CN111049477A - 一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法 - Google Patents
一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111049477A CN111049477A CN201911018661.6A CN201911018661A CN111049477A CN 111049477 A CN111049477 A CN 111049477A CN 201911018661 A CN201911018661 A CN 201911018661A CN 111049477 A CN111049477 A CN 111049477A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photovoltaic module
- supply side
- power supply
- output
- fault
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 26
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 7
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
- H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
-
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及故障分析技术领域，具体为一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法。该方法基于Matlab/Simulink的仿真模型，能够快速对一些难以在实际运行中模拟的电源侧故障进行模拟，通过模拟各类电源侧故障，分析各类故障对光伏组件输出特性的影响，对解决光伏组件参数的识别和优化，以及电力系统的运行和维护有着重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及故障分析技术领域，涉及对电源侧发生各类故障进行模拟，分析各类故障下光伏发电系统输出特性分析方法,具体为一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法。
背景技术
光伏发电是应对能源危机的有效解决途径，也是目前新能源发电的重要研究方向之一。近年来，光伏发电发展迅速，越来越多光伏并网运行，考虑到光伏发电易受诸多因素的干扰，造成并网后电网功率扰动，因此对电源侧扰动下的光伏发电暂态特性研究也是尤为必要的。每块组件在出厂计算标况(S＝1000Lx；T＝25℃)下输出参数时，都忽略了太阳能电池片的元件性能的差异，而实际中每块太阳能电池片的规格和性能很难保持一致，且光伏组件的工作环境不可能一直处于标况的环境下，因此当外部环境变化较大时便不能依靠厂家提供的参数来判断光伏组件的输出特性。目前针对光伏发电输出特性的分析方法大多停留在理论上，对于电源侧的干扰研究缺少精度较高的光伏发电系统暂态模型，并且光伏组件在各种电源侧故障下输出特性的影响程度无法具体化。
发明内容
本发明提供了一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，基于Matlab/Simulink的仿真模型，通过软件模拟出各类的电源侧故障如：局部阴影、积灰、组件失配等，通过故障下光伏组件输出特性的变化情况，分析电源侧各类故障对光伏组件输出特性的影响。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：
一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、基于Matlab/Simulink软件对光伏发电系统以及电源侧故障进行建模；
步骤2、记录工作在标况环境下的光伏组件输出功率；
步骤3、模拟电源侧故障下光伏组件输出功率，与标况下输出功率对比，分析电源侧故障对光伏组件输出特性的影响。
所述步骤1中，光伏发电系统的建模包括基于Matlab/Simulink软件对光伏阵列、光伏升压器和并网逆变器的建模。
所述步骤1中，电源侧故障的建模包括基于Matlab/Simulink软件对局部阴影、组件积灰、组件失配的建模。
所述步骤2中，标况下的输出功率是指光伏组件工作在光照强度S＝1000Lx，温度T＝25℃的环境下的输出功率。
所述步骤3中，电源侧故障中的局部阴影故障对光伏组件输出特性影响分析方法：光伏组件模型参数不变，根据局部阴影故障类型通过调节透光率改变阴影组件光照强度大小来实现局部阴影故障的模拟，并通过与标况输出功率对比分析此故障下的输出特性。
所述步骤3中，电源侧故障中的组件积灰对光伏组件输出特性影响分析方法：光伏组件模型参数不变，根据积灰的密度和灰尘类型的不同，调节透光率和温度变化率来改变光照强度和温度实现对组件积灰故障的模拟，并通过与标况输出功率对比分析此故障下的输出特性。
所述步骤3中，电源侧故障中的组件失配对光伏组件输出特性影响分析方法：光伏组件的工作环境不变，改变光伏阵列中任一光伏组件单元的模型参数以改变此发电单元的输出功率，其余组件的参数不变，此情况实现组件失配故障的模拟，再通过与标况输出功率对比分析此故障下的输出特性。
本发明的有益效果为：提出的基于Matlab/Simulink的仿真模拟方法，降低了人为因素对故障类型的干扰，能正确快速的得到实际中难以模拟的故障对光伏系统输出特性的影响情况，对光伏系统参数的识别和优化有着很好的参考意义。
附图说明
图1为光伏发电系统Matlab/Simulink的模型；
图2为模拟局部阴影故障的电源侧故障仿真模型；
图3为模拟积灰的电源侧故障仿真模型；
图4为模拟组件失配的电源侧故障仿真模型；
图5为标况下光伏组件的输出功率；
图6为本发明中模拟局部阴影下的光伏组件输出功率；
图7为本发明中局部阴影前后光伏组件的功率输出；
图8为本发明中模拟组件积灰后的输出功率；
图9为本发明中模拟积灰前后光伏组件功率输出情况；
图10为本发明中模拟组件失配情况下光伏组件的输出功率；
图11为本发明中模拟组件失配前后的输出功率。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：
实施例1
本发明的目的是提供一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，该方法基于Matlab/Simulink的仿真模型，通过软件模拟出各类的电源侧故障如：局部阴影、积灰、组件失配等，通过故障下光伏组件输出特性的变化情况，分析电源侧各类故障对光伏组件输出特性的影响。
本发明所采用的技术方案是，一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，包括以下步骤：
步骤1：基于Matlab/Simulink软件对光伏组串、光伏升压器和并网逆变器进行建模；
步骤2：基于Matlab/Simulink软件对局部阴影、积灰、组件失配等电源侧故障进行建模；
步骤3：设置光伏组件工作在S＝1000Lx，T＝25℃的标况环境下，记录组件的输出功率；
步骤4：采用若干个光伏组件发电单元，各个发电单元参数一致且相对独立，设置在某时刻，某光伏组件发电单元光照强度发生变化，再分析变化时光伏发电系统的输出情况。此模拟下的组件输出情况反映的是局部阴影故障对光伏组件输出特性的影响，阴影故障的大小可以通过调节透光率来实现；
步骤5：设置光伏组件发电单元的参数以及工作环境一致，同时改变光照强度和温度的变化来模拟积灰对光伏组件输出功率的影响。此情况下组件的输出情况反映的是组件积灰对光伏组件输出特性的影响，组件积灰程度可根据积灰的密度和灰尘类型的不同调节透光率和温度变化率来实现；
步骤6：采用若干个光伏组件发电单元，各个发电单元工作环境一致且相对独立，改变其中某单元的参数以改变此发电单元的输出功率。此情况下组件的输出情况反映的是组件失配对光伏组件输出特性的影响，具体的模拟的失配类型根据实际情况来确定相应的参数。
实施例2
选择与实际参数基本一致的太阳能电池板模型，本文以sunpower SPR-305E-WHT-D单晶硅组件为例，整个光伏阵列5个组件为一串，一共有66串组件，总容量为Pm＝100kW。组件的参数以及模型参数如表1、2所示。
表1光伏组件参数
表2组件的模型参数
设置光伏电池组串工作在辐照度S＝1000Lx，T＝25℃的标况环境下，将66串组件分为两个单元，其中分别由63、3串组件构成，设置3串组件的发电单元光照强度降低500Lx，其余63串组件工作在标况环境下，对光伏组件上述的环境模拟，光伏组件输出功率情况如图6所示。为了与标况下的输出功率作比较，将局部阴影的组件输出功率与标况下的输出功率置于同一图中，输出情况如图7所示。
以积灰密度为5.06g/m2时为例，此情况下组件相对透光率为82.64％，温度降低8.8％。设置66串光伏电池光照强度为826.4Lx，温度为22.8℃，此时光伏组件的功率输出情况如图8所示。为了与标况下的输出功率作比较，将积灰密度为5.06g/m2时的组件输出功率与标况下的输出功率置于同一图中，输出情况如图9所示。
设置光伏电池组串工作在辐照度S＝1000Lx，T＝25℃的标况环境下，将66串光伏电池组串分为两个单元，其中分别含62，4串组件。62串光伏组件工作在标况下且输出参数不变，另外4串组件的模型输出功率降低10％。对光伏组件上述的环境进行模拟，光伏组件的输出功率如图10所示。为了与标况下的输出功率作比较，将失配下的组件输出功率与标况下的输出功率置于同一图中，输出情况如图11所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、基于Matlab/Simulink软件对光伏发电系统以及电源侧故障进行建模；
步骤2、记录工作在标况环境下的光伏组件输出功率；
步骤3、模拟电源侧故障下光伏组件输出功率，与标况下输出功率对比，分析电源侧故障对光伏组件输出特性的影响。
2.根据权利要求1所述的一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：所述步骤1中，光伏发电系统的建模包括基于Matlab/Simulink软件对光伏阵列、光伏升压器和并网逆变器的建模。
3.根据权利要求1所述的一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：所述步骤1中，电源侧故障的建模包括基于Matlab/Simulink软件对局部阴影、组件积灰、组件失配的建模。
4.根据权利要求1所述的一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：所述步骤2中，标况下的输出功率是指光伏组件工作在光照强度S＝1000Lx，温度T＝25℃的环境下的输出功率。
5.根据权利要求1所述的一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：所述步骤3中，电源侧故障中的局部阴影故障对光伏组件输出特性影响分析方法：光伏组件模型参数不变，根据局部阴影故障类型通过调节透光率改变阴影组件光照强度大小来实现局部阴影故障的模拟，并通过与标况输出功率对比分析此故障下的输出特性。
6.根据权利要求1所述的一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：所述步骤3中，电源侧故障中的组件积灰对光伏组件输出特性影响分析方法：光伏组件模型参数不变，根据积灰的密度和灰尘类型的不同，调节透光率和温度变化率来改变光照强度和温度实现对组件积灰故障的模拟，并通过与标况输出功率对比分析此故障下的输出特性。
7.根据权利要求1所述的一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法，其特征在于：所述步骤3中，电源侧故障中的组件失配对光伏组件输出特性影响分析方法：光伏组件的工作环境不变，改变光伏阵列中任一光伏组件单元的模型参数以改变此发电单元的输出功率，其余组件的参数不变，此情况实现组件失配故障的模拟，再通过与标况输出功率对比分析此故障下的输出特性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911018661.6A CN111049477A (zh) | 2019-10-24 | 2019-10-24 | 一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911018661.6A CN111049477A (zh) | 2019-10-24 | 2019-10-24 | 一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111049477A true CN111049477A (zh) | 2020-04-21 |
Family
ID=70232772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911018661.6A Pending CN111049477A (zh) | 2019-10-24 | 2019-10-24 | 一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111049477A (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109873610A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-11 | 福州大学 | 基于iv特性和深度残差网络的光伏阵列故障诊断方法 |
-
2019
- 2019-10-24 CN CN201911018661.6A patent/CN111049477A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109873610A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-11 | 福州大学 | 基于iv特性和深度残差网络的光伏阵列故障诊断方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吴启琴 等: ""光伏阵列输出特性的研究与分析"", 《科技创新与应用》 * |
| 王凌霄: ""光伏发电系统的故障诊断与健康监测技术研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fara et al. | Output analysis of stand-alone PV systems: modeling, simulation and control | |
| Jha et al. | A detailed comparative analysis of different photovoltaic array configurations under partial shading conditions | |
| MacAlpine et al. | Characterization of power optimizer potential to increase energy capture in photovoltaic systems operating under nonuniform conditions | |
| Guo et al. | Analysing partial shading of PV modules by circuit modelling | |
| CN104362977B (zh) | 一种光伏逆变器双峰动态/静态mpp跟踪效率测试方法 | |
| Tahri et al. | Monitoring and evaluation of photovoltaic system | |
| CN104063264A (zh) | 一种串联光伏组件多峰i-v曲线仿真方法 | |
| Bai et al. | Investigation on photovoltaic array modeling and the MPPT control method under partial shading conditions | |
| CN111368491A (zh) | 一种简化的光伏组件双二极管模型建模及参数提取方法 | |
| KR et al. | Impact of Shadow or Dust on Solar Photovoltaic Power Generation System | |
| Villarejo et al. | Comparison of central vs distributed inverters: application to photovoltaic systems | |
| CN111049477A (zh) | 一种电源侧故障下光伏组件输出特性分析方法 | |
| Shao et al. | A novel PV array connection strategy with PV-buck module to improve system efficiency | |
| Khosrojerdi et al. | Microcontroller-based maximum power point tracking methods in photovoltaic systems | |
| Gangwar et al. | Design of fibonacci sequence-based solar tree and analysis the performance parameter of different phyllotaxy pattern based solar tree: An experimental approach | |
| Maharana et al. | Performance analysis of different PV array configurations under partial shading condition | |
| Sharma et al. | Comparative study of different configuration techniques to address the outcome of partial shading conditions on solar photovoltaic system | |
| CN109711077B (zh) | 一种切半光伏组串遮挡条件下建模方法 | |
| Kalahasthi et al. | SU DO KU Configuration of Solar PV Array Under Partial Shading Condition | |
| Ishak et al. | Development of PV array configuration under different partial shading condition | |
| Singh et al. | Optimal shade dispersion strategy for enhanced pv power extraction under pscs | |
| Kothari et al. | Comparative study of different solar photovoltaic arrays configuration to mitigate the negative impact of partial shading conditions | |
| CN112987838A (zh) | 一种针对光伏阵列处在局部阴影遮挡下的两阶段mppt方法 | |
| Qi et al. | PV Array Reconfiguration Based on the Shaded Cells' Number for PV Modules | |
| Severini et al. | SW framework for simulation and evaluation of partial shading effects in configurable PV systems |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200421 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |