光伏组件的输出特性计算方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏组件的输出特性计算方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 太阳能光伏发电是新能源的重要组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的 新能源技术。目前，各国均投入巨额资金竞相研究开发，并积极推进产业化进程，大力开拓 市场应用。相比传统发电方式，太阳能光伏发电具有数量大、清洁、获取方便、时间长久的优 点，是取之不尽、用之不竭的理想能源。长远来看，太阳能将是未来人类主要的能源来源。 据预计，2020年时光伏发电在世界电力生产中所占比例将达1%左右，到2050年时将占到 25%，光伏发电正在快速进入电力能源结构，并且将逐步成为其重要的组成部分。
[0003] 近年来光伏发电虽然从技术和市场上都得到了飞速发展，太阳能的利用虽然无地 域限制，随处可得。但是，由于目前光伏电站的选址一般只考虑光照度因素，从而无法对光 伏组件的输出进行全面、准确的计算，难以实现合理的预测，导致实际运行的光伏电站中， 电池组件运行状态的评估缺少基于实时气象因素数据的理论参考数值，发电效率偏低、发 电成本偏高。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种光伏组件的输出特性计算方法，包括以下步骤：
[0005] 采集光伏组件所在区域的实时气象信息；
[0006] 根据所述光伏组件的安装参数以及采集到的所述实时气象信息，计算所述光伏组 件的输出特性。
[0007] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述实时气象信息包括但不限于 光照辐射度、环境温度以及风速。
[0008] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述光伏组件的安装参数包括但 不限于电池安装数量、额定开路电压以及额定短路电流。
[0009] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据所述光伏组件的安装参 数以及采集到的所述实时气象信息，计算所述光伏组件的输出特性，包括以下步骤：
[0010] 根据所述光伏组件的安装参数和所述实时气象信息，计算所述光伏组件在所述实 时气象信息影响下的实时温度；
[0011] 根据所述光伏组件的实时温度，计算所述光伏组件的实时效率、实时功率、实时开 路电压以及实时短路电流。
[0012] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据所述光伏组件的安装参 数和所述实时气象信息，计算所述光伏组件在所述实时气象信息影响下的实时温度，包括 以下步骤：
[0013] 建立所述光伏组件的等效热模型；
[0014] 依照所述等效热模型，根据所述光伏组件的安装参数和所述实时气象信息，计算 所述光伏组件的背板与环境热阻之间的热辐射关系和热传导关系；
[0015] 根据所述光伏组件的背板与环境热阻之间的热辐射关系和热传导关系，计算所述 光伏组件的前面板保护材料的实时热阻、背板保护材料的实时热阻、以及电池硅层的封装 保护材料的实时热阻；
[0016] 根据所述光伏组件的前面板保护材料的实时热阻、背板保护材料的实时热阻、电 池硅层的封装保护材料的实时热阻，以及所述光伏组件的安装参数和所述实时气象信息， 计算所述光伏组件在所述实时气象信息影响下的实时温度。
[0017] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据光伏组件的前面板保护 材料的实时热阻、背板保护材料的实时热阻、电池硅层的封装保护材料的实时热阻，以及所 述光伏组件的安装参数和所述实时气象信息，计算所述光伏组件在所述实时气象信息影响 下的实时温度，包括以下步骤：
[0018] 按照以下公式计算所述光伏组件的实时温度T。：
[0021] 其中，&与1?4为所述光伏组件的前面板与背板保护材料的热阻，1? 2与1?3为所述光 伏组件中的电池硅层的封装保护材料的热阻；巾1与Φ 2为所述光伏组件两侧的热流量；Tw、 Ta分别为所述光伏组件的外层温度和环境温度；α为光谱吸收系数，取为0. 9 ; ri为光电转 换效率，在开路情况下取为〇 ;Gin。为入射辐照度；S为所述光伏组件的表面积。
[0022] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据光伏组件的实时温度， 计算所述光伏组件的实时效率、实时功率、实时开路电压以及实时短路电流，包括以下步 骤：
[0023] 按照以下公式计算所述光伏组件的实时效率η :
[0024] n = n Tref [l-β ref (Tc-Tref)+ γ Iog10G1]
[0025] 其中，nTraf为所述光伏组件标准测试条件下的参考效率；τ。为所述光伏组件的实 时温度，Iref为光伏组件标准测试条件时的电池温度，Gin。为实时入射辐照度，β 为温度系 数，γ为辐射系数。
[0026] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据光伏组件的实时温度， 计算所述光伏组件的实时效率、实时功率、实时开路电压以及实时短路电流，还包括以下步 骤：
[0027] 按照以下公式计算所述光伏组件的实时功率P :
[0029] 其中，Τ。为所述光伏组件的实时温度，τ ρν为所述光伏组件外层材料的透射比，S 为所述光伏组件的表面积，Gin。为实时入射辐照度，ri Traf为所述光伏组件标准测试条件下 的参考效率。
[0030] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据光伏组件的实时温度， 计算所述光伏组件的实时效率、实时功率、实时开路电压以及实时短路电流，还包括以下步 骤：
[0031] 按照以下公式计算所述光伏组件的实时开路电压Uc^
[0033] 其中，β为电压的温度系数，δ为辐照度校正系数，IU为标准测试条件下的开路 电压，G T。为参考光照度，取为1000W/m2。
[0034] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算方法中，所述根据光伏组件的实时温度， 计算所述光伏组件的实时效率、实时功率、实时开路电压以及实时短路电流，还包括以下步 骤：
[0035] 按照以下公式计算所述光伏组件的实时短路电流Is。：
[0036] Isc= G inc/GT。· Isc0[l+ a (Tc-T0)]
[0037] 其中，α为电流温度系数，Is。。为标准测试条件下的短路电流。
[0038] 相应地，本发明还提供一种光伏组件的输出特性计算系统，包括采集模块和计算 丰吴块；
[0039] 所述采集模块，用于采集光伏组件所在区域的实时气象信息；
[0040] 所述计算模块，用于根据所述光伏组件的安装参数以及采集到的所述实时气象信 息，计算所述光伏组件的输出特性。
[0041] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算系统中，所述实时气象信息包括但不限于 光照辐射度、环境温度以及风速。
[0042] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算系统中，所述光伏组件的安装参数包括但 不限于电池安装数量、额定开路电压以及额定短路电流。
[0043] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算系统中，所述计算模块包括第一计算单元 和第二计算单元；
[0044] 所述第一计算单元，用于根据所述光伏组件的安装参数和所述实时气象信息，计 算所述光伏组件在所述实时气象信息影响下的实时温度；
[0045] 所述第二计算单元，用于根据所述光伏组件的实时温度，计算所述光伏组件的实 时效率、实时功率、实时开路电压以及实时短路电流。
[0046] 本发明提供的光伏组件的输出特性计算系统中，所述第一计算单元包括建模单 元、热传导和热福射计算单元、热阻计算单元以及温度计算单元；
[0047] 所述建模单元，用于建立所述光伏组件的等效热模型；
[0048] 所述热传导和热辐射计算单元，用于依照所述等效热模型，根据所述光伏组件的 安装参数和所述实时气象信息，计算所述光伏组件的背板与环境热阻之间的热辐射关系和 热传导关系；
[0049] 所述热阻计算单元，用于根据所述光伏组件的背板与环境热阻之间的热辐射关系 和热传导关系，计算所述光伏组件的前面板保护材料的实时热阻、背板保护材料的实时热 阻、以及电池硅层的封装保护材料的实时热阻；
[0050] 所述温度计算单元，用于根据所述光伏组件的前面板保护材料的实时热阻、背板 保护材料的实时热阻、电池硅层的封装保护材料的实时热阻，以及所述光伏组件的安装