CN108984915A - 凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法 - Google Patents

凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108984915A
CN108984915A CN201810801744.1A CN201810801744A CN108984915A CN 108984915 A CN108984915 A CN 108984915A CN 201810801744 A CN201810801744 A CN 201810801744A CN 108984915 A CN108984915 A CN 108984915A
Authority
CN
China
Prior art keywords
string
photovoltaic
illumination
intensity
mathematical model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201810801744.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陈功
许杨
蔡磊
韦炜
王婉雯
陈银银
吴帅
沈艳
徐鹏鹏
王银国
孙超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Institute of Technology
Original Assignee
Changzhou Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Institute of Technology filed Critical Changzhou Institute of Technology
Priority to CN201810801744.1A priority Critical patent/CN108984915A/zh
Publication of CN108984915A publication Critical patent/CN108984915A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法。该模型包括搭建的柔性光伏板模型以及设置于柔性光伏板模型上方的实验光源，N个光伏电池串联形成光伏电池串，2M串所述光伏电池串并联组成柔性光伏板模型。中间的一串光伏电池串为第M串，第M串光伏电池串受到的光照强度最大，从第M串开始光照强度向两边呈非线性递减。本发明控制光源的光照强度、疏密、仰角等参数，研究并探索不同高效率光源条件时柔性薄膜光伏板模块在自然状态下的电压、电流、功率等电气参数的变化规律，探索对称凸弯曲一次时的柔性薄膜光伏板模块与光源的垂直距离、弯曲弧度、弯曲度随时间变化的电气参数的变化规律。

Description

凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法
技术领域
本发明涉及一种单晶硅柔性电池模块在对称凸弯曲一次时的电流数学模型，尤其是采用非线性化分析实现该数学模型的建立。
背景技术
传统的太阳能电池板常常会让人觉得比较笨重和坚硬，而柔性太阳能电池比原始生产材料成本更低，更持久耐用并且更加美观。这种薄膜电板，还可以安置在不规则的摩天大楼的外观结构表面，吸收太阳能量并转化为电能。柔性太阳能电池板采用高晶硅材料制成，并用高强度以及高性能耐紫外线辐射的专用密封材料层压制而成，具有抗融雪，抗震，防压等等多种优点。是一种先进无污染的高科技产品。
目前，应用薄膜光伏电池板的行业越来越多，其中农业的温室大棚应用比较广泛，利用温室建筑安装太阳能电池板，将温室生产与光伏发电系统有机结合的光伏温室技术，可实现太阳能发电与温室生产的一体化，太阳能发电直接供给温室使用，既有效利用了土地资源，又节省了电力传输中的能源和资材消耗，而且解决了太阳能利用的时空转移，可获得温室夜间和阴雨天的能量补充。
除了农业方面，在太阳能力学方面目前也取得一定的进展，随着太阳能电池建筑一体化的不断发展，太阳能电池不再只是建筑结构的附加品，在越来越多的现代建筑结构中，逐渐出现太阳能电池与结构构件结合的应用，而这些应用使得太阳能电池不可避免的承受结构构件传递过来的应力的作用。目前，国内对此作了较长时间的理论和实验研究，提到了农业大棚和太阳能电池在力学上的应用，没有考虑到在复杂的阴影条件下的光伏阵列的建模。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，包括搭建的柔性光伏板模型以及设置于柔性光伏板模型上方的实验光源，N个光伏电池串联形成光伏电池串，2M串所述光伏电池串并联组成柔性光伏板模型。
进一步地，中间的一串光伏电池串为第M串，第M串光伏电池串受到的光照强度最大，从第M串开始光照强度向两边呈非线性递减。
进一步地，所述柔性光伏板模型的数学模型为：
本发明还提供一种凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学方法，包括：
步骤1：搭建实物光伏板模型；
步骤2：根据实物模型搭建光伏板的数学模型；
步骤3：非线性分析实物图的搭建；
步骤4：构建柔性薄膜对称凸弯曲一次时的数学模型。
进一步地，N个光伏电池串联形成光伏电池串，2M串所述光伏电池串并联组成柔性光伏板模型；中间的一串光伏电池串为第M串，第M串光伏电池串受到的光照强度最大，从第M串开始光照强度向两边呈非线性递减。
进一步地，整个柔性光伏板光照条件下不同区域的光照强度S由光伏板的弯曲度决定，
式中：k为常数；NC为串联电池数目，NP为并联电池组数目，Iscref为标准条件下的短路电流，Si为不同条件下的光照强度，Sref＝1000W/m2,表示标准光照强度，ΔT＝T-Tref，T为实际温度，Tref为标准条件温度，Tref＝25℃，Vmerf为最大功率点处电压，Vocref为开路电压，Imref为最大功率点处电流，Iscref为短路电流。
本发明的有益效果如下：
本发明以太阳能电池的工程模型为基础，结合电路的串并联理论，建立阴影条件下的光伏阵列的数学模型。本发明的构建工作在红外紫外波段的金卤灯、红外波段的白炽灯光源阵列机械机构模拟太阳光光源。控制光源的光照强度(白炽灯)、疏密、仰角等参数，研究并探索不同高效率光源条件时柔性薄膜光伏板模块在自然状态下的电压、电流、功率等电气参数的变化规律。研究并探索对称凸弯曲一次时的柔性薄膜光伏板模块与光源的垂直距离，弯曲弧度，弯曲度随时间变化(即老化)的电气参数的变化规律。
附图说明
图1是搭建实物光伏板模型示意图；
图2是根据实物模型搭建光伏板的数学模型示意图；
图3是非线性分析实物图的搭建示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，包括搭建的柔性光伏板模型以及设置于柔性光伏板模型上方的实验光源，N个光伏电池串联形成光伏电池串，2M串所述光伏电池串并联组成柔性光伏板模型。
中间的一串光伏电池串为第M串，第M串光伏电池串受到的光照强度最大，从第M串开始光照强度向两边呈非线性递减。
柔性光伏板模型的数学模型为：
式中：NC为串联电池数目，NP为并联电池组数目，Iscref为标准条件下的短路电流，Si为不同条件下的光照强度，Sref＝1000W/m2,表示标准光照强度，ΔT＝T-Tref，T为实际温度，Tref为标准条件温度，Tref＝25℃，Vmerf为最大功率点处电压，Vocref为开路电压，Imref为最大功率点处电流，Iscref为短路电流。
实施例二
本实施例提供一种凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，包括如下步骤：
步骤1：搭建实物光伏板模型。
如图1所示，在柔性光伏板正上方放置一个金卤灯作为实验光源。
步骤2：根据实物模型搭建光伏板的数学模型。
如图2所示，令N个光伏电池串联，然后令2M串光伏电池并联组成电池板模型，中间的一串为第M串，受到光照强度最大，从第M串开始光照强度从两边逐渐递减。
步骤3：构建柔性薄膜对称凸弯曲一次时的数学模型。
非线性分析实物图的搭建如图3所示。当光照强度呈非线性递减时，假设光伏板呈凸状正对光源，中间第M串光照强度最大，为SM，中间的一串光照强度最大，两边的光照强度依次递减，整个柔性光伏板光照条件下不同区域的光照强度S由光伏板的弯曲度决定，
其中k为常数
对应的数学模型为：
式中：NC为串联电池数目，NP为并联电池组数目，Iscref为标准条件下的短路电流，Si为不同条件下的光照强度，Sref＝1000W/m2,表示标准光照强度，ΔT＝T-Tref，T为实际温度，Tref为标准条件温度，Tref＝25℃，Vmerf为最大功率点处电压，Vocref为开路电压，Imref为最大功率点处电流，Iscref为短路电流。式中：
Voc＝Vocrefln(e+bΔS)(1-cΔT)；
a＝0.0025/℃；
b＝0.5m2/W，c＝0.00288/℃为常量；
其中：
其中，包括以下变量：
ΔT＝T-Tref
ΔS＝S-Sref
Voc＝Vocrefln(e+bΔS)(1-cΔT)
Im＝Imrefln(e+bΔS)(1-cΔT)
将上述变量带入得：
综上所述，本发明以太阳能电池的工程模型为基础，结合电路的串并联理论，建立阴影条件下的光伏阵列的数学模型。本发明的构建工作在红外紫外波段的金卤灯、红外波段的白炽灯光源阵列机械机构模拟太阳光光源。控制光源的光照强度(白炽灯)、疏密、仰角等参数，研究并探索不同高效率光源条件时柔性薄膜光伏板模块在自然状态下的电压、电流、功率等电气参数的变化规律。研究并探索对称凸弯曲一次时的柔性薄膜光伏板模块与光源的垂直距离，弯曲弧度，弯曲度随时间变化(即老化)的电气参数的变化规律。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，其特征在于：包括搭建的柔性光伏板模型以及设置于柔性光伏板模型上方的实验光源，N个光伏电池串联形成光伏电池串，2M串所述光伏电池串并联组成柔性光伏板模型。
2.根据权利要求1所述的凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，其特征在于：中间的一串光伏电池串为第M串，第M串光伏电池串受到的光照强度最大，从第M串开始光照强度向两边呈非线性递减。
3.根据权利要求2所述的凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，其特征在于：所述柔性光伏板模型的数学模型为：
式中：k为常数；NC为串联电池数目，NP为并联电池组数目，Iscref为标准条件下的短路电流，Si为不同条件下的光照强度，Sref＝1000W/m2,表示标准光照强度，ΔT＝T-Tref，T为实际温度，Tref为标准条件温度，Tref＝25℃，Vmerf为最大功率点处电压，Vocref为开路电压，Imref为最大功率点处电流，Iscref为短路电流。
4.凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学方法，包括：
步骤1：搭建实物光伏板模型；
步骤2：根据实物模型搭建光伏板的数学模型；
步骤3：非线性分析实物图的搭建；
步骤4：构建柔性薄膜对称凸弯曲一次时的数学模型。
5.根据权利要求4所述的凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，其特征在于：N个光伏电池串联形成光伏电池串，2M串所述光伏电池串并联组成柔性光伏板模型；中间的一串光伏电池串为第M串，第M串光伏电池串受到的光照强度最大，从第M串开始光照强度向两边呈非线性递减。
6.根据权利要求4所述的凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型，其特征在于：整个柔性光伏板光照条件下不同区域的光照强度S由光伏板的弯曲度决定，
CN201810801744.1A 2018-07-20 2018-07-20 凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法 Withdrawn CN108984915A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810801744.1A CN108984915A (zh) 2018-07-20 2018-07-20 凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810801744.1A CN108984915A (zh) 2018-07-20 2018-07-20 凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108984915A true CN108984915A (zh) 2018-12-11

Family

ID=64549809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810801744.1A Withdrawn CN108984915A (zh) 2018-07-20 2018-07-20 凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108984915A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021260024A1 (en) * 2020-06-24 2021-12-30 Sono Motors Gmbh Method for fabricating a curved photovoltaic module including adapted positioning of photovoltaic cells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021260024A1 (en) * 2020-06-24 2021-12-30 Sono Motors Gmbh Method for fabricating a curved photovoltaic module including adapted positioning of photovoltaic cells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202635220U (zh) 太阳能光伏温室大棚
CN103413847A (zh) 一种屋面光伏瓦及其制备方法
CN204669997U (zh) 一种光照均匀的漫射玻璃光伏温室
CN104113080A (zh) 光伏发电水产工厂化养殖车间
CN108984915A (zh) 凸弯曲柔性光伏电池模块的非线性化电流数学模型及方法
TWI708401B (zh) 一種透光性太陽能光電板的發電系統
WO2023116506A1 (zh) 一种智能型光伏玻璃温室及其运行方法和应用
CN108984916A (zh) 凸弯曲柔性光伏电池模块的线性化电流数学模型及方法
CN205755974U (zh) 光伏大棚
CN108803769A (zh) 太阳能光伏阵列的最大功率输出控制方法和系统
CN103887353A (zh) 一种将光能转化为电能的涂料以及玻璃组件
CN207776103U (zh) 一种柔性太阳能电池的充气膜结构
Wakayama et al. Photohydrogen production using photosynthetic bacterium Rhodobacter sphaeroides RV: simulation of the light cycle of natural sunlight using an artificial source
CN202598369U (zh) 阳光采集器
Moor et al. High-Transparency Clear Glass Windows with Large PV Energy Outputs
CN108363441B (zh) 一种人工上升流系统及基于人工上升流寡营养盐海区的调控方法
Mertia et al. Experimental Analysis of Solar Photovoltaic System under Partial Shading
CN206744060U (zh) 一种新型农业大棚温度调节系统
CN205792384U (zh) 一种可调光的建材型光伏构件及光伏系统
CN207250541U (zh) 光伏发电装置和穿戴电子设备
CN103956967B (zh) 一种带长余辉发光材料发光板增加发电数量的太阳能电站
CN104779895A (zh) 仿生态风光互补高效清洁发电装置
CN205656505U (zh) 太阳能公交站台自动遮阳系统
CN203872123U (zh) 一种带长余辉发光材料发光板增加发电数量的太阳能电站
CN105334901B (zh) 一种光伏发电系统最大功率点智能跟踪方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20181211

WW01 Invention patent application withdrawn after publication