[发明专利]一种基于交流阻抗测试的太阳能电池并联电阻的测量方法

说明书

本发明提出一种基于交流阻抗测试的太阳能电池并联电阻的测量方法，属于新能源与高效节能技术领域。该方法首先根据待测量太阳能电池的连接结构，计算交流阻抗测试外加的直流偏压范围及交流信号的电压幅值范围；然后在无光条件下，对待测量的太阳能电池进行交流阻抗测试：将太阳能电池置于计算得到的直流偏压范围内，同时对太阳能电池添加符合电压幅值范围的交流电压信号；分别测量响应电流最大值和最小值，计算响应电流的幅值，从而得到太阳能电池的并联电阻。本发明可在线测量电池的并联电阻，实时监控工作环境下太阳能电池的健康状态，确定太阳能电池的老化程度，精确估计电站寿命，为电站运维或者估值服务，简单便捷，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种基于交流阻抗测试的太阳能电池并联电阻的测量方法，属于新能源与高效节能技术领域。

背景技术

PN型太阳能电池包括晶体硅类电池和非晶体硅类电池，晶体硅太阳能电池主要分为单晶硅电池和多晶硅电池，非晶体硅类包括III-V族太阳能电池如砷化镓、磷化镓铟、磷化铟等、II-VI族如硒化铟铜、碲化镉等。一般PN型太阳能电池光照下的直流等效模型如图1所示。其中I_ph是恒流源，表示光照下电池产生的光电流；R_s是电池的串联电阻，表示电池的接线电阻及接触电阻；R_sh是电池的并联电阻，也被称为漏电阻，表示因为工艺等原因产生的漏电流的大小。并联电阻与电池的性能密切相关，无论是自然衰减还是特定故障都会引起并联电阻的减小。测量并联电阻可以定位故障，反映太阳能电池的老化程度。

现有的太阳能电池的并联电阻的测量方法一般是基于电池的I-V特性曲线来测量的，如图2所示。图中，横轴和纵轴分别表示太阳能电池的电压及电流；点线表示太阳能电池的I-V曲线；虚线是当电压趋近于零时I-V曲线的切线，其斜率代表并联电阻的大小；实线是当电流趋近于零时I-V曲线的切线，其斜率代表串联电阻的大小。具体实施方法是在稳定光照下，通过改变电池的负载，测量太阳能电池在某一光照强度下的全部或者部分I-V 值，进而由电压近似为零时的曲线斜率求得并联电阻。这种方法需要稳定光照和特定的温度下进行，设备复杂昂贵，并且需要通过斜率近似求得，结果往往会出现较大偏差，目前只能在实验室内进行离线测量，不适于电站环境下使用。截止2016年，中国的新增光伏装机总量34.54GW，累计装机总量为78.1GW，装机总量和增长率均居世界第一。随着光伏产业的蓬勃发展，大量的晶体硅组件被生产并安装于电站中，但由于缺乏有效的太阳能电池在线监控手段，电站处于粗放式的管理状态，造成了极大的资源浪费和财产损失。通过在线测量太阳能电池的物理参数，实时监控电池的运行状态和健康状态，可以快速定位故障，提高运维水平，增加电站的综合效益，这也是未来智能光伏电站的基本要求之一。太阳能电池的并联电阻是表征太阳能电池性能的重要物理参数，可以非常灵敏的反应太阳能电池的老化和故障。我们通过太阳能电池的加速退化实验证明，随着太阳能电池的老化，其并联电阻逐渐减小；另外，当太阳能电池发生隐裂等故障时，太阳能电池的并联电阻也会随之减小。因此，通过在线测量并联电阻，可以准确掌握太阳能电池的老化程度和故障情况，为电池的维护和更换提供依据，提高光伏电站的综合效益。目前尚没有在线测量太阳能电池并联电阻的方法。

发明内容

本发明的目的是为克服传统的太阳能电池并联电阻测量方法在太阳能电站难以实施的不足之处，提出一种基于交流阻抗测试的太阳能电池并联电阻的测量方法。本发明通过在线测量电池的并联电阻，可以实时监控工作环境下太阳能电池的健康状态，确定太阳能电池的老化程度，精确估计电站寿命，为电站运维或者估值服务，简单便捷，实用性强。

本发明一种基于交流阻抗测试的太阳能电池并联电阻的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：