专利名称：一种太阳能电池工程化数学模型的建模方法
技术领域：
本发明涉及新能源发电技术领域，公开了一种太阳能电池工程化数学模型的建模方法。
背景技术：
为了缓解能源危机与环境污染，世界各国都在积极开发和利用太阳能等可再生能源。太阳能光伏发电是太阳能众多利用方式中最重要的技术之一，已成为各国研究的热点。为了优化设计太阳能光伏发电系统，有必要建立适用于光伏发电系统设计应用的工程化数学模型。在太阳能光伏应用系统设计时，大家关心的是太阳能电池的输出电气特性，它是随太阳光强、环境温度和太阳电池组件参数等不断变化的非线性函数。因此，理想的太阳能 电池仿真模型应能基于这些变化的参数，较准确地模拟实际太阳能电池的输出I-V特性。生产厂家一般只提供太阳能电池组件在标准测试条件(太阳光强1000W/m2，电池温度25°C)下的四个电气参数，即短路电流Is。、开路电压V。。、最大功率点电流Im和最大功率点电压Vm。因此如何根据厂家提供的这些参数建立一个实用、精确的工程简化数学模型，以模拟在任意不同的光强和电池温度下太阳能电池I-V特性尤为重要。常用的太阳能电池工程数学模型有单指数模型、双指数模型和多项式模型等三种，这些模型各有优缺点，但一个共同的特点是都没有考虑太阳能电池串联电阻的影响，显然这将会影响模型的精度。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种太阳能电池工程化数学模型的建模方法，考虑了在任意光强和温度下串联电阻参数的影响，能满足工程精度要求。基于硅太阳能电池数学模型理论，忽略一些次要因素的影响，仅仅利用硅太阳能电池生产厂商提供的太阳能电池组件在标准测试条件(太阳光强1000W/m2，电池温度25°C)下的四个电气参数，即短路电流Is。、开路电压V。。、最大功率点电流Im和最大功率点电压Vm。更为重要的是还考虑了在任意光强和温度下的串联电阻参数的影响，提高了模型的精度。其改进之处在于，包括如下两个步骤(一 )估算任意光强和温度下太阳能电池串联电阻目前普遍使用的硅太阳能电池理论数学模型
Γ r 7 r i,1 V+irs,/ = /一-Ljexp H(I)式(I)能较好地描述太阳能电池一般工作状态下的I-V特性，已被广泛应用于太阳能电池理论分析中。但是，由于式⑴中的5个参数(Iph、Isat、n、RsjPRs)与电池温度和太阳光强有关，确定十分困难，而且电池生产厂商也不提供这几个参数，因此式(I)不适用于光伏发电系统工程设计。太阳能电池的输出特性与太阳光强和电池温度有关。当太阳光强和电池温度发生变化时，根据太阳能电池的四个标准参考技术参数(短路电流Is。、开路电压V。。、最大功率点电流Im和最大功率点电压vm)，通过引入相应的补偿系数，可以得出任意太阳光强S和电池温度T下的四个技术参数值，然后将式(I)进行简化，并通过计算可以得到任意太阳光强S和电池温度T条件下所对应的硅太阳能电池串联电阻的估算值Rs。即
权利要求
1.一种太阳能电池工程化数学模型的建模方法，其特征在于包括以下步骤 (1)估算任意光强和温度下太阳能电池串联电阻根据太阳能电池的四个标准参考技术参数短路电流/s。、开路电压K。。、最大功率点电流Jm和最大功率点电压Km，通过引入相应的补偿系数，推算得出任意太阳光强S和电池温度r下的四个技术参数值及其所对应的硅太阳能电池串联电阻的估算值； (2)建立考虑串联电阻影响的太阳能电池工程化数学模型将硅太阳能电池理论数学模型进行简化推导，再利用已经计算得到的任意光强^和温度r下的串联电阻值，以及最大功率点时和开路状态下的电压电流值，得出引入相应补偿系数后的表达式，最后将串联电阻值和补偿系数的表达式代入，即可得到一种改进的满足任意光强^和温度r条件下的太阳能电池工程化数学模型。
全文摘要
本发明涉及新能源发电技术领域，公开了一种太阳能电池工程化数学模型的建模方法。基于硅太阳能电池理论数学模型，仅需考虑厂商提供的标准测试条件下的四个标准参考技术参数，引入相应的补偿系数，且考虑了在任意光强和电池温度下的串联电阻参数的影响以提高模型的精度，通过计算推导得出一种改进的太阳能电池工程化数学模型的建模方法。与其他模型相比，该模型考虑了任意光强和温度下太阳能电池串联电阻的影响，能够显著提高模型的精度。该数学模型在实际环境下的计算误差低于工程实践中小于6%的范围要求，能够很好的满足工程应用需求。该方法可广泛应用于光伏发电系统的仿真研究和系统设计中。
文档编号G06F17/50GK102968535SQ20121049869
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者廖志凌, 施卫东, 梅从立, 徐东, 刘国海 申请人:江苏大学