确定光伏模块串的电学模型的方法、与其相关的诊断方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一个方面涉及一种根据光伏模块串的特征I(V)确定所述光伏模块串的电学模型的方法(100)，包括：检测特征I(V)的第一线性区域和第二线性区域的步骤(E2)；初始化对应于被称为非旁路条件的第一操作条件的非旁路电学模型的参数的步骤(E3)；根据等于I(V)的参考特征I(V

The method to determine the electrical model of photovoltaic module string, the related diagnosis method and device

【技术实现步骤摘要】
确定光伏模块串的电学模型的方法、与其相关的诊断方法和装置
本专利技术的
是诊断光伏模块串的领域。本专利技术涉及一种确定光伏模块串的模型的方法，并且尤其涉及一种考虑旁路效应的方法。本专利技术还涉及一种用于检测光伏模块串中异常的方法。
技术介绍
通过考虑光伏模块的曲线I(V)(作为所施加电压的函数的电流测量)来诊断光伏模块的正常运行是众所周知的。最通常地根据“闪光测试”测量实施这种诊断，即在标准条件下的测量I(V)。然而，当试图现场诊断模块时，分析不再必须与单元模块相关，而最通常地与几个模块的串相关。此外，可存在更多的不同类型故障，例如存在阴影。更具体地，模块或模块串的曲线I(V)具有拐点。当该串的一部分以很不利的模式运行时，就会发生这种拐点。在这种情况下，模块中引入的旁路二极管因此使该部分的“故障”串独立于系统的其他部分，以避免其被完全地影响。例如，这种情况发生在串出现部分阴影的情况下，在串上出现非均匀污染的情况下，在局部故障(如热点)的情况下等等。在本说明书中，通常在术语“旁路”下提及所有这些情况。旁路对模块串的曲线I(V)以及对等效于二极管的电学模型(在以下标记为“等效模型”)的影响，在Batzelis,E.I.,Georgilakis,P.S.,&Papathanassiou,S.A.(2014)；Energymodelsforphotovoltaicsystemsunderpartialshadingconditions:acomprehensivereview.IETRenewablePowerGeneration,9(4),340-349中已知和描述了所述模型。然而，没有任何方法能够评估由一组测量值集成可能旁路的曲线I(V)的模型参数并且由该评估实施诊断。在Batzelis,E.,&Papathanassiou,S.A.(2016).AnAlgorithmtoDetectPartialShadingConditionsinaPVSystem；InMaterialsScienceForum(Vol.856,pp.303-308)中，提供了一种能够检测旁路存在的方法，但后者并不能进行对被测模块串的诊断。在Jordehi,A.R.(2016).Parameterestimationofsolarphotovoltaic(PV)cells:areview；RenewableandSustainableEnergyReviews,61,354-371中，提供了一种依赖于用于诊断串(假定为非旁路)的等效模型的方法。然而，不存在一种能够同时实施这两项任务的解决方案：即确定一种包括在存在旁路的情况下的等效模型。应该注意的是，先前讨论过的这两种方法的顺序使用并不令人满意，因为它不能在例如部分阴影的情况下提供关于等效模型参数的信息(以及因此除“旁路存在”之外的诊断)。在ElBasri,Y.,Bressan,M.,Seguier,L.,Alawadhi,H.,&Alonso,C.(2015).AproposedgraphicalelectricalsignaturessupervisionmethodtostudyPVmodulefailures；SolarEnergy,116中，提供了一种考虑曲线I(V)的一阶导数和二阶导数的方法。这两条曲线的分析用于提出一种诊断，其尤其将正确的操作事件与存在旁路(尤其阴影事件)的事件和串联电阻显著增加的事件区分开。然而，值得注意的是，不建议对等效模型的参数进行评估(尤其在存在旁路的情况下)，并且本文献中建议的方法对测量噪声非常敏感(尤其是由于使用了信号的一阶和二阶导数)。因此，需要一种对测量噪声具有鲁棒性并且快速实施，因此允许现场使用的诊断方法。此外，还需要一种不对环境条件进行假并且考虑到旁路的可能存在的诊断方法。
技术实现思路
通过提供一种对测量噪声具有鲁棒性(并且因此适用于现场实施)并且可快速实施的诊断方法，本专利技术提供了一种对先前讨论的问题的解决方案。在下文中，“I”表示一组电流测量值(以安培为单位)，并且“V”表示一组电压测量值(以伏特为单位)。因此，I(V)描述了空间中的一组点，其横坐标轴对应于电压并且其纵坐标轴对应于电流。“Y(W)”将表示同一空间中的参数曲线，其将电流值Y关联为电压值W的函数。为此，本专利技术的第一方面涉及一种根据所述串的特征I(V)确定光伏模块串的电学模型的方法，其特征在于，所述方法包括：-检测特征I(V)的第一线性区域和第二线性区域的步骤；-根据特征I(V)初始化对应于被称为非旁路条件的第一操作条件的非旁路电学模型参数的步骤；-根据等同于I(V)的参考特征I(Vref)优化非旁路电学模型参数的步骤；-确定对应于第二操作条件，被称为旁路条件，的电学模型参数的步骤，以便根据特征I(V)获得旁路电学模型；-根据特征I(V)确定非旁路模型和旁路模型中的最佳模型的步骤。由于本专利技术，可以获得一种等效的电学模型，同时在假设方面以及在参数数量方面保持有效(例如，不需要测量串的环境，如辐照度或温度)。因此，获得了一种即使在远离标准条件的环境条件下也能运行的方法。此外，与根据本专利技术第一方面的方法相关联的低计算时间使其与现场诊断目标(该方法的持续时间通常在笔记本电脑上为约十分之一秒)兼容。除了前一段中刚刚讨论的特征之外，根据本专利技术第一方面的方法可以具有单独地或根据任何技术上可能的组合考虑的以下特征中的一个或多个互补特征。在一个实施例中，所述非旁路模型采用以下形式：其中Y是由串提供的电流，Iph是光电流，Wth是假设没有旁路缺失时的串上电压、RS是串联电阻，RP是并联电阻，I0是二极管暗电流，以及N是由限定的参数，其中，NS是串中串联单元的数量，n是二极管理想系数，kb是玻尔兹曼常数，q是质子的元电荷，TC是该串的模块单元的温度。在一个实施例中，根据本专利技术第一方面的方法包括，在检测特征I(V)的线性区域的步骤之前，检查特征I(V)的数据的步骤。该步骤能够改进确定电气模型中的精度，同时移除如上测量的特征I(V)的不必要部分。在一个实施例中，检查特征I(V)的数据的步骤包括两个以下子步骤的至少一个：-检测所述串的切换周期的子步骤；-移除异常值的子步骤。因此，从异常值和/或与与在切换期望被诊断的串之前实施的测量值对应的数据清除该特征I(V)。在此提醒，通过逐渐地从模块串短路的操作切换到该串开路的操作(或反向)获得了实施该方法所需的该组测量值。通过切换周期，这是指在这两个极端事件之间的周期，即在实施测量I(V)的周期。在一个实施例中，检测特征I(V)的第一线性区域和第二线性区域的步骤包括：-确定最大功率点(IMPP，VMPP)的子步骤，特征点I(V)位于穿过原点(0，0)的直线之上，并且点(IMPP，VMPP)被认为是接近Isc的第一线性区域的候选点，所述接近Isc的第一线性区域称为第一线性区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定光伏模块串的电学模型的方法(100)，该方法根据所述串的特征I-V、对应于所述串的第一操作条件的非旁路模型以及对应于该串的第二操作条件的旁路模型来进行，/n所述第一操作条件被称为非旁路条件，并由以下等式给出：/n

【技术特征摘要】
20181114 FR 18604991.一种确定光伏模块串的电学模型的方法(100)，该方法根据所述串的特征I-V、对应于所述串的第一操作条件的非旁路模型以及对应于该串的第二操作条件的旁路模型来进行，
所述第一操作条件被称为非旁路条件，并由以下等式给出：



其中Iph是光电流，RS是串联电阻，RP是并联电阻，I0是二极管的暗电流，其中Tideal∈[200，300]，NS是所述串中串联单元的数量，kb是玻尔兹曼常数以及q是质子的元电荷，Y是通过该串的电流，以及Wth是串上电压；
所述第二操作条件被称为旁路条件，并由以下等式给出：
Wmod(Y)＝W1(Y)+W2(Y)
其中Wmod是根据电流Y的旁路模型的串上电压，W1(Y)＝(1-Pd)×Wth(Y)以及其中，Wth(Y)是由非旁路模型给出的串上电压，Pd是旁路二极管比例，以及PI是由该旁路引发的短路电流损失比例，所述方法包括：
-检测特征I-V的第一线性区域和第二线性区域的步骤(E2)；
-根据特征I-V初始化非旁路电学模型的参数的步骤(E3)；
-根据等同于I(V)的参考特征I(Vref)优化非旁路电学模型的参数的步骤(E4)；
-确定该旁路电学模型的参数，以便根据特征I-V获得一旁路电学模型的步骤(E5)；
-根据特征I-V确定所述非旁路模型和所述旁路模型中的最佳模型的步骤(E6)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在检测特征I-V的线性区域的步骤(E2)之前，包括检查特征I-V的数据的步骤(E1)。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检查特征I-V的数据的步骤(E1)包括以下子步骤中的至少一个：
-检测所述串的切换周期，移除在所述切换周期之外的被测量数据的子步骤(E11)；
-移除异常值的子步骤(E12)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测特征I-V的第一线性区域和第二线性区域的步骤(E2)包括：
-确定最大功率点(IMPP，VMPP)的子步骤(E21)，特征I-V的点位于穿过原点(0，0)的直线之上，点(IMPP，VMPP)被认为是第一线性区域的候选点，位于该直线之下的所述点被认为是第二线性区域的候选点；
-根据第一线性区域的候选点确定电流Y的作为串上电压W的函数使得Y＝asc×W+bsc的线性模型，根据第二线性区域的候选点确定串上电压W作为电流Y的函数使得W＝aoc×Y+boc的线性模型的子步骤(E22)，从而确定参数asc、bsc、aoc和boc。
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【专利技术属性】
技术研发人员：西尔万·莱斯品纳特斯，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR