专利名称：一种地面用光伏系统的电性能评价方法
技术领域：
本发明涉及光伏系统，特别涉及一种地面用光伏系统的电性能评价方法。
背景技术：
光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统。作为未来新能源市场的生力军，地面用光伏系统是接触人的直接产品，所以需要对光伏系统进行评价，以确定光伏系统电性能的优劣。影响光伏系统电性能的条件主要是光谱、大气质量、光强和温度，其中，光谱指照射至光伏组件的照射光光谱，大气质量指光伏系统所处大气环境下的大气质量，光强指照射光照射至光伏组件的光强，温度指光伏组件的自身温度。目前虽然可检测光伏系统获得电性能，从而得到光伏系统在某一条件下电性能的优劣，但是光伏系统在不同条件下检测获得的电性能将存在较大差异，这将无法进行对比衡量处于不同条件下的不同光伏系统，也即无法评价光伏系统性能的优劣，无法对比评价同一条件下不同光伏系统的优劣。另外，由于地面光伏系统处于室外，并不能为不同的光伏系统创造完全相同的条件，这也进一步增加了评价光伏系统的困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是一种地面用光伏系统的电性能评价方法，可将光伏系统置于统一基准条件下进行换算获得电性能换算值，从而根据该换算值评价光伏系统电性能的优劣。为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现一种地面用光伏系统的电性能评价方法，包括( I)确定评价光伏系统的基准条件，该基准条件包括基准大气质量条件、基准光强条件和基准温度条件；(2)测量光伏系统恒定输出的电压值和电流值，通过计算机拟合获得该电压值和电流值随大气质量变化而变化的大气质量换算关系、随光强变化而变化的光强换算关系以及随温度变化而变化的温度换算关系；(3)将在实际条件下光伏系统输出的电压值和电流值依次经温度换算关系、光强换算关系和大气质量换算关系进行换算至所述基准条件下的电压值和电流值，以评价光伏系统的电性能。在上述基础上，本发明可做如下改进本发明所述步骤(2)中，所述大气质量换算关系的获得方法为先将一已标定的光伏组件作为标准件，该标准件包含所述基准条件下已知对应输出的标定电压值和标定电流值；根据该标准件在实际不同大气质量下测量的电压值和电流值，通过计算机插值法拟合获得该实际测量值与标定值之间的标准换算关系，该标准换算关系即为大气质量换算关系。经被评光伏系统实际条件下输出的电压值和电流值经温度换算关系、光强换算关系换算获得基准温度条件、基准光强条件下的结果，再经标准换算关系直接换算至所述基准条件下的电压值和电流值。本发明所述步骤(2)中，所述光强换算关系的获得方法为测量大气质量、温度相同条件下，实际不同光强条件时光伏系统的输出的电压值和电流值，采用计算机插值法进行曲线拟合，获得光强换算关系。本发明所述温度换算关系的获得方法为测量大气质量、光强相同的条件下，实际不同温度条件时光伏系统的电性能数据即输出的电流值和电压值，采用计算机插值法进行曲线拟合，获得温度换算关系。本发明所述步骤(2)中，在光伏系统的输出端串接一固定电阻，控制固定电阻处于恒温状态，用于获得光伏系统输出的恒定电压值和电流值。所述固定电阻恒温处于20°C 30 V间的某一温度值上，以利于电阻保持恒压、恒流输出。进一步地，本发明所述步骤(3)中，多次测量光伏系统在不同的实际条件下输出的电压值和电流值，并均换算至基准条件下的电压值和电流值后取平均值，以提高换算结果的可信度。且每隔2分钟采集测量一次实际条件下光伏系统输出的电压值和电流值，并至少经24小时测量光伏系统在不同的实际条件下输出的电压值和电流值，以进一步利于保证所采集数据的可靠性。进一步地，本发明所述步骤(I)中，基准条件是大气质量为AMl. 5、光强为1000W/m2、温度为25°C，以适应光伏组件的中电池片的普通使用条件，充分发挥光伏组件性能。与现有技术相比，本发明技术具有如下有益效果(I)本发明可将被评光伏系统实际条件下输出的电压值和电流值，换算至基准条件下的电压、电流的换算值，从而提供了一个基准评价平台，便于评价光伏系统电性能的优劣；不仅可评价同一光伏系统不同时间(即不同实际外界条件)时的电性能，也可对比不同光伏系统在同一基准条件下的电性能，进而获得优劣评价；(2)本发明适用于不同的室外外界条件，不同的外界条件下光伏系统输出的电压值和电流值都可以换算至基准条件下的结果用于评价或对比，适用性广；(3)本发明通过规定的次序进行换算，以及通过规定数值的基准条件，规定的固定电阻恒温温度，可减少其它因素干扰换算结果，提高不同外界条件下换算结果的可信度。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。一种地面用光伏系统的电性能评价方法，包括(I)确定评价光伏系统的基准条件，该基准条件包括基准大气质量条件、基准光强光强条件和基准温度条件；本实施例设定基准条件的大气质量为AMl. 5、光强为1000W/m2、温度为25°C。另外，实际影响光伏系统的条件还有光谱，由于地面用光伏系统均是在太阳光下测量，均是太阳光谱则没有差异，所以忽略光谱对光伏系统电性能的评价影响。(2)测量光伏系统恒定输出的电压值和电流值，通过计算机拟合获得该电压值和电流值随大气质量变化而变化的大气质量换算关系、随光强变化而变化的光强换算关系以及随温度变化而变化的温度换算关系；测量光伏系统光强(或辐照度)、温度、电压、电流值的装置可采用现有常规的多路福照度数字探测仪、多路温度数字探测仪、直流电压数字探测仪、直流电流数字探测仪；本实施例采用的探测仪的电压精度达0.01V，电流精度达
O.OO1A，辐照度达O. 1W，温度达O.10Co其中(2-1)大气质量换算关系具体由以下方案获得；先将一已标定的光伏组件作为标准件，其为第三方机构标定的同规格太阳能光伏组件，该标准件包含所述基准条件下已知对应输出的标定电压值和标定电流值，本实施例采用的标准件已标定在IOOW 1100W步长30W各辐照强度下，及基准准条件下的电性能；将该标准件置于被评光伏系统相同的环境中，在光伏系统的输出端串接一固定电阻，控制固定电阻处于恒温25°c状态，在根据该标准件在实际不同大气质量下采集测量的电压值和电流值，通过计算机拟合获得该实际测量值与标定值之间的标准换算关系；本实施例采用插值法进行线性的y=ax+b、或者非线性的y=ax2+bx+c的曲线拟合，拟合获得与原标定值之间关系，也即为实际大气质量与标准大气质量AMl. 5的相关关系。对于该方案中线性的y=ax+b或者非线性的y=ax2+bx+c关系为电压值或电流值的标定值，X为电压值或电流值实际测量值，X和I均属于相同光强和温度条件下的值，a、b、c均为由计算机计算拟合获得的对应常数。对电压值、电流值的测量要求为1、要选择无云无沙尘暴的晴朗天气，2、每2分钟采集一次数据，3、至少要采集运行24小时的数据。(2-2)光强换算关系具体由以下方案获得；采集测量大气质量、温度相同条件下，实际不同光强条件时光伏系统的电性能数据即输出的电流值和电压值，采用计算机插值法进行线性的y=ax+b、或者非线性的y=ax2+bx+c的曲线拟合,确定获得相关关系。具体做法把光伏系统串联一个控制在恒温25°C的固定电阻，同时测量其电压和电流并采集记录，并采集对应组件温度和对应辐照强度；根据采集的数据，用计算机拟合在相同温度下，不同光强的不同电流、电压数值，确定电流和电压随光强变化的关系。对于该方案中线性的y=ax+b或者非线性的y=ax2+bx+C关系，y为电压值或电流值的标定值，X为电压值或电流值实际测量值，X和I均属于相同大气质量和温度条件下的值，a、b、c均为由计算机计算拟合获得的对应常数。对电压值、电流值的测量要求为1、要选择无云无沙尘暴的晴朗天气，2、每2分钟采集一次数据，3、至少要采集运行72小时的数据，4、被评光伏系统中各光伏组件的温度基本处于一致的情况下，温度差值为±10°C。(2-3)温度换算关系具体由以下方案获得；采集测量大气质量、光强相同的条件下，实际不同温度条件时光伏系统的电性能数据即输出的电流值和电压值，采用计算机插值法进行线性的y=ax+b、或者非线性的y=ax2+bx+c的曲线拟合,确定相关关系。具体做法为把光伏系统的输出端串联一个控制在恒温25°C下的固定电阻，同时测量其电压和电流并采集记录，并采集对应光伏组件温度和对应光强；根据采集的数据，用计算机拟合在相同光强下，不同温度的不同电压、电流值，确定电流和电压随温度变化的关系。对于该方案中线性的y=ax+b或者非线性的y=ax2+bx+c关系，y为电压值或电流值的标定值，x为电压值或电流值实际测量值，X和I均属于相同大气质量和光强条件下的值，a、b、c均为由计算机计算拟合获得的对应常数。对电压值、电流值的测量要求为1、要选择无云无沙尘暴的晴朗天气，2、每2分钟采集一次数据，3、至少要采集运行72小时的数据，4、被评光伏系统中各处光伏组件所受辐照度基本处于一致情况下，辐照度差值为±30W。通过以上的数据和操作及计算机计算，则确定了电压和电流随大气质量变化的关系(即实际大气质量与大气质量AMl. 5相关关系)，确定了电压和电流与光强变化的关系，确定了电压和电流随温度变化的关系。(3)将在实际条件下光伏系统输出的电压值和电流值依次经温度换算关系、光强换算关系和大气质量换算关系进行换算至所述基准条件下的电压值和电流值，以评价光伏系统的电性能。通过多次测量光伏系统在不同的实际条件下输出的电压值和电流值，并均换算至基准条件下的电压值和电流值后取平均值，以提高换算结果的可信度。本实施例是采集测量在温度和福照度最高，及温度和福照度最低或1/2处的两种实测数值，然后按温度换算，然后按光强换算，再按大气质量进行换算的先后次序，即先用温度换算关系换算到25°C的温度下的值，然后将该值代入光强换算关系换算，获得25°C的温度、1000W/M2的光强的中间值，再将该中间值代入大气质量换算关系(或本实施例的标准换算关系)换算，获得25°C的温度、1000W/M2的光强、AM1. 5的大气质量条件下的结果值，即得到该结果值的电压值和电流值，最后取平均数。另外，换算的先后次序也可统一规定为其它次序，同样可换算至基准条件，再用相同的次序下换算获得的相同基准条件来评价光伏系统的电性能。通过以上方法，在设定基准条件为其它值时，则可获得某光伏系统在某温度(最小温度 最大温度)，在某光强下(最大辐照度下)，某电阻负载下的电流、电压值。本实施例则是指获得在基准条件的25°C的温度、1000W/M2光强、AM1. 5大气质量条件下某电阻负载下的电流、电压值，用于评价衡量以获得优劣程度。本实施例的评价方法还可应用于对广义上的光伏系统进行评价，广义上的光伏系统指由1、光伏组件，2、光伏组件之间连接线，3、汇流箱4、逆变器5、周围的地面，6、支架、周围建筑物等环境硬件七部分组成一个整体，在评价该广义上的光伏系统获得光伏组件的电性能时，应当将其它个体的规格、数据一并记录，用于对比衡量，进而评价广义上的光伏系统整体的优劣。本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
1.一种地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于包括以下步骤: (1)确定评价光伏系统的基准条件，该基准条件包括基准大气质量条件、基准光强条件和基准温度条件； (2)测量光伏系统恒定输出的电压值和电流值，通过计算机拟合获得该电压值和电流值随大气质量变化而变化的大气质量换算关系、随光强变化而变化的光强换算关系以及随温度变化而变化的温度换算关系； (3)将在实际条件下光伏系统输出的电压值和电流值依次经温度换算关系、光强换算关系和大气质量换算关系进行换算至所述基准条件下的电压值和电流值，以评价光伏系统的电性能。
2.根据权利要求1所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述大气质量换算关系的获得方法为:先将一已标定的光伏组件作为标准件，该标准件包含所述基准条件下已知对应输出的标定电压值和标定电流值；根据该标准件在实际不同大气质量下测量的电压值和电流值，通过计算机插值法拟合获得该实际测量值与标定值之间的标准换算关系，该标准换算关系即为大气质量换算关系。
3.根据权利要求1所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述光强换算关系的获得方法为:测量大气质量、温度相同条件下，实际不同光强条件时光伏系统的输出的电压值和电流值，采用计算机插值法进行曲线拟合，获得光强换算关系。
4.根据权利要求1所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述温度换算关系的获得方法为:测量大气质量、光强相同的条件下，实际不同温度条件时光伏系统的电性能数据即输出的电流值和电压值，采用计算机插值法进行曲线拟合，获得温度换算关系。
5.根据权利要求1所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(2)中，在光伏系统的输出端串接一固定电阻，控制固定电阻处于恒温状态，用于获得光伏系统输出的恒定电压值和电流值。
6.根据权利要求5所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述固定电阻恒温处于20°C 30°C间的某一温度值上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(3)中，多次测量光伏系统在不同的实际条件下输出的电压值和电流值，并均换算至基准条件下的电压值和电流值后取平均值。
8.根据权利要求7所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(3)中，每隔1-3分钟采集测量一次实际条件下光伏系统输出的电压值和电流值。
9.根据权利要求8所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(3)中，至少经24小时测量光伏系统在不同的实际条件下输出的电压值和电流值。
10.根据权利要求1 6任一项所述的地面用光伏系统的电性能评价方法，其特征在于:所述步骤(I)中，所述基准条件是大气质量为AMl.5、光强为1000W/m2、温度为25°C。
全文摘要
本发明公开了一种地面用光伏系统的电性能评价方法，包括(1)确定评价光伏系统的基准条件，该基准条件包括基准大气质量条件、基准光强条件和基准温度条件；(2)测量光伏系统恒定输出的电压值和电流值，通过计算机拟合获得该电压和电流随大气质量变化而变化的大气质量换算关系、随光强变化而变化的光强换算关系以及随温度变化而变化的温度换算关系；(3)将在实际条件下光伏系统输出的电压值和电流值依次经温度换算关系、光强换算关系和大气质量换算关系进行换算至所述基准条件下的电压值和电流值，以评价光伏系统的电性能。本发明可将光伏系统置于统一基准条件下进行换算获得电性能换算值，从而根据该换算值评价光伏系统电性能的优劣。
文档编号G01R31/00GK103076517SQ20121058694
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者柳国伟 申请人:上海晶澳太阳能科技有限公司