復雜受光條件下光伏陣列輸出特性建模分析

李光金，韓會賓，傅 饒，石嘉川

(1.山東建筑大學信息與電氣工程學院，山東 濟南 250101；2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院)

0 引言

隨著雙碳目標（碳達峰，碳中和）的提出，太陽能被認為是未來最有發展前途的新能源，光伏發電作為太陽能開發利用的主要技術，得到了廣泛應用。目前已有多種光伏電池模型，通過對各種光伏電池數學模型的輸出特性曲線研究發現，每個光伏電池模型之間沒有實質性差異，僅復雜性和實用性不同，輸出特性曲線均為非線性曲線，正常光伏陣列在均勻受光條件下功率輸出曲線只有一個峰值，即最大功率點。如今許多BIPV（光伏建筑一體化）建筑為了滿足建筑美學要求，已不再將所有光伏組件設計成單一朝向，致使光伏陣列受光不均勻，光伏組件不規則排列可能會在一定程度上影響發電效率。另外，光伏組件的局部陰影問題會導致光伏組件發電不均衡，嚴重降低功率，甚至還會造成熱斑效應。若存在復雜受光下光伏模塊串聯，光伏陣列輸出曲線會發生變化，輸出功率也會降低，傳統的光伏陣列數學模型也不再適用。

本文對均勻光照下光伏電池的輸出特性數學模型進行仿真研究，并在此基礎上推導建立了串聯光伏陣列在復雜受光條件下的輸出特性數學模型，利用Matlab/Simulink 軟件仿真，實現復雜受光條件下光伏陣列的輸出特性分析，為后續MPPT 算法及光伏陣列布置奠定基礎。

1 光伏電池建模及分析

1.1 光伏電池數學模型

綜合考慮光伏電池模型的復雜性和實用性，對常見的單二極管光伏電池模型（如圖1所示）進行數學建模，利用Matlab/Simulink 軟件仿真分析其輸出特性曲線?！?br>