模拟智能组件电性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种模拟智能组件电性能的方法，该智能组件包括由多个电池片串联封装形成的光伏组件。所述模拟智能组件电性能的方法主要包括以下步骤：S1、利用泰勒公式法提取双二极管等效模型中电池片电性能的等效方程，绘制出电池片的I‑V曲线；S2、将光伏组件分成3个模块，对该3个模块的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)分别进行追踪，并读取每个模块对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)；S3、取3个模块中最大的工作电流作为光伏组件对外的输出电流Impp，通过降压升流的方式使每个模块以最大工作电流Impp工作。本发明专利技术不仅弥补了现有技术的缺陷，而且可以较准确的模拟出智能组件的电性能，评估智能组件相对于常规组件的功率增益。

【技术实现步骤摘要】
模拟智能组件电性能的方法
本专利技术涉及一种精确模拟智能组件电性能的方法，属于太阳能光伏组件

技术介绍
目前，光伏电站广泛使用的光伏组件为传统的组件极优化器，即通过逆变器端的MPPT追踪到光伏组件的最大输出功率，因此行业内的模拟软件PVsyst等都是针对于传统组件的电性能进行模拟。但是在光伏组件的实际工作中，会存在各种失配(如：太阳能电池片的电性能不匹配、光伏组件阴影遮挡等)而导致光伏组件输出功率减少，从而影响发电量。基于上述原因，目前已经诞生了智能组件，但目前行业内没有可以模拟智能组件电性能的相关软件，常规的I-V便携测试仪并不能满足智能组件的测试要求。有鉴于此，确有必要提供一种能够精确模拟智能组件电性能的方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模拟智能组件电性能的方法，该方法不仅可以准确模拟智能组件在不同辐照及温度下的电性能情况，而且可以准确模拟出相同电池片封装成智能组件相对于常规组件的功率效益，有益于降低光伏电站的运营成本，提高发电量等。为实现上述目的，本专利技术提供了一种模拟智能组件电性能的方法，该智能组件包括由多个电池片串联封装形成的光伏组件，所述模拟智能组件电性能的方法主要包括以下步骤：S1、利用泰勒公式法提取双二极管等效模型中电池片电性能的等效方程，绘制出电池片的I-V曲线；S2、将光伏组件分成3个模块，对该3个模块的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)分别进行追踪，并读取每个模块对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)；S3、取3个模块中最大的工作电流作为光伏组件对外的输出电流Impp，通过降压升流的方式使每个模块以最大工作电流Impp工作。作为本专利技术的进一步改进，还包括步骤S4、在电池片以最大工作电流Impp工作时，绘制出对应的I-V曲线。作为本专利技术的进一步改进，步骤S2具体为：S20、按照步骤S1绘制出光伏组件中每个电池片的I-V曲线并输入；S21、按照编号将光伏组件分成3个模块；S22、控制模块对每个模块中电池片的输出功率进行追踪记录并比较，以选出每个模块对应的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)；S23、读取数据模块读取每个模块中对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S21中，若电池片有60片，则将编号1～20定义为模块1，将编号21～40定义为模块2，将编号41～60定义为模块3。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S22中，每个模块对应的最大输出功率可表示为：作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中，Impp＝max(Imax1，Imax2，Imax3)。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1具体为：S10、根据双二极管等效模型电路图得出电池片电性能的等效方程；S11、利用泰勒公式对步骤S10中的等效方程进行降幂求解，使之变成工作电流I与工作电压V之间的显性函数；S12、运用Matlab建模，设定工作电压V从0开始直到开路电压Voc为止，设定步长，便得出一系列的工作电流值，绘制曲线，得到电池片的I-V曲线。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S10中，等效方程为式中：I为电池片的工作电流；V为电池片的工作电压；Iph为电池片的光生电流；I01为等效二极管D1由于电子、空穴的扩散引起的反向饱和电流；I02为等效二极管D2由于电子、空穴在空间电荷区的再复合引起的反向饱和电流；A1、A2分别为等效二极管D1、D2的结构因子；Rs为电池片等效串联电阻；Rsh为电池片的等效旁路电阻；为电池片的热电压，k为玻尔兹曼常数，一般为1.38×10-23J/K，T为电池片温度，采用开尔文温度，q为电荷常数，一般为1.6×10-19C。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S11中，经过降幂求解之后得到工作电流I与工作电压V之间的显性函数为：式中：Iph，Rsh，Rs均可由电池片厂家提供；I01，I02与厂家提供的电池片温度系数有关；取A1＝1，A2＝2；VT与电池片温度有关。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S12中的步长设置为0.001V。本专利技术的有益效果是：本专利技术的模拟智能组件电性能的方法可以读取出光伏组件中最大的工作电流，并作为光伏组件对外的输出电流Impp，从而可通过降压升流的方式使光伏组件的每个模块以最大工作电流Impp工作，进而减少了因电池片的电性能不匹配而带来的功率损失。附图说明图1是本专利技术模拟智能组件电性能的方法流程图。图2是双二极管等效模型电路图。图3是运用Matlab建模以绘制出电池片I-V曲线图的方法流程图。图4是使智能组件保持以最大输出对外输出的方法流程图。图5是常规组件模拟结果I-V&P-V曲线图。图6是智能组件模拟结果I-V&P-V曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种模拟智能组件电性能的方法，以克服现有技术的缺陷。本实施例中，所述智能组件为由多个电池片串联封装形成的光伏组件。如图1所示，所述模拟智能组件电性能的方法，主要包括以下步骤：S1、利用泰勒公式法提取双二极管等效模型中电池片电性能的等效方程，绘制出电池片的I-V曲线；S2、将光伏组件分成3个模块，对该3个模块的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)分别进行追踪，并读取每个模块对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)；S3、取3个模块中最大的工作电流作为光伏组件对外的输出电流Impp，通过降压升流的方式使每个模块以最大工作电流Impp工作；S4、在电池片以最大工作电流Impp工作时，绘制出对应的I-V曲线。设置步骤S4的目的主要是：便于技术人员通过I-V曲线了解当前电池片的工作情况，继而作出判断。当然，该步骤S4也可根据实际需要省略。以下说明书部分将对步骤S1～S3作具体说明。所述步骤S1具体为：S10、根据双二极管等效模型电路图得出电池片电性能的等效方程；S11、利用泰勒公式对上述等效方程进行降幂求解，使之变成工作电流I与工作电压V之间的显性函数；S12、运用Matlab建模，设定工作电压V从0开始直到开路电压Voc为止，设定步长，便得出一系列的工作电流值，绘制曲线，得到电池片的I-V曲线。如图2所示，为双二极管等效模型电路图，从该电路图可以得出步骤S10中的等效方程为：式(1)中：I为电池片的工作电流；V为电池片的工作电压；Iph为电池片的光生电流；I01为等效二极管D1由于电子、空穴的扩散引起的反向饱和电流；I02为等效二极管D2由于电子、空穴在空间电荷区的再复合引起的反向饱和电流；A1、A2分别为等效二极管D1、D2的结构因子；Rs为电池片等效串联电阻；Rsh为电池片的等效旁路电阻；为电池片的热电压，k为玻尔兹曼常数，一般为1.38×10-23J/K，T为电池片温度，采用开尔文温度，q为电荷常数，一般为1.6×10-19C。由于式(1)的等效方程是非线性方程，而且工作电流I和工作电压V的对应关系是隐函数，不能通过直接方法进行求解，因此本专利技术提出利用泰勒公式进行降幂求解，使之变成显性函数。由泰勒公式：取其中的线性部分即：ex＝1+x，因此，式(1)可以写成如下形式：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟智能组件电性能的方法，该智能组件包括由多个电池片串联封装形成的光伏组件，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用泰勒公式法提取双二极管等效模型中电池片电性能的等效方程，绘制出电池片的I‑V曲线；S2、将光伏组件分成3个模块，对该3个模块的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)分别进行追踪，并读取每个模块对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)；S3、取3个模块中最大的工作电流作为光伏组件对外的输出电流Impp，通过降压升流的方式使每个模块以最大工作电流Impp工作。

【技术特征摘要】
1.一种模拟智能组件电性能的方法，该智能组件包括由多个电池片串联封装形成的光伏组件，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用泰勒公式法提取双二极管等效模型中电池片电性能的等效方程，绘制出电池片的I-V曲线；S2、将光伏组件分成3个模块，对该3个模块的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)分别进行追踪，并读取每个模块对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)；S3、取3个模块中最大的工作电流作为光伏组件对外的输出电流Impp，通过降压升流的方式使每个模块以最大工作电流Impp工作。2.根据权利要求1所述的模拟智能组件电性能的方法，其特征在于：还包括步骤S4、在电池片以最大工作电流Impp工作时，绘制出对应的I-V曲线。3.根据权利要求1所述的模拟智能组件电性能的方法，其特征在于，步骤S2具体为：S20、按照步骤S1绘制出光伏组件中每个电池片的I-V曲线并输入；S21、按照编号将光伏组件分成3个模块；S22、控制模块对每个模块中电池片的输出功率进行追踪记录并比较，以选出每个模块对应的最大输出功率(Pmax1，Pmax2，Pmax3)；S23、读取数据模块读取每个模块中对应的最大工作电流(Imax1，Imax2，Imax3)。4.根据权利要求3所述的模拟智能组件电性能的方法，其特征在于：所述步骤S21中，若电池片有60片，则将编号1～20定义为模块1，将编号21～40定义为模块2，将编号41～60定义为模块3。5.根据权利要求3所述的模拟智能组件电性能的方法，其特征在于，所述步骤S22中，每个模块对应的最大输出功率可表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：邓士锋，董经兵，夏正月，许涛，邢国强，
申请(专利权)人：阿特斯阳光电力集团有限公司，常熟阿特斯阳光电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32