[发明专利]一种光伏电池建模方法

说明书

本发明揭示了一种光伏电池建模方法，采用分步法对光伏电池进行建模。首先，建立含有光生电流I_ph、反向饱和电流I_o和理想因数n等三个参数的理想电路模型，并根据生产厂商提供的标准测试条件(STC)和正常电池工作温度(NOCT)下数据对I_ph、I_o和n等三个参数进行求解。然后，考虑光伏电池的接触电阻和PN结漏电流，引入串行电阻R_s和并行电阻R_sh，并根据生产厂商提供的STC下的数据求取参数R_s和R_sh。最后，根据光伏电池理想模型输出特性、串行电阻和并行电阻求解光伏电池实际模型的输出特性，达到对光伏电池建模的目的。本发明充分利用生产厂商提供的STC和NOCT下数据对模型参数进行求解，使得模型精度更高，同时采用分步法后使得模型求解避开了牛顿迭代法，模型求解更方便、更有效。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池发电领域，尤其是涉及一种太阳能光伏电池的建模方法。

背景技术

随着化石能源的逐渐短缺，各种可再生能源就成为当今世界各国极力发展的方向。而太阳能光伏电池由于高功率密度、清洁和无污染等优点，已经成为世界电力系统中应用最广的可再生能源之一。但是，在光伏电池发电领域中的光伏发电功率预测、并入电网后运行特性分析、最大功率点跟踪和光伏电池板故障诊断等各种场合都需要光伏电池的数学模型。

由于光伏电池是利用光生伏特效应制作而成的，二极管PN结是其结构的核心，因此由光生电流和半导体二极管并联可以构成光伏电池的理想电路模型，但是此模型和实际光伏电池的输出特性出入较大。随后形成的五参数单二极管模型由于在精度和复杂性之间取得很好的折中，应用较广，但是此模型需要用牛顿迭代法求解，使用不方便，同时其模型参数求解也非常繁琐。后来，很多学者利用生产厂商提供的标准测试条件(STC)下数据建立光伏电池的工程数学模型，同样也存在模型精度不高、求解不方便等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种模型精度高、不需要迭代算法的光伏电池建模方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光伏电池建模方法，包括以下步骤：

步骤1、建立含有光生电流、反向饱和电流、理想因数的光伏电池理想模型；

步骤2、以标准测试条件和正常电池工作温度为条件，对光生电流、反向饱和电流、理想因数进行求解；

步骤3、以标准测试条件求取引入串行电阻和并行电阻；

步骤4、根据光伏电池理想模型输出特性、串行电阻和并行电阻求解光伏电池实际模型的输出特性。

所述步骤1中，光生电流I_ph的获得方法：

其中，S是日照强度，S_r是参考日照强度，I_{ph_r}是标准测试条件下的光伏电池短路电流，μ_I是标准测试条件下的短路电流温度系数，T_r是光伏电池参考温度。

所述步骤1中，反向饱和电流I_o的获得方法：

其中，V_{oc_r}是标准测试条件下的开路电压，μ_V是标准测试条件下的开路电压温度系数。

所述步骤1中，理想因数n的获得方法：

其中，V_{oc_n}是光伏电池在正常电池工作温度下的开路电压，T_n是光伏电池在正常电池工作温度，S_n是光伏电池在正常电池工作温度下日照强度。