光伏組件的輸出特性計算方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光伏發電技術領域，尤其涉及一種光伏組件的輸出特性計算方法及系 統。
【背景技術】
[0002] 太陽能光伏發電是新能源的重要組成部分，被認為是當前世界上最有發展前景的 新能源技術。目前，各國均投入巨額資金競相研究開發，并積極推進產業化進程，大力開拓 市場應用。相比傳統發電方式，太陽能光伏發電具有數量大、清潔、獲取方便、時間長久的優 點，是取之不盡、用之不竭的理想能源。長遠來看，太陽能將是未來人類主要的能源來源。 據預計，2020年時光伏發電在世界電力生產中所占比例將達1%左右，到2050年時將占到 25%，光伏發電正在快速進入電力能源結構，并且將逐步成為其重要的組成部分。
[0003] 近年來光伏發電雖然從技術和市場上都得到了飛速發展，太陽能的利用雖然無地 域限制，隨處可得。但是，由于目前光伏電站的選址一般只考慮光照度因素，從而無法對光 伏組件的輸出進行全面、準確的計算，難以實現合理的預測，導致實際運行的光伏電站中， 電池組件運行狀態的評估缺少基于實時氣象因素數據的理論參考數值，發電效率偏低、發 電成本偏高。
【發明內容】
[0004] 本發明提供了一種光伏組件的輸出特性計算方法，包括以下步驟：
[0005] 采集光伏組件所在區域的實時氣象信息；
[0006] 根據所述光伏組件的安裝參數以及采集到的所述實時氣象信息，計算所述光伏組 件的輸出特性。
[0007] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述實時氣象信息包括但不限于 光照輻射度、環境溫度以及風速。
[0008] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述光伏組件的安裝參數包括但 不限于電池安裝數量、額定開路電壓以及額定短路電流。
[0009] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據所述光伏組件的安裝參 數以及采集到的所述實時氣象信息，計算所述光伏組件的輸出特性，包括以下步驟：
[0010] 根據所述光伏組件的安裝參數和所述實時氣象信息，計算所述光伏組件在所述實 時氣象信息影響下的實時溫度；
[0011] 根據所述光伏組件的實時溫度，計算所述光伏組件的實時效率、實時功率、實時開 路電壓以及實時短路電流。
[0012] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據所述光伏組件的安裝參 數和所述實時氣象信息，計算所述光伏組件在所述實時氣象信息影響下的實時溫度，包括 以下步驟：
[0013] 建立所述光伏組件的等效熱模型；
[0014] 依照所述等效熱模型，根據所述光伏組件的安裝參數和所述實時氣象信息，計算 所述光伏組件的背板與環境熱阻之間的熱輻射關系和熱傳導關系；
[0015] 根據所述光伏組件的背板與環境熱阻之間的熱輻射關系和熱傳導關系，計算所述 光伏組件的前面板保護材料的實時熱阻、背板保護材料的實時熱阻、以及電池硅層的封裝 保護材料的實時熱阻；
[0016] 根據所述光伏組件的前面板保護材料的實時熱阻、背板保護材料的實時熱阻、電 池硅層的封裝保護材料的實時熱阻，以及所述光伏組件的安裝參數和所述實時氣象信息， 計算所述光伏組件在所述實時氣象信息影響下的實時溫度。
[0017] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據光伏組件的前面板保護 材料的實時熱阻、背板保護材料的實時熱阻、電池硅層的封裝保護材料的實時熱阻，以及所 述光伏組件的安裝參數和所述實時氣象信息，計算所述光伏組件在所述實時氣象信息影響 下的實時溫度，包括以下步驟：
[0018] 按照以下公式計算所述光伏組件的實時溫度T。：
[0021] 其中，&與1?4為所述光伏組件的前面板與背板保護材料的熱阻，1? 2與1?3為所述光 伏組件中的電池硅層的封裝保護材料的熱阻；巾1與Φ 2為所述光伏組件兩側的熱流量；Tw、 Ta分別為所述光伏組件的外層溫度和環境溫度；α為光譜吸收系數，取為0. 9 ; ri為光電轉 換效率，在開路情況下取為〇 ;Gin。為入射輻照度；S為所述光伏組件的表面積。
[0022] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據光伏組件的實時溫度， 計算所述光伏組件的實時效率、實時功率、實時開路電壓以及實時短路電流，包括以下步 驟：
[0023] 按照以下公式計算所述光伏組件的實時效率η :
[0024] n = n Tref [l-β ref (Tc-Tref)+ γ Iog10G1]
[0025] 其中，nTraf為所述光伏組件標準測試條件下的參考效率；τ。為所述光伏組件的實 時溫度，Iref為光伏組件標準測試條件時的電池溫度，Gin。為實時入射輻照度，β 為溫度系 數，γ為輻射系數。
[0026] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據光伏組件的實時溫度， 計算所述光伏組件的實時效率、實時功率、實時開路電壓以及實時短路電流，還包括以下步 驟：
[0027] 按照以下公式計算所述光伏組件的實時功率P :
[0029] 其中，Τ。為所述光伏組件的實時溫度，τ ρν為所述光伏組件外層材料的透射比，S 為所述光伏組件的表面積，Gin。為實時入射輻照度，ri Traf為所述光伏組件標準測試條件下 的參考效率。
[0030] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據光伏組件的實時溫度， 計算所述光伏組件的實時效率、實時功率、實時開路電壓以及實時短路電流，還包括以下步 驟：
[0031] 按照以下公式計算所述光伏組件的實時開路電壓Uc^
[0033] 其中，β為電壓的溫度系數，δ為輻照度校正系數，IU為標準測試條件下的開路 電壓，G T。為參考光照度，取為1000W/m2。
[0034] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法中，所述根據光伏組件的實時溫度， 計算所述光伏組件的實時效率、實時功率、實時開路電壓以及實時短路電流，還包括以下步 驟：
[0035] 按照以下公式計算所述光伏組件的實時短路電流Is。：
[0036] Isc= G inc/GT。· Isc0[l+ a (Tc-T0)]
[0037] 其中，α為電流溫度系數，Is。。為標準測試條件下的短路電流。
[0038] 相應地，本發明還提供一種光伏組件的輸出特性計算系統，包括采集模塊和計算 豐吳塊；
[0039] 所述采集模塊，用于采集光伏組件所在區域的實時氣象信息；
[0040] 所述計算模塊，用于根據所述光伏組件的安裝參數以及采集到的所述實時氣象信 息，計算所述光伏組件的輸出特性。
[0041] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算系統中，所述實時氣象信息包括但不限于 光照輻射度、環境溫度以及風速。
[0042] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算系統中，所述光伏組件的安裝參數包括但 不限于電池安裝數量、額定開路電壓以及額定短路電流。
[0043] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算系統中，所述計算模塊包括第一計算單元 和第二計算單元；
[0044] 所述第一計算單元，用于根據所述光伏組件的安裝參數和所述實時氣象信息，計 算所述光伏組件在所述實時氣象信息影響下的實時溫度；
[0045] 所述第二計算單元，用于根據所述光伏組件的實時溫度，計算所述光伏組件的實 時效率、實時功率、實時開路電壓以及實時短路電流。
[0046] 本發明提供的光伏組件的輸出特性計算系統中，所述第一計算單元包括建模單 元、熱傳導和熱福射計算單元、熱阻計算單元以及溫度計算單元；
[0047] 所述建模單元，用于建立所述光伏組件的等效熱模型；
[0048] 所述熱傳導和熱輻射計算單元，用于依照所述等效熱模型，根據所述光伏組件的 安裝參數和所述實時氣象信息，計算所述光伏組件的背板與環境熱阻之間的熱輻射關系和 熱傳導關系；
[0049] 所述熱阻計算單元，用于根據所述光伏組件的背板與環境熱阻之間的熱輻射關系 和熱傳導關系，計算所述光伏組件的前面板保護材料的實時熱阻、背板保護材料的實時熱 阻、以及電池硅層的封裝保護材料的實時熱阻；
[0050] 所述溫度計算單元，用于根據所述光伏組件的前面板保護材料的實時熱阻、背板 保護材料的實時熱阻、電池硅層的封裝保護材料的實時熱阻，以及所述光伏組件的安裝