基于室外測量數(shù)據(jù)的光伏組件輸出特性及其數(shù)學(xué)模型的研究.pdf

1、在能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重壓力下，光伏發(fā)電越來越受到世界各國的重視。光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其IV輸出特性決定了發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)。由于光伏組件的物理模型較為復(fù)雜，且實(shí)驗(yàn)環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)其輸出特性的研究經(jīng)常采用仿真實(shí)驗(yàn)的模式。以往的仿真建模往往以廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。但在實(shí)際建模過程中發(fā)現(xiàn)，廠家提供的數(shù)據(jù)由于各方面的原因并不適用于仿真建模的需要。在此前提下，本文基于室外實(shí)測數(shù)據(jù)完成了光伏組件IV輸出特性

2、的仿真建模。
　　首先，論述了室外實(shí)測實(shí)驗(yàn)的意義，詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)的裝置，設(shè)計(jì)以及具體的實(shí)驗(yàn)步驟。測量了一定光照強(qiáng)度和溫度條件下，光伏組件的開路電壓值，短路電流值，最大功率點(diǎn)的電壓值，電流值。利用性能參數(shù)與外界環(huán)境的關(guān)系，根據(jù)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算求得上述性能參數(shù)值。通過對(duì)比室外實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算所得數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)二者差距較大，證明了進(jìn)行室外實(shí)測實(shí)驗(yàn)的必要性。
　　其次，介紹了光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型的研究現(xiàn)狀，分析了目前國內(nèi)外

3、常用數(shù)學(xué)模型的優(yōu)缺點(diǎn)。分別采用廠家數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)，使用MATLAB計(jì)算非線性方程組的方式求取五參數(shù)模型和四參數(shù)模型的模型參數(shù)。結(jié)果表明上述兩種模型計(jì)算過程比較復(fù)雜迭代次數(shù)較多，并證明了廠家數(shù)據(jù)在仿真建模中存在問題。將根據(jù)室外實(shí)測數(shù)據(jù)模型參數(shù)得到的仿真結(jié)果以最大功率點(diǎn)為分界點(diǎn)進(jìn)行偏差分析，結(jié)果表明兩種模型均可滿足工程應(yīng)用的要求。根據(jù)模型參數(shù)與溫度、光照強(qiáng)度的關(guān)系，預(yù)測了不同光照強(qiáng)度和溫度下光伏組件的輸出特性曲線。通過與實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)比關(guān)鍵數(shù)據(jù)

4、點(diǎn)的數(shù)值證明預(yù)測曲線可滿足工程應(yīng)用的要求。
　　最后，對(duì)迭代次數(shù)較少的形狀參數(shù)模型進(jìn)行了研究。詳細(xì)描述了形狀參數(shù)模型的建模過程，分析了兩個(gè)形狀參數(shù)對(duì)IV輸出特性曲線的影響，在形狀參數(shù)模型的基礎(chǔ)上建立了歸一化的輸出特性曲線。根據(jù)形狀參數(shù)，求得一組光伏組件的物理參數(shù)建立五參數(shù)模型。通過與原五參數(shù)模型的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出新的模型在接近短路電流點(diǎn)的部分偏差更小的結(jié)果。通過對(duì)多種模型的對(duì)比分析，得出以下結(jié)論:五參數(shù)法建模過程嚴(yán)謹(jǐn)，與光伏