基于两种不同温度下电池电性参量预测光伏发电的方法

摘要

本发明奖公开了一种基于两种不同温度下电池电性参量预测光伏发电的方法，首先根据光生电流约为短路电流以及并联电阻无穷大假设条件，采用泰勒公式化简光伏电池单指数二极管方程为幂律方程；然后，根据二极管反向饱和电流与光强无关假设条件，建立短路电流、开路电压以及最大功率点处电流和电压与光强和温度的关系；其次，利用2种不同温度下的短路电流等8个电气参量值，求解出短路电流温度系数等；最后，将幂律方程与短路电流等与光强和温度的关系相结合，预测任意温度和光强下光伏发电。本发明的技术效果是：通过两种不同温度下电池电性参量的测量数据，可以较精确预测出在任意光强和温度下的光伏发电特性。

主权项

基于两种不同温度下电池电性参量预测光伏发电的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据光生电流约为短路电流以及并联电阻无穷大假设条件，采用泰勒公式化简光伏电池单指数二极管方程为幂律方程；(2)根据二极管反向饱和电流与光强无关假设条件，建立短路电流、开路电压以及最大功率点处电流和电压与光强和温度的关系；(3)利用2种不同温度下的短路电流、开路电压、最大功率点处电流值以及电压值8个电气参量实验值，求解出短路电流温度系数、开路电压温度系数、最大功率点处电流与电压的温度系数；(4)结合幂律方程与短路电流、开路电压、最大功率点处电流电压与光强和温度的关系，预测任意温度和光强下光伏发电；幂律方程为：$I=I_{sc}-I_{sc}{\left(\frac{V}{V_{oc}}\right)}^{\frac{\ln (1-\frac{I_m}{I_{sc}})}{\ln \left(\frac{V_m}{V_{oc}}\right)}}---\left(2\right)$短路电流、开路电压以及最大功率点处电流和电压与温度和光强的关系为：$I_{sc}=I_{sc1}\frac{S}{S_1}(1+{\alpha }_1(T-T_1\left)\right)---\left(3\right)$$I_m=I_{m1}\frac{S}{S_1}(1+{\alpha }_2(T-T_1\left)\right)---\left(4\right)$$V_{oc}=\frac{1}{\frac{1}{V_{oc1}}ln\left(\frac{1+\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m-STC}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}\right)}\ln (\frac{S}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)S_1}+1)(1+{\beta }_1(T-T_1\left)\right)---\left(5\right)$$V_m=\frac{1}{\frac{1}{V_{oc1}}ln\left(\frac{1+\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}\right)}\ln \left(\frac{I_{sc1}\frac{S}{S_1}+\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)I_{sc1}-I_{m1}\frac{S}{S_1}}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)I_{sc1}}\right)(1+{\beta }_2(T-T_1\left)\right)---\left(6\right)$短路电流温度系数、开路电压温度系数、最大功率点处电流与电压的温度系数分别为：${\alpha }_1=\frac{\frac{I_{sc2}{S}_1}{I_{sc1}{S}_2}-1}{T_2-T_1}---\left(7\right)$${\alpha }_2=\frac{\frac{I_{m2}{S}_1}{I_{m1}{S}_2}-1}{T_2-T_1}---\left(8\right)$${\beta }_1=\frac{\frac{\frac{V_{oc2}}{V_{oc1}}\ln \left(\frac{1+\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}\right)}{\ln (\frac{S_2}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)S_1}+1)}-1}{T_2-T_1}---\left(9\right)$${\beta }_2=\frac{\frac{\frac{V_{m2}}{V_{oc1}}\ln \left(\frac{1+\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)}\right)}{\ln \left(\frac{I_{sc1}\frac{S_2}{S_1}+\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)I_{sc1}-I_{m1}\frac{S_2}{S_1}}{\left({\left(\frac{I_{sc1}-I_{m1}}{I_{sc1}}\right)}^{\frac{V_{oc1}}{V_{oc1}-V_{m1}}}\right)I_{sc1}}\right)}-1}{T_2-T_1}---\left(10\right)$以上公式中为I为光伏电池输出电流；V为光伏电池输出电压；I_sc、V_oc、I_m和V_m分别为任意光强S和温度T下的短路电流、开路电压、最大功率点处的电流和电压；I_sc1、V_oc1、I_m1和V_m1分别为在温度为T₁和光强为S₁测试条件下的短路电流、开路电压、最大功率点处的电流和电压值；I_sc2，V_oc2，I_m2和V_m2分别为在温度为T₂和光强为S₂测试条件下的短路电流、开路电压、最大功率点处的电流和电压值；α₁、α₂、β₁和β₂分别为短路电流温度系数、最大功率点处的电流温度系数、开路电压温度系数和最大功率点处的电压温度系数。