在实际光伏系统的设计和应用中,光伏组件通常通过串联方式工作,因此组串的电气特性对理解和优化光伏系统尤为重要,例如通过分析光伏组串的电气特征可用于优化系统的功率输出,或识别组串中存在的潜在问题等。
光伏组串半物理模型
通过将上一篇中做的组件模型进行封装并‘串联’,即可构建光伏组串模型,例如下图所示为20块组件构成的组串模型,同时通过接口可设置每块组件电性能参数。
利用此模型即可对不同条件下组件如何影响组串输出特性进行研究,例如分析组件混接导致的失配损失,部分组件遮挡或损坏时对组串输出曲线产生的影响等。
分析实例 ,观察组串中如有一块组件出现电流异常对组串输出特性曲线的影响。
我们可以在上述半物理组串模型中随机抽取一块组件,将辐照度由1000W/m2修改成400 W/m2(等效该组件电流异常),修改前后组串IV曲线对比如下,可见下图右存在异常组件的组串输出特性曲线(IV曲线)相对于左图正常组串出现了明显的‘台阶’。当前各家逆变器厂家通过逆变器测试组串IV曲线评估组串中组件故障的基本原理大抵如此。
光伏组串数学模型
与半物理模型同理,将上篇中由组件数学模型生成的光伏组件电性能曲线(IV曲线)按照相同电流对应的电压进行叠加的原则(即同一组串内所有光伏组件运行电流始终保持一致)即可生成组串的输出曲线。
由于随机生成的组件电性能曲线数据点集存在差异,可以通过插值方式获得对应的相同电流下的组件电压值,随后进行数值叠加。例如,在已生成组件电性能曲线前提下,通过如下一小段代码即可得到相应组串电性能输出曲线:
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