光伏组件局部阴影下热斑效应优化配置研究

摘要

光伏发电系统在实际运行过程中，尤其是在建筑比较密集的区域，常常会受周围建筑物、树木、表面污损等的影响，在光伏阵列中形成局部阴影的现象，导致光伏发电系统出现功率损失和阵列失配，引起热斑效应，对光伏电池造成不可逆转的损坏，带来经济损失和安全伤害。因此提高光伏阵列输出功率及避免热斑效应对光伏发电可靠性有着至关重要的意义。为规避光伏电池在局部阴影下的失配及功率损耗，本文主要工作如下： 1.根据光伏电池等效电路，建立光伏电池数学模型，并分别在无遮挡情况及局部阴影情况下，对不同温度及光照条件的光伏阵列特性曲线进行研究。 2.为得出光伏阵列结构对输出特性的影响，对相同光照强度、不同光伏阵列结构的光伏阵列输出特性进行分析，利用模糊控制法对输出进行最大功率点追踪，使输出功率稳定在最大功率点处。 3.基于场景削减技术，提出通过改变光伏阵列连接方式来优化阵列结构的优化算法。算法通过计算局部阴影下每两块光伏电池短路电流的差值，得到局部阴影下光伏电池遮阴情况的相似度，并将光强相似的光伏电池串联到同一支路中，实现对光伏阵列连接方式的优化,通过编程实现以上计算过程。将算法算得的优化结构与对比算例进行比较，分析优化算法得出的结构与原结构相比的优越性。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 光伏电池数学模型发展现状

1.2.2局部阴影下旁路二极管结构对输出特性影响及热斑现象研究现状

1.2.3 最大功率点追踪研究现状

1.2.4光伏阵列结构优化研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 光伏电池数学建模及其输出特性

2.1 光伏电池等效模型

2.2 光伏电池工程建模

2.3 输出特性

2.3.1 不同光照下光伏阵列特性曲线

2.3.2 不同温度下光伏阵列特性曲线

2.3.3 局部阴影下光伏阵列特性曲线

2.3.4串联支路输出特性过程分析

2.4局部阴影对光伏电池的危害

2.5 本章小结

第三章 基于模糊控制的重构结构最大功率点追踪

3.1 不同阵列结构对输出特性影响

3.2 基于模糊控制的重构结构最大功率点追踪

3.2.1模糊化

3.2.2模糊规则推理

3.2.3解模糊化

3.2.4重构阵列最大功率点追踪

3.3 本章小结

第四章 优化算法及优化结果分析

4.1 相似度计算

4.1.1 空间向量模型算法

4.1.2场景削减算法

4.2 场景削减过程

4.3光伏阵列优化系统

4.4 算例分析

4.4.1算例一

4.4.2算例二

4.4.3算例三

4.4.4算例分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果