基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法及装置，方法包括：对光伏模块进行最大功率追踪；从追踪到的数据中采样两组电压

【技术实现步骤摘要】
基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及光伏
，尤其涉及一种基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法及装置。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源的日益枯竭，作为一种主要的绿色能源，光伏发电变得越来越普及。由于光伏系统不可避免地会发生老化现象，因此发电效率也不可避免地会受到影响，如图1所示。然而，一个大型光伏系统由成百上千个相互连接的光伏组件组成，由于系统的复杂性，使得老化检测成为一个具有挑战性的问题。
[0003]为了能够解决这问题，很多检测方法被提出。根据其方法特征，可大致分为以下四种：
[0004]1、电致发光法。其原理为：通过对光伏组件外加正向偏置电压，使处于基态的原子进入激发状态，自发辐射、发出光子，然后通过相机捕捉到这些光子，得到光伏组件的辐射复合分布图像，最后根据图像分析光伏组件是否存在缺陷。但是，由于该法的测试光线属于近红外光，整个测试需要在暗箱状态下才能进行，因此该法并不适用于光伏组件在户外现场的测试。
[0005]2、红外图像分析法。此法主要采用红外温度成像仪，对室外工作中的光伏组件进行图像采集。通过对红外温度成像仪所采集到的图像进行分析，从而提取出可能的故障区域及其特征信息，再根据环境温度、照度、风力等环境因素的影响，最终判断光伏组件是否发生老化现象。由于此方法不需要工作在暗箱状态下进行，因此可以在户外使用。但是，由于此方法不仅检测步骤较为繁琐，且所得结果不够直观、不够数据化，对使用者有较高的技术要求，因此工业应用并不广泛。
[0006]3、电流
‑
电压(I
‑
V)曲线测量法。该方法是对光伏组件的电压、电流工作点进行直接测量，通过测量所得到数据进行曲线拟合，可以大致得到其相对应的I
‑
V曲线。然后，可依次求得其相应的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率点电压及电流(Vmpp、Impp)。最后通过与其理论数值及理论曲线进行比较，则可准确地判断所测量的光伏组件是否发生老化以及老化程度。虽然该法所得结果较为直观，但是其缺点是需要采集数量巨大的电压、电流点，采集成本高，也不能保证在测量的过程中，其光照与温度条件完全不会发生变化；尤其是光照的变化，会对I
‑
V曲线造成较大的影响，导致拟合曲线不准确。
[0007]4、采用统计学和人工智能技术进行故障检测。它包括人工神经网络、k聚类、模糊推理和多分辨率信号分解。然而，该方法输入的数据仍然来自曲线扫描或通过附加传感器进行的额外测量，此外，这些数据驱动的方法通常需要大量的数据和计算资源，导致更高的系统成本。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种成本低、复杂度低、准确性
高的基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法及装置。
[0009]技术方案：本专利技术所述的基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法包括：
[0010](1)对光伏模块进行最大功率追踪；
[0011](2)从追踪到的数据中采样两组电压
‑
电流数据，并获取追踪到的最大功率点电流和电压；
[0012](3)根据最大功率点电流和电压、两组电压
‑
电流数据计算光伏的实际等效串联电阻和实际等效并联电阻；
[0013](4)获取光伏的额定等效串联电阻和额定等效并联电阻；
[0014](5)根据实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值、实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值与阈值的关系，判断光伏的老化程度。
[0015]进一步的，步骤(3)具体包括：
[0016](3
‑
1)根据两组电压
‑
电流数据计算得到光伏I
‑
V曲线恒流区的斜率m为：
[0017][0018]式中，I(k)和V(k)分别为两组电压
‑
电流数据中电流和电压的现值；I(k
‑
1)和V(k
‑
1)分别为电流和电压的前值；
[0019](3
‑
2)根据斜率m计算得到短路电流I
sc
：
[0020]I
sc
＝I(k)
‑
mV(k)
[0021](3
‑
3)根据短路电流I
sc
、最大功率点电流和电压按照下式计算得到光伏的实际等效串联电阻和实际等效并联电阻：
[0022][0023][0024][0025][0026]式中，R
sh
、R
s
分别为光伏的实际等效并联电阻和实际等效串联电阻，I
mpp
和V
mpp
为最大功率点电流和电压，a为二极管品质因数，V
oc
为额定开路电压，R
s0
表示额定串联电阻，I
s
为反向饱和电流。
[0027]进一步的，步骤(5)中针对实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值设置的阈值为：
[0028][0029]针对实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值设置的阈值为：
[0030][0031]式中，I
sc,STC
表示光伏在标准测试环境下的短路电流值，I
mpp,STC
、V
mpp,STC
表示光伏在标准测试环境下的最大功率点电流、电压。
[0032]进一步的，步骤(5)对于老化的判断方法为：
[0033]若实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值小于或等于阈值K1，且实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值小于或等于阈值K2，则判定为未老化；
[0034]若实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值大于阈值K1，且实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值小于或等于阈值K2，则判定为轻微老化；
[0035]若实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值大于阈值K1，且实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值大于阈值K2，则判定为严重老化。
[0036]本专利技术所述的基于最大功率点追踪的光伏老化检测装置包括：
[0037]最大功率追踪模块，用于对光伏模块进行最大功率追踪；
[0038]数据采集模块，用于从追踪到的数据中采样两组电压
‑
电流数据，并获取追踪到的最大功率点电流和电压；
[0039]电阻计算模块，用于根据最大功率点电流和电压、两组电压
‑
电流数据计算光伏的实际等效串联电阻和实际等效并联电阻；
[0040]额定参数获取模块，用于获取光伏的额定等效串联电阻和额定等效并联电阻；
[0041]老化判断模块，用于根据实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值、实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值与阈值的关系，判断光伏的老化程度。
[0042]进一步的，所述电阻计算模块具体包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法，其特征在于包括：(1)对光伏模块进行最大功率追踪；(2)从追踪到的数据中采样两组电压
‑
电流数据，并获取追踪到的最大功率点电流和电压；(3)根据最大功率点电流和电压、两组电压
‑
电流数据计算光伏的实际等效串联电阻和实际等效并联电阻；(4)获取光伏的额定等效串联电阻和额定等效并联电阻；(5)根据实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值、实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值与阈值的关系，判断光伏的老化程度。2.根据权利要求1所述的基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：(3
‑
1)根据两组电压
‑
电流数据计算得到光伏I
‑
V曲线恒流区的斜率m为：式中，I(k)和V(k)分别为两组电压
‑
电流数据中电流和电压的现值；I(k
‑
1)和V(k
‑
1)分别为电流和电压的前值；(3
‑
2)根据斜率m计算得到短路电流I
sc
：I
sc
＝I(k)
‑
mV(k)(3
‑
3)根据短路电流I
sc
、最大功率点电流和电压按照下式计算得到光伏的实际等效串联电阻和实际等效并联电阻：并联电阻：并联电阻：并联电阻：式中，R
sh
、R
s
分别为光伏的实际等效并联电阻和实际等效串联电阻，I
mpp
和V
mpp
为最大功率点电流和电压，a为二极管品质因数，V
oc
为额定开路电压，R
s0
表示额定串联电阻，I
s
为反向饱和电流。3.根据权利要求1所述的基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法，其特征在于：步骤(5)中针对实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值设置的阈值为：针对实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值设置的阈值为：
式中，I
sc,STC
表示光伏在标准测试环境下的短路电流值，I
mpp,STC
、V
mpp,STC
表示光伏在标准测试环境下的最大功率点电流、电压。4.根据权利要求3所述的基于最大功率点追踪的光伏老化检测方法，其特征在于：步骤(5)对于老化的判断方法为：若实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值小于或等于阈值K1，且实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值小于或等于阈值K2，则判定为未老化；若实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值大于阈值K1，且实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值小于或等于阈值K2，则判定为轻微老化；若实际等效并联电阻与额定等效并联电阻的差值大于阈值K1，且实际等效串联电阻与额定等效串联电阻的差值大于阈值K2，则判定为严重老化。5.一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星硕，徐秋楠，冯春梅，丁树业，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：