基于陰影識(shí)別的光伏陣列輸出特性簡(jiǎn)化仿真方法①

戚 軍 葉焙佳 李袁超 翁國(guó)慶 周 丹

(浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院 杭州 310023)

0 引 言

太陽(yáng)能作為無(wú)污染、易獲取的可再生能源[1-2]，光伏(photovoltaic， PV)發(fā)電是對(duì)其進(jìn)行有效利用的主要形式[3-4]。實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由浮云、建筑物等引起的遮陰會(huì)在陣列表面形成陰影，這不僅會(huì)削弱光伏陣列潛在的最大功率輸出能力，甚至可能損壞光伏組件[5-6]。構(gòu)成光伏陣列的多種電氣連接結(jié)構(gòu)中，串并聯(lián)(series parallel，SP)是應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)[7]。該結(jié)構(gòu)中，各串聯(lián)組件需并聯(lián)1個(gè)旁路二極管以避免局部遮陰時(shí)的熱斑現(xiàn)象[8]，同時(shí)各并聯(lián)子串需串聯(lián)1個(gè)防逆二極管用來(lái)防止支路電能倒送[9]。然而，旁路二極管的使用可能導(dǎo)致局部遮陰光伏陣列的P-V曲線存在多個(gè)峰值[10]。

為了降低局部遮陰對(duì)光伏輸出的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過(guò)細(xì)致的研究后有了較多成果。融合了粒子群[11-13]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[14，15]等智能算法的最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking，MPPT)技術(shù)，能夠比較準(zhǔn)確地跟蹤到光伏陣列的全局最大功率點(diǎn)(maximum power point，MPP)。但是，這些復(fù)雜的MPPT算法可能在某些特殊的陰影情況下失效。另一方面，動(dòng)態(tài)調(diào)整開關(guān)矩陣[16-18]等結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法能夠有效提高遮陰陣列的輸出功率。然而這些方法對(duì)陰影的檢測(cè)依賴較多測(cè)量元件，或?qū)⒕植空陉幗M件等效為整塊遮陰并以等效輻照度近似，導(dǎo)致繪制的陣列輸出特性曲線存在不可忽略的誤差。

考慮到實(shí)際陰影形狀的隨機(jī)多變性，若要精確檢測(cè)光伏陣列表面的陰影分布，需要安裝足夠多的輻射傳感器。但隨著陣列規(guī)模的擴(kuò)大，其數(shù)量將會(huì)非常大。……