计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法技术

本发明专利技术涉及一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，包括：步骤S1：为光伏组件配置不同数量的旁路二极管；步骤S2：划分光伏组件为多个等面积的单元；步骤S3：设置多种不同级别的太阳辐射照度；步骤S4：按照划分的单元和设置的太阳辐射照度的级别，设定光伏组件的所有工作状态；步骤S5：令光伏组件分别工作于不同的工作状态，并得到每种工作状态下的最大输出功率；步骤S6：根据得到的每种工作状态下的最大输出功率计算光伏组件的阴影耐受性的定量表达。与现有技术相比，本发明专利技术更全面的考虑了可能出现的阴影模式。

A Method for Calculating Shadow Tolerance of Photovoltaic Modules with Different Bypass Diode Configurations

The present invention relates to a method for calculating the shadow tolerance of photovoltaic modules with different bypass diode configurations, including: configuring different numbers of bypass diodes for photovoltaic modules; dividing photovoltaic modules into multiple equal-area units; setting various levels of solar radiation illumination; and 4: solar radiation according to the divided units and settings. The level of illumination sets all working states of photovoltaic modules; (5) Make photovoltaic modules work in different working states and get the maximum output power under each working state; (6) Calculate the quantitative expression of shadow tolerance of photovoltaic modules according to the maximum output power under each working state. Compared with the prior art, the present invention considers the possible shadow modes more comprehensively.

【技术实现步骤摘要】
计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法
本专利技术涉及一种光伏组件阴影耐受性分技术，尤其是涉及一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法。
技术介绍
随着建筑一体化光伏系统以及太阳能道路的日渐普及，光伏发电在日常生活中的应用越来越广泛，对此类使用环境较为复杂多变的PV系统来说静态阴影(建筑物、树木等)最为常见且几乎不能被消除，动态阴影(云层、鸟类、车辆等)同样不可避免。如何妥善解决阴影效应带来的光伏阵列功率失配问题越来越受到人们的关注。为减少失配损失，通常为光伏组件配置旁路二极管，以消除功率不平衡带来的热斑效应。在不同旁路二极管配置方案下，光伏组件的表现差异性较大，所以准确衡量不同配置方式下光伏组件在阴影效应下的的表现，从而选择最优配置就十分重要。传统方法利用权值等效功率计算不同旁路二极管配置方式下光伏组件的最大输出功率，以此选择旁路二极管的最优配置方案，直观有效，但权值因子的不确定性带来了计算结果的差异，因而无法建立一个通用、统一的标准。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，包括：步骤S1：为光伏组件配置不同数量的旁路二极管；步骤S2：划分光伏组件为多个等面积的单元；步骤S3：设置多种不同级别的太阳辐射照度；步骤S4：按照划分的单元和设置的太阳辐射照度的级别，设定光伏组件的所有工作状态；步骤S5：令光伏组件分别工作于不同的工作状态，并得到每种工作状态下的最大输出功率；步骤S6：根据得到的每种工作状态下的最大输出功率计算光伏组件的阴影耐受性的定量表达。所述步骤S4中，不同的工作状态中，至少存在一个单元的太阳辐射照度的级别不同。所述步骤S2中，具体为将光伏组件划分为m行n列的多个等面积的单元。所述步骤S3具体为：在0～SLmax之间选取多个值，每个值作为一个太阳能辐射照度的级别，其中，SLmax为无遮挡下的太阳能辐射照度。所选取的多个值中，有一个为SLmax。所述无遮挡下的太阳能辐射照度为1000W/m2。所述光伏组件的阴影耐受性的定量表达为：其中：ST(i,c)为光伏组件的阴影耐受性的定量表达，Pmpp为无阴影遮挡时光伏组件的输出功率最大值，Pk为光伏组件在第k中工作状态下的输出功率最大值，i为太阳辐射照度的级别的数目，c为光伏组件被划分得到的单元的数目。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)更全面的考虑了可能出现的阴影模式。2)消除了权值等效功率计算中权值因子的多样性，使计算结果具有唯一性。附图说明图1为本专利技术方法的主要步骤流程示意图；图2为旁路二极管导致额外导通损耗示意图；图3为旁路二极管导致旁路损耗示意图；图4为旁路二极管的理想工作方式示意图；图5为以i＝2，c＝6为例，36片太阳电池组成的串联光伏电池组仿真模型及其所有工作状态示意图；图6为图5所示仿真模型的阴影耐受性计算结果示意图；图7为经典的六种阴影模式定义图；图8为平均匹配度计算流程图；图9为平均匹配度趋势图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图2～图4所示，配置旁路二极管虽然可以以消除功率不平衡带来的热斑效应，但同样也会带来额外的功率损耗，所以准确衡量不同配置方式下光伏组件在阴影效应下的的表现，从而选择最优配置就十分重要。本专利技术为一种较为全面地考虑了光伏组件的工作状态，易于推广使用的不同旁路二极管配置下光伏组件阴影耐受性定量计算方法，可以为选择旁路二极管的最优配置提供理论依据，有助于提高光伏组件在阴影条件下的输出功率，减少失配损失。本专利技术基于以下假设：1、在太阳电池的表面辐射是均匀的，所有可能的辐射值发生的机会是相等的；2、将模块划分为多个单元，各个单元被阴影遮挡的可能性与单元在模块中的位置无关。由此，一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，如图1所示，包括：步骤S1：为光伏组件配置不同数量的旁路二极管；步骤S2：划分光伏组件为多个等面积的单元，步骤S2中，具体为将光伏组件划分为m行n列的多个等面积的单元，以便模拟不同阴影模式下光伏组建的工作状态。步骤S3：设置多种不同级别的太阳辐射照度，步骤S3具体为：在0～SLmax之间选取多个值，每个值作为一个太阳能辐射照度的级别，其中，SLmax为无遮挡下的太阳能辐射照度，其中，SLmax为无遮挡下的太阳能辐射照度为1000W/m2。优选的，所选取的多个值中，有一个为SLmax，且无遮挡下的太阳能辐射照度为1000W/m2。步骤S4：按照划分的单元和设置的太阳辐射照度的级别，设定光伏组件的所有工作状态，其中，不同的工作状态中，至少存在一个单元的太阳辐射照度的级别不同。由于光伏组件分为c个单元，每个单元可能的太阳辐照度有i个，所以总的工作状态为ic种，涵盖所有可能发生的阴影模式。步骤S5：令光伏组件分别工作于不同的工作状态，并得到每种工作状态下的最大输出功率；步骤S6：根据得到的每种工作状态下的最大输出功率计算光伏组件的阴影耐受性的定量表达，光伏组件的阴影耐受性的定量表达为：其中：ST(i,c)为光伏组件的阴影耐受性的定量表达，Pmpp为无阴影遮挡时光伏组件的输出功率最大值，Pk为光伏组件在第k中工作状态下的输出功率最大值，i为太阳辐射照度的级别的数目，c为光伏组件被划分得到的单元的数目。ST理论上的最大值STmax＝0.6223，计算公式如下：本专利技术的算法验证总体模型如图5所示，光伏模型利用matlab自带的solarcell搭建，采用36个太阳电池串联组成光伏电池组，配置旁路二极管数量为N＝[1,2,3,4,6,9,12,18,36]。太阳辐照度分两个等级，无阴影遮挡和有阴影遮挡时分别为S1＝1000W/m2，S2＝250W/m2。将光伏组件分为六个单元，每个单元包含六个串联的太阳电池，既降低了仿真次数，又便于将整个光伏模型划分为2×3的阵列。在i＝2的情况下，共有64种工作状态，所有工作状态如图4所示。以图5中红圈标注的一种工作状态为例，此种情况下，第二行第二列的光伏单元被阴影遮挡，太阳辐照度为250W/m2，其余单元正常工作，辐照度为1000W/m2。图6是在仿真实验的基础上，得到的不同旁路二极管配置方案下光伏模型的ST值。从图6中可以看出，对于仿真模型来说，当旁路二极管配置数量为6时，阴影耐受性明显高于其他配置方案，即最优的旁路二极管配置数量为6。为更直观地区别光伏组件在不同配置方案下的表现，利用支持向量计算法(SupportVectorMachine，SVM)在最大化几何间隔(Geometricalmargin)的基础上对ST进行分级，计算得到满足条件的边界为0.2814、0.3283，对边界值取近似，结果如表1所示。表1引入权值等效功率的概念，通常我们把阴影模式分为6种，如图7所示。图7(a)代表小面积点状阴影；图7(b)、7(c)代表小面积线状阴影；图7(d)、7(e)代表不同方向较大面积阴影；图7(f)代表整个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，其特征在于，包括：步骤S1：为光伏组件配置不同数量的旁路二极管；步骤S2：划分光伏组件为多个等面积的单元；步骤S3：设置多种不同级别的太阳辐射照度；步骤S4：按照划分的单元和设置的太阳辐射照度的级别，设定光伏组件的所有工作状态；步骤S5：令光伏组件分别工作于不同的工作状态，并得到每种工作状态下的最大输出功率；步骤S6：根据得到的每种工作状态下的最大输出功率计算光伏组件的阴影耐受性的定量表达。

【技术特征摘要】
1.一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，其特征在于，包括：步骤S1：为光伏组件配置不同数量的旁路二极管；步骤S2：划分光伏组件为多个等面积的单元；步骤S3：设置多种不同级别的太阳辐射照度；步骤S4：按照划分的单元和设置的太阳辐射照度的级别，设定光伏组件的所有工作状态；步骤S5：令光伏组件分别工作于不同的工作状态，并得到每种工作状态下的最大输出功率；步骤S6：根据得到的每种工作状态下的最大输出功率计算光伏组件的阴影耐受性的定量表达。2.根据权利要求1所述的一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，其特征在于，所述步骤S4中，不同的工作状态中，至少存在一个单元的太阳辐射照度的级别不同。3.根据权利要求1所述的一种计算不同旁路二极管配置下光伏组件的阴影耐受性的方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体为将光伏组件划分为m行n列的多个等面积的单元。4.根据权利要求1所述的一种计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明锐，陈喆旸，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31