CN106788244A - 一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法，具体涉及对户外光伏组件的发电功率测试值的方法领域。该获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法，根据已经测得的三组光伏组件的(I，V)数据及其对应的气象数据值，通过插值推导技术，推导计算出光伏组件其它气象数据测试点对应的(I，V)数据，从而得到相应的功率值，提高光伏组件的户外功率测试数据的采集数，为光伏组件一天发电量的分析提供更丰富的数据源。

Description

一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法

技术领域

本发明涉及一种对户外光伏组件的发电功率测试值的方法，具体涉及一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法。

背景技术

通过测试光伏组件的I-V曲线，可以获得相应的P-V曲线，并由此计算出此时光伏组件的最大功率值。通过设定测试时间间隔，测试组件一天各个测试时刻的最大功率值，可以得到一条对应各个测试时间点的功率曲线，结合在各个测试时间点记录下的气象数据(这里指辐照度、温度)，就可以分析被测光伏组件一天的发电量特性。采集更多时间点下对应不同气象数据的功率数值，就能更准确的还原光伏组件一整天的发电功率特性曲线，从而更准确的分析光伏组件的发电量特性。一天各个时间点气象数据的采集可以不受光伏组件工作状态的限制，采集数量相对较多；然而由于光伏组件工作状态和测试系统的限制，对光伏组件的功率测试必须设置一定的时间间隔，这使得一天中实际测试的功率数值相对气象数据来说，数据点更少更离散。通过这样离散的功率数据分析一整天的组件发电量特性，造成的分析误差较大。

根据IEC60891-2009标准中的说明，给出了一种测量方法。首先测试出光伏组件的两组I-V测试数据，两组数据分别标记为(I₁₁，V₁₁)和(I₂₁，V₂₁)，

根据式(11)和(21)计算出在辐照度为G₃的情况下的参数a，

G₃₁＝G₁₁+a*(G₂₁-G₁₁) (11)，

T₃₁＝T₁₁+a*(T₂₁-T₁₁) (21)，

其中，I代表电流，V代表电压，(G₁₁，T₁₁)为(I₁₁，V₁₁)数据下对应的辐照度和温度，(G₂₁，T₂₁)为(I₂₁，V₂₁)数据下对应的辐照度和温度；

从式(11)和(21)中看出，参数a为插值常量，当指定测试辐照度条件为固定值G₃₁时，温度条件就是固定的，必须根据公式(21)计算出对应此辐照度条件下的测试温度值，

根据计算出的插值常量a，使用式(31)和(41)计算出(G₃₁，T₃₁)测试条件下的I-V数值，

V₃₁＝V₁₁+a*(V₂₁-V₁₁) (31)，

I₃₁＝I₁₁+a*(I₂₁-I₁₁) (41)，

同样，当确定了测试温度条件为T₃₁时，也不能任意设定辐照度条件，必须根据式(11)计算出对应此温度条件下的测试辐照度值。这就使得在仅有两组已知(I，V)特性数据的情况下，无法获得任意辐照度、温度组合条件下的(I，V)特性数据。在得到系数a的数值后，使用式(31)和式(32)计算(G₃₁，T₃₁)测试条件下的I-V数值时，式(31)和式(32)中(I₁₁，V₁₁)和(I₂₁，V₂₁)的选取必须符合式(51)的要求。

I₂₁-I₁₁＝I_SC21-I_SC11 (51)，

其中I_sc11为(I₁₁，V₁₁)数据组对应的短路电流，I_sc21为(I₂₁，V₂₁)数据组对应的短路电流。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出通过较少的功率测试及对应的气象数据，推导出一天里其它气象数据测试点对应的光伏功率值，从而获得光伏组件全天气象数据测试点对应的功率值，为全天光伏组件发电量分析提供更丰富的数据源的一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法，

首先测试出光伏组件的三组I-V测试数据，分别标记为(I₁，V₁)、(I₂，V₂)和(I₃，V₃)，这三组I-V测试数据分别对应的辐照度、温度条件分别标记为(G₁，T₁)、(G₂，T₂)和(G₃，T₃)，首先根据(I₁，V₁)和(I₂，V₂)两组I-V测试数据和它们对应的辐照度、温度条件(G₁，T₁)和(G₂，T₂)，推导出在辐照度、温度条件为(G_m，T_m)下的I-V测试数据组(I_m，V_m)；然后根据(I_m，V_m)和(I₃，V₃)两组I-V测试数据和它们对应的辐照度、温度条件(G_m，T_m)和(G₃，T₃)，就可以推导出任意辐照度、温度条件组合(G_n，T_n)下的I-V测试数据组(I_n，V_n)，根据上述关系列出如下公式组：

在上述公式组中，G₁，G₂，G₃，G_n和T₁，T₂，T₃，T_n为已知数，将公式(2)中的G_m和T_m用公式(1)中的式子替代，将获得以下公式(5)：

在公式(5)中只有a，b两个未知数，那么可以通过这个联立公式解出a和b的表达式，最终可得出公式(6)：

得出b值后，通过公式(5)中的任何一个公式即可以得出a的数值，将a，b数值分别代入公式(3)和公式(4)中，则可以得出在(G_n，T_n)下的数据点(V_n，I_n)。

优选地，得到插值常量a或者b后，使用公式(3)计算(G_m，T_m)测试条件下的I-V的数值，或者使用公式(4)计算(G_n，T_n)测试条件下的I-V的数值时，所述公式(3)中的(I₁，V₁)、(I₂，V₂)的选取必须符合公式(7)，所述公式(4)中的(I_m，V_m)、(I₃，V₃)的选取必须符合公式(8)，

I₂-I₁＝I_SC2-I_SC1 (7)，

I₃-I_m＝I_SC3-I_SCm (8)，

其中，I_SC1为(I₁，V₁)数据组对应的短路电流，I_SC2为(I₂，V₂)数据组对应的短路电流，I_SC3为(I₃，V₃)数据组对应的短路电流，I_SCm为(I_m，V_m)数据组对应的短路电流。

本发明具有的有益效果是：根据已经测得的三组(I，V)数据及其对应的气象数据值，通过插值推导技术，推导计算出其它气象数据测试点对应的(I，V)数据，从而得到相应的功率值，提高光伏组件的户外功率测试数据的采集数，为光伏组件一天发电量的分析提供更丰富的数据源。

附图说明

图1已知三组(I，V)测试数据的辐照度和温度关系示意图；

图2为(I₁，V₁)、(I₂，V₂)和(I₃，V₃)选取示意图；

图3插值推导技术的实例示意图；

图4利用插值推导技术推导功率测试曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1-2所示，首先测试出光伏组件的三组I-V测试数据(其中I代表电流，V代表电压)，分别标记为(I₁，V₁)、(I₂，V₂)和(I₃，V₃)，这三组I-V测试数据分别对应的辐照度、温度条件分别标记为(G₁，T₁)、(G₂，T₂)和(G₃，T₃)，首先根据(I₁，V₁)和(I₂，V₂)两组I-V测试数据和它们对应的辐照度、温度条件(G₁，T₁)和(G₂，T₂)，推导出在辐照度、温度条件为(G_m，T_m)下的I-V测试数据组(I_m，V_m)；然后根据(I_m，V_m)和(I₃，V₃)两组I-V测试数据和它们对应的辐照度、温度条件(G_m，T_m)和(G₃，T₃)，就可以推导出任意辐照度、温度条件组合(G_n，T_n)下的I-V测试数据组(I_n，V_n)，根据上述关系列出如下公式组：

在上述公式组中，G₁，G₂，G₃，G_n和T₁，T₂，T₃，T_n为已知数，将公式(2)中的G_m和T_m用公式(1)中的式子替代，将获得以下公式(5)：

在公式(5)中只有a，b两个未知数，那么可以通过这个联立公式解出a和b的表达式，最终可得出公式(6)：

得出b值后，通过公式(5)中的任何一个公式即可以得出a的数值，将a，b数值分别代入公式(3)和公式(4)中，则可以得出在(G_n，T_n)下的数据点(V_n，I_n)。

得到插值常量a或者b后，使用公式(3)计算(G_m，T_m)测试条件下的I-V的数值，或者使用公式(4)计算(G_n，T_n)测试条件下的I-V的数值时，所述公式(3)中的(I₁，V₁)、(I₂，V₂)的选取必须符合公式(7)，所述公式(4)中的(I_m，V_m)、(I₃，V₃)的选取必须符合公式(8)，

I₂-I₁＝I_SC2-I_SC1 (7)，

I₃-I_m＝I_SC3-I_SCm (8)，

其中，I_SC1为(I₁，V₁)数据组对应的短路电流，I_SC2为(I₂，V₂)数据组对应的短路电流，I_SC3为(I₃，V₃)数据组对应的短路电流，I_SCm为(I_m，V_m)数据组对应的短路电流。

如图3所示，根据实际测得的气象数据点(440W/m²，43.3℃)、(679W/m²，45.8℃)、(742W/m²，49.5℃)对应的三组(I，V)数据，通过上述插值方法，推导出气象数据点(695W/m²，46.9℃)对应的(I，V)数据，进而得出此气象数据点下对应的最大功率值为113.35W，与实际测得的最大功率值113.03W相比，误差为0.28％，说明利用此插值方法可以较为准确地从已知的(I，V)数据及其对应的气象数据，推导出其它气象数据点对应的功率值。

如图4所示，利用上述方法可以在较少的功率测试数值基础上推导出一天里其它气象数据测试点对应的功率数值，以获得更多的数据源，有利于光伏组件的发电量分析。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法，其特征在于，

首先测试出光伏组件的三组I-V测试数据，分别标记为(I₁，V₁)、(I₂，V₂)和(I₃，V₃)，这三组I-V测试数据分别对应的辐照度、温度条件标记为(G₁，T₁)、(G₂，T₂)和(G₃，T₃)，首先根据(I₁，V₁)和(I₂，V₂)两组I-V测试数据和它们对应的辐照度、温度条件(G₁，T₁)和(G₂，T₂)，推导出在辐照度、温度条件为(G_m，T_m)下的I-V测试数据组(I_m，V_m)；然后根据(I_m，V_m)和(I₃，V₃)两组I-V测试数据和它们对应的辐照度、温度条件(G_m，T_m)和(G₃，T₃)，推导出任意辐照度、温度条件组合(G_n，T_n)下的I-V测试数据组(I_n，V_n)，根据上述关系列出如下公式组：

$\left\{\begin{array}{c}{G}_m=G_1+a*(G_2-G_1)\\ T_m=T_1+a*(T_2-T_1)\end{array}\right.---\left(1\right),$

$\left\{\begin{array}{c}{G}_n=G_m+b*(G_3-G_m)\\ T_n=T_m+b*(T_3-T_m)\end{array}\right.---\left(2\right),$

$\left\{\begin{array}{c}{V}_m=V_1+a*(V_2-V_1)\\ I_m=I_1+a*(I_2-I_1)\end{array}\right.---\left(3\right),$

$\left\{\begin{array}{c}{V}_n=V_m+b*(V_3-V_m)\\ I_n=I_m+b*(I_3-I_m)\end{array}\right.---\left(4\right),$

在上述公式组中，G₁，G₂，G₃，G_n和T₁，T₂，T₃，T_n为已知数，将公式(2)中的G_m和T_m用公式(1)中的式子替代，将获得以下公式(5)：

$\{\begin{array}{c}{G}_n-G_1=a*(G_2-G_1)+b*(G_3-G_1)-a*b*(G_2-G_1)\\ T_n-T_1=a*(T_2-T_1)+b*(T_3-T_1)-a*b*(T_2-T_1)\end{array}---\left(5\right),$

在公式(5)中只有a，b两个未知数，那么可以通过这个联立公式解出a和b的表达式，最终可得出公式(6)：

$b=\frac{(G_1-G_2)*(T_n-T_1)-(T_1-T_2)*(G_n-G_1)}{(G_1-G_2)*(T_3-T_1)-(T_1-T_2)*(G_3-G_1)}---\left(6\right),$

得出b值后，通过公式(5)中的任何一个公式即可以得出a的数值，将a，b数值分别代入公式(3)和公式(4)中，则可以得出在(G_n，T_n)下的数据点(V_n，I_n)。

2.如权利要求1所述的一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法，其特征在于，得到插值常量a或者b后，使用公式(3)计算(G_m，T_m)测试条件下的I-V的数值，或者使用公式(4)计算(G_n，T_n)测试条件下的I-V的数值时，所述公式(3)中的(I₁，V₁)、(I₂，V₂)的选取必须符合公式(7)，所述公式(4)中的(I_m，V_m)、(I₃，V₃)的选取必须符合公式(8)，

I₂-I₁＝I_SC2-I_SC1 (7)，

I₃-I_m＝I_SC3-I_SCm (8)，

其中，I_SC1为(I₁，V₁)数据组对应的短路电流，I_SC2为(I₂，V₂)数据组对应的短路电流，I_SC3为(I₃，V₃)数据组对应的短路电流，I_SCm为(I_m，V_m)数据组对应的短路电流。