杂的最大功率跟踪算法的同时显著提升系统发电效率。先对该连接方式进行理论分析,证明这种方法的可行性,然后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,对传统光伏阵列与新的阵列进行对比,结果上课验证所提出的新阵列连接方式能显著提升发电效率。最后,通过实验进一步验证新阵列连接方式的有效性。     

双面光伏组件建模及发电性能研究

针对双面光伏组件建立一种耦合模型,可用于模拟双面光伏组件在实际运行过程中的输出特性。采用视角系数法建立便于模拟背面辐照度的二维辐照度模型,提出一种简化计算方法来求解七参数电学模型,并根据能量守恒的非稳态热学模型来估计电池温度。之后通过输入参数的传递,对耦合模型进行求解,并通过实验数据验证模型的准确性。结果表明：辐照度模型可对不同天气条件下双面光伏组件辐照度进行模拟,晴天时更准确,均方根误差仅为6.9%;采用简化方法求解的七参数电学模型,求解结果与实测值较吻合,在最大功率处的功率偏差仅为0.4 W;所建立的耦合模型可对双面光伏组件单日输出功率及年度发电性能进行评估,模拟结果与实测数据吻合较好。     

典型故障条件下光伏阵列建模与仿真

为实现光伏阵列在典型故障条件下的仿真模拟和数据分析,利用Simulink搭建了局部遮阴、开路、短路和老化条件下的光伏阵列仿真模型。构建2种光伏组件模型,通过实验数据分析,得到精度较高的光伏组件模型;根据光伏阵列故障原理,通过搭建物理接口电路实现优选的光伏组件模型和电阻器之间的串并联,建立光伏阵列故障模型。对光伏阵列故障输出特性进行仿真分析,结果表明,该光伏阵列故障仿真平台便于故障模拟和特性分析,能够直观看出光伏阵列电气参数变化趋势,为研究如何有效地选取电气参数作为故障诊断模型的输入特征变量提供了理论依据。     

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。     

阴影遮蔽条件下光伏阵列的可重构优化配置方法

为了解决光伏阵列在局部阴影遮蔽条件下引起其输出特性发生变化,从而导致光伏发电效率降低等问题,基于光伏电池物理特性模型,利用数值模拟方法分析了阴影遮蔽条件下阴影数目、深度、分布及温度系数等因素对光伏阵列输出特性的影响。为实现光伏阵列的最大功率输出,提出了在阴影遮蔽条件下光伏阵列结构的优化配置规则,并给出了设计案例,结果证明可重构优化配置方法可以有效改善光伏阵列输出特性,提高了光伏发电系统的效率。     

高海拔荒漠地区光伏组件衰减机理分析

光伏组件是光伏发电系统的核心部件,其光电转换效率主要受到环境温度、太阳辐照度和蒙尘特性等影响,但目前对于高海拔地区光伏组件光电转换效率衰减的机理尚不明确。文章以光伏电池板为研究对象,采用I-V曲线测试仪获得光伏组件的各项参数,重新定义光伏组件实际工作温度,建立光电转换效率与温度差之间关系的数学模型,并应用MATLAB软件进行仿真计算。仿真结果表明,当温度差超过75℃时,光伏组件光电转换效率的降低程度比较明显。同时,通过实际发电数据对模型进行验证,分析了光伏组件发电效率衰减的原因。     

积灰对光伏组件发电性能影响的研究

提出了一种评估积灰对光伏组件发电性能影响的有效方法及其数学模型。该方法通过监测光伏发电效率和光伏组件连续积灰的灰尘密度值,建立了输出功率退化数学模型,从理论上说明光伏组件表面积灰对发电效率的影响,为定量研究灰尘影响发电效率提供了理论支撑。搭建了试验平台进行试验研究,验证了输出功率退化数学模型的精度。     

基于详细工程模型的光伏发电系统失配效应研究

针对已有的光伏发电系统建模方法在系统失配效应方面所存在局限性,以传统光伏组件工程模型为基础,考虑实际阵列中单一组件的特有参数、组件间电压和电流约束条件以及光伏发电系统并网用变换器的电气特性,建立适用于全方面分析系统失配效应的光伏发电系统详细工程仿真模型。在Matlab/Simulink中建立光伏发电系统仿真模型,对系统的失配效应进行全面仿真和分析,以充分反映实际系统的失配效应,为最大程度地减小光伏电站失配损失及提高系统运行效率奠定理论基础。     

光伏电站输出功率影响因素分析

光伏发电系统的发电量取决于太阳辐照强度和温度等因素,其输出功率的变化具有间歇性和不可控性,大规模的光伏并网应用将对大电网的稳定运行造成冲击。光储联合应用将有助于降低光伏电源的负面影响,为了协调配置光伏系统与储能系统,需要深入了解光伏发电系统的输出特性。首先分析了大规模光伏发电系统并网应用对电网带来的影响,进而介绍了光伏发电原理和影响光伏组件输出的因素;然后依托某100 kWp光伏电站的实际历史运行数据,基于统计学方法,从气象因素如日类型、太阳辐射强度和温度等影响光伏出力的角度,对光伏发电系统的输出特性作了定性、定量的分析,从而归纳了光伏输出特性,最后据此提出了光伏电站输出功率的评价指标。     

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。     

光伏发电的动态与趋向

光伏发电的动态与趋向周鑫发１光伏发电的现状去年全球光电组件总销量达到９０６ＭＷ，比１９９５年的８１ＭＷ增加１３％。１９８９年光电组件的销量为４２ＭＷ，此后七年全球光电组件的产量几乎翻了一番。这种增长的势头预示光伏工业在今年的产量将超过１００ＭＷ。１...     

直流模块式屋顶光伏系统的设计与建设

本光伏系统为中国华能集团清洁能源技术研究院光伏发电技术实验室的配套项目,工程建设于北京市未来科技城中国华能集团人才创新创业基地实验楼屋顶.系统设计容量为50kW,涵盖多种组件类型和跟踪方式,为集成输出特性各异的光伏阵列,将直流模块式拓扑结构应用于屋顶光伏系统,通过各直流模块分布式的最大功率点跟踪,可以提高屋顶光伏阵列抗局部阴影的能力,并可以使各阵列均运行在最大功率点,预期将最大限度发挥光伏组件的效能.     

单面和双面单晶硅光伏组件的发电性能实证

针对p型PERC单面单晶硅光伏组件和n型双面单晶硅光伏组件,利用光伏组件户外实证测试系统,分析了2016年12月15日~2018年7月20日期间,上海市嘉定区某屋顶的地面采用白板背景时双面和单面组件,以及水泥背景时双面组件的等效发电时长,并对白板背景和水泥背景时双面组件较单面组件的发电量增益情况进行了分析;计算了组件的PR值;分析了阴天和晴天时组件最大输出功率与组件背板温度、太阳辐照度和环境温度的关系;最后对比了单面和双面组件运行13个月后的衰减值。该实证结果为单面和双面组件的户外实证发电性能提供了数据支撑,并对双面组件较单面组件的发电量增益情况进行了有效证明。     

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。     

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。     

融合最大功率点追踪的光伏发电功率全局控制研究

不确定自然环境因素的影响下，光伏发电输出功率的非线性特征增加了其控制难度，导致新能源发电的利用率偏低。为解决该问题，基于最大功率点追踪技术，提出光伏发电功率全局控制新方法。结合辐照强度、光照温度等外界条件，建立光伏发电模型。利用均匀光照下的最大功率点追踪方法，构建比例因子对追踪动态响应速度的影响模型。在光照不均匀条件下，将单峰值非线性特征曲线转变为多峰值非线性特征曲线，求解多峰值非线性特征的全局最大值问题，利用蚁群算法选取高信息素路径作为最优解，实现发电功率全局控制。采用simulink软件构建光伏发电仿真模型，分析不同辐照强度条件下的光伏发电功率控制效果。经实验验证，所提方法能够适应多辐照强度与变化辐照强度等条件，提升了新能源利用率与新能源发电的效益回报，具备投入实践应用的条件。     

一种基于变步长电导增量法的自适应MPPT控制策略

光伏电池是太阳能光伏发电系统的基本组件,其输出特性易受到工作环境的制约,基于此利用优化的最大功率点跟踪(MPPT)策略能够可以有效地提高光伏发电系统的发电效率。文章针对传统电导增量法的实时性和容错性缺陷,提出了一种基于变步长电导增量法的自适应MPPT控制算法,该算法引入了一套全新的步长调节方法,能够根据外界环境的变化实时调整扰动步长,在一定程度上解决了辐照强度剧烈变化情况下传统电导增量法动态响应速度慢且容易发生误判的问题。文章通过仿真实验验证了所提算法的有效性和合理性。     

动车组太阳能光伏发电技术应用研究

中国高速铁路在推动社会和经济快速发展的同时也消耗了大量能源,因此开发清洁可再生新能源作为动车组补充或替代能源具有重要的现实意义。文章探讨了在动车组上利用光伏发电技术开发太阳能资源的可行性,对动车组光伏发电系统在多种工况下的输出特性进行仿真研究,提出并仿真研究了在动车组上实现光伏系统最大功率跟踪的方法。