時溫度，包括以下步驟： 按照以下公式計算所述光伏組件的實時溫度T。： Tc= (Ri+R2)Φ!+Τ3= (R3+R4)Φ2+Τ3 Φι+Φ2= QGincS(l-n) 其中，&與R4為所述光伏組件的前面板與背板保護材料的熱阻，R2與R3為所述光伏組 件中的電池硅層的封裝保護材料的熱阻；巾:與Φ2為所述光伏組件兩側的熱流量；!\、1；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，取為〇. 9 ;τι為光電轉換效 率，在開路情況下取為〇 ;Gin。為實時入射輻照度；S為所述光伏組件的表面積。7. 根據權利要求4所述的光伏組件的輸出特性計算方法，其特征在于，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： 按照以下公式計算所述光伏組件的實時效率η: Π-ΠTref[1_ 3ref(Tc_Tref) +Yl〇g10Ginc] 其中，nTraf為所述光伏組件標準測試條件下的參考效率；t。為所述光伏組件的實時溫 度，！'raf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。8. 根據權利要求4所述的光伏組件的輸出特性計算方法，其特征在于，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： 按照以下公式計算所述光伏組件的實時功率Ρ: P=GincxpvnTrefS[l-〇. 0045(Tc-25)] 其中，T。為所述光伏組件的實時溫度，τpv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，η 所述光伏組件標準測試條件下的參 考效率。9. 根據權利要求4所述的光伏組件的輸出特性計算方法，其特征在于，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： 按照以下公式計算所述光伏組件的實時開路電壓IL: Uoc=Uoc0 [1+β(GT0) (Tc-Ta) ] [1+δ(Tc)In(Ginc/GT0)] 其中，β為電壓的溫度系數，S為輻照度校正系數，l^。為標準測試條件下的開路電 壓，GT。為參考光照度，取為1000W/m2。10. 根據權利要求4所述的光伏組件的輸出特性計算方法，其特征在于，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： 按照以下公式計算所述光伏組件的實時短路電流Is。： Is〇=Ginc/GT0·Isc0[l+a(Tc-T〇)] 其中，a為電流溫度系數，Is。。為標準測試條件下的短路電流。11. 一種光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，包括采集模塊和計算模塊； 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； 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。12. 根據權利要求11所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，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。13. 根據權利要求11所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，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。14. 根據權利要求11至13任一項所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于， 所述計算模塊包括第一計算單元和第二計算單元； 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； 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。15. 根據權利要求14所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，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； 所述建模單元，用于建立所述光伏組件的等效熱模型； 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； 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； 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。16. 根據權利要求15所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，所述溫度計 算單元包括溫度計算子單元； 所述溫度計算子單元用于按照以下公式計算所述光伏組件的實時溫度T。： Tc= (Ri+R2)Φ!+Τ3= (R3+R4)Φ2+Τ3 Φι+Φ2= QGincS(l-n) 其中，&與R4為所述光伏組件的前面板與背板保護材料的熱阻，R2與R3為所述光伏組 件中的電池硅層的封裝保護材料的熱阻，巾:與Φ2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 ;τι為光電轉換效 率，在開路情況下取為〇,Gin。為實時入射輻照度，S為所述光伏組件的表面積。17. 根據權利要求14所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，所述第二計 算單元包括實時效率計算單元； 所述實時效率計算單元用于按照以下公式計算所述光伏組件的實時效率η: Tref[l-Pref(Tc-Tref) +yl〇g10GT] 其中，nTraf為所述光伏組件標準測試條件下的參考效率；T。為所述光伏組件的實時溫 度，！'raf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。18. 根據權利要求14所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，所述第二計 算單元還包括實時功率計算單元； 所述實時功率計算單元用于按照以下公式計算所述光伏組件的實時功率ρ: p=GincτpvnrefS[l-o. 0045 (Tc-25)] 其中，T。為所述光伏組件的實時溫度，τpv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，η 所述光伏組件標準測試條件下的參 考效率。19. 根據權利要求14所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，所述第二計 算單元還包括實時開路電壓計算單元； 所述實時開路電壓計算單元用于按照以下公式計算所述光伏組件的實時開路電壓U〇C： Uoc=Uoc0 [1+β(GT0) (Tc-Ta) ] [1+δ(Tc)In(Ginc/GT0)] 其中，β為電壓的溫度系數，S為輻照度校正系數，l^。為標準測試條件下的開路電 壓，GT。為參考光照度，取為1000W/m2。20.根據權利要求14所述的光伏組件的輸出特性計算系統，其特征在于，所述第二計 算單元還包括實時短路電流計算單元； 所述實時短路電流計算單元用于按照以下公式計算所述光伏組件的實時短路電流 Isc： Is〇=Ginc/GT0·Isc0[l+a(Tc-T〇)] 其中，a為電流溫度系數，Is。。為標準測試條件下的短路電流。
【專利摘要】本發明提供了一種光伏組件的輸出特性計算方法及系統，其中方法包括以下步驟：采集光伏組件所在區域的實時氣象信息；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。本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法及系統，通過采集光伏組件所在區域的實時氣象信息，然后根據光伏組件的安裝參數以及采集到的實時氣象信息，計算光伏組件的輸出特性。利用本發明提供的光伏組件的輸出特性計算方法及系統計算出的光伏組件的輸出特性全面、準確，有效提升了對實際運行的光伏電站中的電池組件運行狀態的評估水平，進一步提升了光伏電站的發電效率，降低了發電成本。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105260528
【申請號】CN201510639069
【發明人】楊曉波, 王婷, 王萍, 周麗霞, 袁瑞銘, 易忠林, 丁恒春, 沈宇, 徐占河, 席曉宇
【申請人】國網冀北電力有限公司電力科學研究院, 華北電力科學研究院有限責任公司, 國家電網公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月30日