CN113346842A - 一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置 - Google Patents

一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置 Download PDF

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CN113346842A CN202110878559.4A CN202110878559A CN113346842A CN 113346842 A CN113346842 A CN 113346842A CN 202110878559 A CN202110878559 A CN 202110878559A CN 113346842 A CN113346842 A CN 113346842A
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Abstract

本发明公开一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置，方法包括：基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；基于Lambert W函数对输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解显式表达式得到数据对；基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式；响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算。解决了现有技术中在计算太阳能串联电阻阻值时需要获取完整的I‑V曲线和气象数据，造成计算难度提升的问题。

Description

一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置。
背景技术
在节能减排、双碳目标、绿色建筑等政策的激励扶持下，太阳能作为一种可再生能源得到了广泛利用。光伏发电是太阳能利用的主要方式之一，太阳能电池是光伏发电系统的核心部件。串联电阻是太阳能电池的重要参数之一，包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、电极与硅表面接触电阻等，其值会直接影响电池的输出特性和光伏系统的发电效率。
传统的基于太阳能电池等效电路模型，列写方程式求解光伏电池等效串联电阻的方法，较为繁琐，计算过程复杂，难以实际应用。通过测量太阳能电池输出的I-V曲线，计算串联电阻的方法，需要测量太阳能电池的短路电流，使得光伏电站的运行可靠性和经济性下降。
在此背景下，研究太阳能电池串联电阻的在线计算方法，对于保证光伏发电系统的稳定经济运行具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置，用于至少解决上述技术问题之一。
第一方面，本发明提供一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法，包括以下步骤：步骤一：基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；步骤二：基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 237960DEST_PATH_IMAGE001
；步骤三：基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式，其中，基于对所述数据对
Figure 633300DEST_PATH_IMAGE002
进行拟合，确定在线计算公式中的未知系数，所述太阳能电池串联电阻在线计算公式具体为：
Figure 886427DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 641893DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 985281DEST_PATH_IMAGE005
，式中，
Figure 535211DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 478896DEST_PATH_IMAGE007
为串联电阻，
Figure 38054DEST_PATH_IMAGE008
为最大功率点电流，
Figure 298265DEST_PATH_IMAGE009
为最大功率点电压，
Figure 753517DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 184498DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 829237DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 396485DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 288218DEST_PATH_IMAGE014
分别为待确定的未知系数，
Figure 957228DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度，
Figure 858187DEST_PATH_IMAGE016
为光照强度，
Figure 76679DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 155625DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 295619DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 734691DEST_PATH_IMAGE020
分别为常数；步骤四：响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
第二方面，本发明提供一种太阳能电池串联电阻阻值在线计算装置，包括：第一建立模块，配置为基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；转化模块，配置为基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 276530DEST_PATH_IMAGE021
；第二建立模块，配置为基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式，其中，基于对所述数据对
Figure 334834DEST_PATH_IMAGE022
进行拟合，确定在线计算公式中的未知系数，所述太阳能电池串联电阻在线计算公式具体为：
Figure 962124DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 204887DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 86386DEST_PATH_IMAGE005
，式中，
Figure 756402DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 870988DEST_PATH_IMAGE007
为串联电阻，
Figure 651863DEST_PATH_IMAGE008
为最大功率点电流，
Figure 919027DEST_PATH_IMAGE009
为最大功率点电压，
Figure 556682DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 158564DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 228283DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 599221DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 611040DEST_PATH_IMAGE014
分别为待确定的未知系数，
Figure 434639DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度，
Figure 370365DEST_PATH_IMAGE016
为光照强度，
Figure 595810DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 778530DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 840158DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 766526DEST_PATH_IMAGE020
分别为常数；计算模块，配置为响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本发明任一实施例的太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法的步骤。
本申请的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法及装置，通过光伏运行监控设备获得光伏组件运行时的开路电压和最大功率点电压、最大功率点电流的测量值，能够完成对太阳能电池串联电阻阻值在线计算，解决了现有技术中在计算太阳能串联电阻阻值时需要获取完整的I-V曲线和气象数据，造成计算难度提升的问题，并且无需停运光伏发电系统，有效提高了光伏电站运行的可靠性和经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的太阳能电池串联电阻阻值在线计算误差图；
图3为本发明一实施例提供的在1%的误差允许范围下光照强度和温度的取值范围图；
图4为本发明一具体实施例的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法的流程图；
图5为本发明一实施例提供的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算装置的框图；
图6是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本申请的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法的流程图。
如图1所示，一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法包括以下步骤：
步骤一：基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程。
在本实施例中，基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程，如下式所示：
Figure 643215DEST_PATH_IMAGE024
(1)
式中，
Figure 13147DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流，
Figure 811339DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 541398DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流，
Figure 210276DEST_PATH_IMAGE028
为输出电压，
Figure 751110DEST_PATH_IMAGE029
为串联电阻，
Figure 36598DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 101506DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，由下式计算得到：
Figure 906782DEST_PATH_IMAGE032
(2)
式中，
Figure 867785DEST_PATH_IMAGE033
为太阳能电池串联数，
Figure 109410DEST_PATH_IMAGE034
为二极管的理想因子，
Figure 181272DEST_PATH_IMAGE035
为玻尔兹曼常数，值为1.38×10-23J/K，
Figure 903371DEST_PATH_IMAGE036
为太阳能电池的工作温度，
Figure 504117DEST_PATH_IMAGE037
为电子的电荷量，值为1.6×10-19 C。
厂商提供的数据一般包括标准工况（光照强度为1000W/m2，工作温度为25℃）下的开路电压、短路电流、最大功率点电压和最大功率点电流、短路电流温度系数以及开路电压温度系数。通过上述数据，基于太阳能电池输出特性方程，列写的方程组如下所示：
Figure 311667DEST_PATH_IMAGE038
(3)
式中，
Figure 921640DEST_PATH_IMAGE039
为标准工况下的短路电流，
Figure 950776DEST_PATH_IMAGE040
为标准工况下的光生电流，
Figure 722422DEST_PATH_IMAGE041
为标准工况下修改后的理想因子，
Figure 220531DEST_PATH_IMAGE042
为标准工况下二极管的反向饱和电流，
Figure 430933DEST_PATH_IMAGE043
为标准工况下的串联电阻阻值，
Figure 314575DEST_PATH_IMAGE044
为标准工况下并联电阻阻值。
Figure 273435DEST_PATH_IMAGE045
(4)
式中，
Figure 242528DEST_PATH_IMAGE046
为标准工况下的光生电流，
Figure 991041DEST_PATH_IMAGE047
为标准工况下二极管的反向饱和电流，
Figure 745501DEST_PATH_IMAGE048
为标准工况下的开路电压，
Figure 124530DEST_PATH_IMAGE041
为标准工况下修改后的理想因子，
Figure 315340DEST_PATH_IMAGE044
为标准工况下并联电阻阻值。
Figure 618277DEST_PATH_IMAGE049
(5)
式中，
Figure 476511DEST_PATH_IMAGE050
为标准工况下最大功率点电流，
Figure 26441DEST_PATH_IMAGE046
为标准工况下的光生电流，
Figure 970126DEST_PATH_IMAGE047
Figure 14437DEST_PATH_IMAGE047
为标准工况下二极管的反向饱和电流，
Figure 523916DEST_PATH_IMAGE051
为标准工况下最大功率点电压，
Figure 510326DEST_PATH_IMAGE043
为标准工况下的串联电阻阻值，
Figure 414742DEST_PATH_IMAGE041
为标准工况下修改后的理想因子，
Figure 512011DEST_PATH_IMAGE044
为标准工况下并联电阻阻值。
Figure 79259DEST_PATH_IMAGE052
(6)
式中，
Figure 784041DEST_PATH_IMAGE053
为最大功率点电流，
Figure 702318DEST_PATH_IMAGE054
为最大功率点电压，
Figure 72119DEST_PATH_IMAGE055
为最大功率点处电流对电压的导数，
Figure 759453DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流，
Figure 838398DEST_PATH_IMAGE028
为输出电压。
Figure 775130DEST_PATH_IMAGE056
(7)
式中，
Figure 479781DEST_PATH_IMAGE057
为开路电压的温度系数，
Figure 506774DEST_PATH_IMAGE058
为标准工况下的开路电压，
Figure 537047DEST_PATH_IMAGE059
为太阳能电池温度为
Figure 711808DEST_PATH_IMAGE015
时的开路电压，
Figure 423412DEST_PATH_IMAGE060
为标准工况下太阳能电池的温度，
Figure 85337DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度。
通过求解上述方程组，得到输出特性方程中标准工况下的光生电流、二极管反向饱和电流、串联电阻、并联电阻和修改后理想因子。
步骤二：基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 302823DEST_PATH_IMAGE061
。
在本实施例中，通过Lambert W函数对输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，如下式所示：
Figure 417409DEST_PATH_IMAGE062
(8)
式中，
Figure 932704DEST_PATH_IMAGE028
为输出电压，
Figure 449136DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流，
Figure 837524DEST_PATH_IMAGE029
为串联电阻，
Figure 439406DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 758392DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 880063DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 688619DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流，
Figure 512219DEST_PATH_IMAGE063
由下式计算得到：
Figure 385628DEST_PATH_IMAGE064
(9)
式中，
Figure 611073DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 793792DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流，
Figure 917737DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 844105DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 658477DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流，
Figure 277677DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流。
令上式中
Figure 623339DEST_PATH_IMAGE065
，可得到开路电压，如下式所示：
Figure 87819DEST_PATH_IMAGE066
(10)
式中，
Figure 22277DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 563110DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 379757DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 913506DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 718782DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流，
Figure 148627DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻。
通过Lambert W函数，太阳能电池的输出功率可以通过输出电流表示，如下式所示：
Figure 921411DEST_PATH_IMAGE067
(11)
式中，
Figure 540742DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流，
Figure 449792DEST_PATH_IMAGE029
为串联电阻，
Figure 316117DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 310618DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 936902DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 762776DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流。
对上式求导，令导数等于0，求解得到最大功率点电流
Figure 800002DEST_PATH_IMAGE068
的值。如下式所示：
Figure 32531DEST_PATH_IMAGE069
(12)
式中，
Figure 242933DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流，
Figure 126575DEST_PATH_IMAGE029
为串联电阻，
Figure 97154DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 800668DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 18022DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 756171DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流。
通过Lambert W函数，太阳能电池的输出功率可以通过输出电压表示，如下式所示：
Figure 948249DEST_PATH_IMAGE070
(13)
式中，
Figure 404638DEST_PATH_IMAGE028
为输出电压，
Figure 160105DEST_PATH_IMAGE025
为太阳能电池的输出电流，
Figure 769072DEST_PATH_IMAGE029
为串联电阻，
Figure 319002DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 997108DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 103735DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 816476DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流，
Figure 802887DEST_PATH_IMAGE071
由下式得到：
Figure 968289DEST_PATH_IMAGE072
对
Figure 816290DEST_PATH_IMAGE070
求导，令导数等于0，求解得到最大功率点电压
Figure 180276DEST_PATH_IMAGE073
的值。如下式所示：
Figure 337587DEST_PATH_IMAGE074
(14)
式中，
Figure 741018DEST_PATH_IMAGE028
为输出电压，
Figure 641978DEST_PATH_IMAGE029
为串联电阻，
Figure 63732DEST_PATH_IMAGE030
为并联电阻，
Figure 391945DEST_PATH_IMAGE026
为光生电流，
Figure 79410DEST_PATH_IMAGE031
为修改后的理想因子，
Figure 518481DEST_PATH_IMAGE027
为二极管反向饱和电流。
在不同光照强度和温度下，通过上述步骤求解得到开路电压、最大功率点电流和最大功率点电压，与太阳能电池串联电阻阻值组成数据对
Figure 60321DEST_PATH_IMAGE075
。
步骤三：基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式。
在本实施例中，光照强度与最大功率点电流以及太阳能电池温度与开路电压之间的关系通过一次函数表达，如下式所示：
Figure 44589DEST_PATH_IMAGE004
(15)
Figure 671879DEST_PATH_IMAGE005
(16)
太阳能电池串联电阻阻值在线计算公式，如下式所示：
Figure 914642DEST_PATH_IMAGE003
(17)
式中，
Figure 576567DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 794053DEST_PATH_IMAGE007
为串联电阻，
Figure 643060DEST_PATH_IMAGE008
为最大功率点电流，
Figure 689514DEST_PATH_IMAGE009
为最大功率点电压，
Figure 956678DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 797595DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 868319DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 452884DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 574555DEST_PATH_IMAGE014
分别为待确定的未知系数，
Figure 383111DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度，
Figure 472290DEST_PATH_IMAGE016
为光照强度，
Figure 345699DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 571144DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 753864DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 64760DEST_PATH_IMAGE020
分别为常数。
基于上述太阳能电池串联电阻阻值在线计算公式对数据对
Figure 538597DEST_PATH_IMAGE076
进行拟合，确定式中
Figure 884128DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 237749DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 521094DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 251153DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 451190DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 975712DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 808670DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 342419DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 396963DEST_PATH_IMAGE020
的值，得到太阳能串联电阻阻值在线计算公式。
步骤四：响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
在本实施例的方法中，基于太阳能电池的单二极管等效电路，建立了I-V输出特性方程，通过厂商参数列写方程组，求解得到输出特性方程中的未知参数。之后通过LambertW函数得到太阳能电池输出特性方程的显式表达，用以计算不同光照强度和工作温度下太阳能电池的开路电压、最大功率点电压和最大功率点电流，得到数据对
Figure 577540DEST_PATH_IMAGE077
，通过对数据对进行拟合，确定太阳能电池串联电阻阻值在线计算公式中的未知系数，通过光伏运行监控设备获得光伏组件运行时的开路电压和最大功率点电压、最大功率点电流的测量值，能够完成对太阳能电池串联电阻阻值在线计算，解决了现有技术中在计算太阳能串联电阻阻值时需要获取完整的I-V曲线和气象数据，造成计算难度提升的问题，并且无需停运光伏发电系统，有效提高了光伏电站运行的可靠性和经济性。
在一具体实施例中，使用晶硅太阳能电池组件，完成对上述方法的验证。晶硅组件厂商提供的标准工况下的数据有：开路电压为36.7V，短路电流为8.4A，最大功率点电压为29.1V，最大功率点电流为7.9A，开路电压系数为-0.128V/℃。采用牛顿拉夫逊算法求解列写的方程组得到标准工况下，晶硅电池输出特性方程参数：光生电流为8.41A，二极管反向饱和电流为6.99×10-11 A，串联电阻为0.412Ω，并联电阻为470.86Ω，修改后的理想因子为1.439。令光照强度在200~1200
Figure 350324DEST_PATH_IMAGE078
范围内，以10
Figure 422185DEST_PATH_IMAGE078
为步长变化，光伏电池温度在-15~75℃范围内，以0.9℃为步长变化，计算开路电压 、最大功率点电压和电流的数值，共得到10000个
Figure 331235DEST_PATH_IMAGE077
数据对。
Figure 998891DEST_PATH_IMAGE079
(18)
Figure 993391DEST_PATH_IMAGE080
(19)
采用最小二乘非线性拟合方法，通过太阳能电池串联电阻阻值在线计算公式对上述数据对进行拟合，得到此晶硅太阳能组件串联电阻阻值在线计算公式如下式所示：
Figure 868943DEST_PATH_IMAGE081
(20)
拟合结果的均方根误差仅为0.0048。在不同光照强度和温度下，采用上述公式(20)得到的串联电阻估计误差如图2所示。在1%的串联电阻允许估计误差下，对应的光照强度和光伏电池温度范围如图3所示。
请参阅图4，其示出了本申请的一具体实施例的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法的流程图。
如图4所示，首先获取当前系统时间，如果大于中午12点，则继续下面计算流程，否则结束计算；然后采集各太阳能电池组件的最大功率点电流
Figure 383233DEST_PATH_IMAGE008
，并判断最大功率点电流
Figure 420459DEST_PATH_IMAGE008
是否大于0.3倍的标准工况下的最大功率点电流
Figure 902256DEST_PATH_IMAGE082
，若大于，则继续下一步计算，否则延迟10分钟，直到当地时间大于14点时结束。之后，利用光伏发电系统的监测装置采集太阳能电池组件中各串（板）的最大功率点电流
Figure 315919DEST_PATH_IMAGE008
和最大功率点电压
Figure 950294DEST_PATH_IMAGE009
，然后将光伏逆变器功率置0，采集太阳能电池组件中各串（板）的开路电压
Figure 220739DEST_PATH_IMAGE006
，采集完后重新恢复逆变器运行，将采集的最大功率点电压
Figure 189832DEST_PATH_IMAGE009
和最大功率点电流
Figure 157919DEST_PATH_IMAGE009
、开路电压
Figure 630488DEST_PATH_IMAGE006
等数据上传至云平台。最后，利用太阳能电池串联电阻阻值在线计算公式公式计算串联电阻，实现太阳能电池串联电阻阻值的在线计算。
请参阅图5，其示出了本申请的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算装置的框图。
如图5所示 ，在线计算装置200，包括第一建立模块210、转化模块220、第二建立模块230以及计算模块240。
其中，第一建立模块210，配置为基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；转化模块220，配置为基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 275096DEST_PATH_IMAGE083
；第二建立模块230，配置为基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式，其中，基于对所述数据对
Figure 731485DEST_PATH_IMAGE084
进行拟合，确定在线计算公式中的未知系数，所述太阳能电池串联电阻在线计算公式具体为：
Figure 34422DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 892657DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 442587DEST_PATH_IMAGE005
，式中，
Figure 137004DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 430582DEST_PATH_IMAGE007
为串联电阻，
Figure 143323DEST_PATH_IMAGE008
为最大功率点电流，
Figure 677204DEST_PATH_IMAGE009
为最大功率点电压，
Figure 842606DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 939875DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 772702DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 415167DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 67865DEST_PATH_IMAGE014
分别为待确定的未知系数，
Figure 968825DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度，
Figure 203628DEST_PATH_IMAGE016
为光照强度，
Figure 531842DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 671836DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 845328DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 137901DEST_PATH_IMAGE020
分别为常数；计算模块240，配置为响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
应当理解，图5中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图5中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；
基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 637015DEST_PATH_IMAGE085
；
基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式；
响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据太阳能电池串联电阻阻值的在线计算装置的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至太阳能电池串联电阻阻值的在线计算装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图6是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320，图6中以一个处理器310为例。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。存储器320为上述的非易失性计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与太阳能电池串联电阻阻值的在线计算装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于太阳能电池串联电阻阻值的在线计算装置中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；
基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 61043DEST_PATH_IMAGE086
；
基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式；
响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；
步骤二：基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 272693DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤三：基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式，其中，基于对所述数据对
Figure 216509DEST_PATH_IMAGE002
进行拟合，确定在线计算公式中的未知系数，所述太阳能电池串联电阻在线计算公式具体为：
Figure 886525DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 735532DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 532718DEST_PATH_IMAGE005
，
式中，
Figure 783571DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 421226DEST_PATH_IMAGE007
为串联电阻，
Figure 773841DEST_PATH_IMAGE008
为最大功率点电流，
Figure 92827DEST_PATH_IMAGE009
为最大功率点电压，
Figure 463765DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 475583DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 112232DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 234909DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 194775DEST_PATH_IMAGE014
分别为待确定的未知系数，
Figure 393806DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度，
Figure 501439DEST_PATH_IMAGE016
为光照强度，
Figure 427807DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 524070DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 612112DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 410304DEST_PATH_IMAGE020
分别为常数；
步骤四：响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法，其特征在于，在步骤一之后，所述方法还包括：
依据太阳能电池厂商数据，列写方程组，求解得到输出特性方程中的未知参数。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法，其特征在于，所述太阳能电池的输出特性方程为：
Figure 140362DEST_PATH_IMAGE021
，
式中，
Figure 212088DEST_PATH_IMAGE022
为太阳能电池的输出电流，
Figure 471031DEST_PATH_IMAGE023
为光生电流，
Figure 756519DEST_PATH_IMAGE024
为二极管反向饱和电流，
Figure 775422DEST_PATH_IMAGE025
为输出电压，
Figure 626703DEST_PATH_IMAGE026
为串联电阻，
Figure 587706DEST_PATH_IMAGE027
为并联电阻，
Figure 111222DEST_PATH_IMAGE028
为修改后的理想因子，由下式计算得到：
Figure 917504DEST_PATH_IMAGE029
，
式中，
Figure 826554DEST_PATH_IMAGE030
为太阳能电池串联数，
Figure 692879DEST_PATH_IMAGE031
为二极管的理想因子，
Figure 703692DEST_PATH_IMAGE032
为玻尔兹曼常数，值为1.38×10-23J/K，
Figure 313665DEST_PATH_IMAGE033
为太阳能电池的工作温度，
Figure 342801DEST_PATH_IMAGE034
为电子的电荷量，值为1.6×10-19 C。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池串联电阻阻值的在线计算方法，其特征在于，所述太阳能电池输出电压的显式表达式为：
Figure 193076DEST_PATH_IMAGE035
，
式中，
Figure 674873DEST_PATH_IMAGE025
为输出电压，
Figure 88537DEST_PATH_IMAGE022
为太阳能电池的输出电流，
Figure 972179DEST_PATH_IMAGE026
为串联电阻，
Figure 931039DEST_PATH_IMAGE027
为并联电阻，
Figure 900132DEST_PATH_IMAGE023
为光生电流，
Figure 851907DEST_PATH_IMAGE028
为修改后的理想因子，
Figure 855636DEST_PATH_IMAGE024
为二极管反向饱和电流，
Figure 250976DEST_PATH_IMAGE036
由下式计算得到：
Figure 504103DEST_PATH_IMAGE037
，
式中，
Figure 259569DEST_PATH_IMAGE027
为并联电阻，
Figure 399695DEST_PATH_IMAGE024
为二极管反向饱和电流，
Figure 215204DEST_PATH_IMAGE028
为修改后的理想因子，
Figure 706359DEST_PATH_IMAGE023
为光生电流，
Figure 265517DEST_PATH_IMAGE022
为太阳能电池的输出电流。
5.一种太阳能电池串联电阻阻值在线计算装置，其特征在于，包括：
第一建立模块，配置为基于太阳能电池的单二极管模型，建立太阳能电池的输出特性方程；
转化模块，配置为基于Lambert W函数对所述输出特性方程进行转化，得到太阳能电池输出电压的显式表达式，并在不同光照强度和温度环境下，求解所述显式表达式得到数据对
Figure 978258DEST_PATH_IMAGE038
；
第二建立模块，配置为基于光照强度和温度与最大功率点电流和开路电压的关系，建立太阳能电池串联电阻在线计算公式，其中，基于对所述数据对
Figure 184242DEST_PATH_IMAGE039
进行拟合，确定在线计算公式中的未知系数，所述太阳能电池串联电阻在线计算公式具体为：
Figure 615223DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 509230DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 827210DEST_PATH_IMAGE005
，
式中，
Figure 718943DEST_PATH_IMAGE006
为开路电压，
Figure 433958DEST_PATH_IMAGE007
为串联电阻，
Figure 85650DEST_PATH_IMAGE008
为最大功率点电流，
Figure 507404DEST_PATH_IMAGE009
为最大功率点电压，
Figure 835617DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 710033DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 165416DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 707256DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 3108DEST_PATH_IMAGE014
分别为待确定的未知系数，
Figure 381131DEST_PATH_IMAGE015
为太阳能电池的工作温度，
Figure 623893DEST_PATH_IMAGE016
为光照强度，
Figure 754660DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 972146DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 86732DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 867607DEST_PATH_IMAGE020
分别为常数；
计算模块，配置为响应于获取的某一晶硅太阳能电池组件的基本参数，基于所述太阳能电池串联电阻在线计算公式对某一晶硅太阳能电池组件的串联电阻阻值进行在线计算，其中，所述基本参数包括最大功率点电压、最大功率点电流以及开路电压。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的方法。
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