[发明专利]一种用于故障诊断的光伏组件参数提取方法

说明书

本发明提出一种用于故障诊断的光伏组件参数提取方法。由于组件的旁路二极管的存在，在组件中部分电池片受到遮挡时，其I‑V输出特性会出现多个膝点，因此其I‑V曲线又可分为若干个子I‑V曲线。采用传统解析法只能针对完整的I‑V曲线提取光伏组件五参数，对于由于多膝点而产生的子I‑V曲线，表征该子I‑V特性下的光伏组件五参数，传统利用解析法求解光伏组件无参数的方法均不再适应。本发明所提方法所需计算点不依赖完整的I‑V特性曲线，可用于解决求解多膝点下子I‑V曲线对应组件五参数的问题，为故障诊断提供依据。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体讲涉及一种用于故障诊断的光伏组件参数提取方法。

背景技术

近年来，光伏发电作为国内热门的研发投资领域，引发了一股研究太阳光伏发电的热潮。对于太阳能光伏发电的研究从光生伏特效应发现以来，一直不断进步与发展，国内对光伏领域的研究也日趋深入。

一般来说，一个光伏阵列由光伏组串并联而成，光伏组串又由光伏组件串联而成，一个光伏组件又由固定个数的太阳能电池片串联而成；这类光伏组件之间的串并联连接结合后续电能转换器件，构成了一个初步的光伏发电系统。

然而，光伏组件的发电会受到外界环境的干扰，具体而言主要为光强与环境温度的影响，光照强度降低、环境温度上升，都会导致组件输出电能降低。此外，组件内部由于生产工艺水平的不同而导致的串联失配问题，亦会导致整体输出电能降低。由于光伏组串由若干个光伏组件串联而成，因此组件与组件之间的失配会带来组串整体输出功率的损失，甚至导致部分组件发生热斑等故障；为减少这类故障的发生，一般在光伏组件封装时即会在若干个串联的太阳能电池片上反向并联一个旁路二极管，其目的在于当组串的整体输出电流大于旁路二极管所并联的太阳能电池片输出的电流时，为电池片提供短路通路，以防电流反向灌入太阳能电池片引发发热甚至烧毁等问题。

旁路二极管一定程度上解决了组件之间因失配而产生的热斑问题，但造成了组串整体输出呈现了非连续变化的性质，表现在旁路二极管导通与关断状态前后，光伏组串的I-V输出特性曲线在该状态点发生突变，光伏组串的P-V输出特性在该状态点出现波谷；综上，一旦光伏组串中有旁路二极管导通，其P-V输出特性即出现多个功率峰值，且单个峰值区间上P-V曲线不再为该工作状态下的组件从短路电流至开路电压的完整曲线。

目前，一般通过解析法求解光伏组件五参数(光生电流I_ph、二极管理想因子n、串联电阻R_s、并联电阻R_sh和二极管反向饱和电流I_o)均需要实测以下数据：短路电流I_sc、开路电压U_oc、最大功率点(U_mpp,I_mpp)以及开路电压处与短路电流处的dU/dI；获得这些数据要求光伏组件提供出完整的从短路电路至开路电压的I-V曲线，然而如前文所述，当组串中因部分组件失配而导致旁路二极管工作时，组件无法提供完整的I-V曲线，因此以目前解析法的手段无法求出光伏组串中各组件的五参数。

光伏组件的五参数较为全面的描述了光伏组件的工作状态与使用性能，因此对于光伏组件的故障诊断来说，提取其五参数是至关重要的，本发明提供了一种用于故障诊断的光伏组件参数提取方法，该方法在组件无法提供完整的I-V曲线时，仍可以较好地提取出光伏组件在该工作状态下的五参数，为光伏组件的故障诊断提供了依据。

发明内容

光伏组串的五参数是表征光伏组串工作性能的重要指标，本发明提出一种用于故障诊断的光伏组件参数提取方法，其特征在于该光伏组件I-V特性曲线不完整时，通过采样该光伏组件的部分电压电流数据点求解出表征光伏组件物理性质的五参数(光生电流I_ph、二极管反向饱和电流I_o、二极管理想因子n、串联电阻R_s、并联电阻R_sh)，具体步骤如下：