一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的方法及装置与流程

本发明属于太阳能光伏发电系统领域，尤其涉及一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的方法及装置。

背景技术：

现有的民居光伏系统，一般是属于20kw以下的小型太阳能光伏发电系统，系统主要包括安装在民居屋顶的光伏阵列，以及必要的电气设备如逆变器、数据采集器和并网柜等。其中光伏阵列的输出功率p主要受温度和当地辐照强度的变化影响。对于某一天光伏发电而言，从日出时太阳能辐射产生能够启动逆变器工作至太阳辐射不足以启动逆变器工作这个时段为有效工作时间，温度的变化一般在5-10℃之间，温度对pv输出曲线的影响可以忽略不计，主要考虑当地辐照强度对pv输出曲线的影响，具体体现在pv曲线上为输入电压恒定，仅有电流变化，对输出功率p进行调节。而从一整年度的温度变化来看，温度的变化范围在-20℃-+80℃之间，具体体现在pv曲线上为输入电压和输入电流同时变化。针对实际天气变化的情况，现有技术中没有一个优秀的模型，来模拟电源的功率输出曲线达到如同实际工作的状态。而一般在逆变器、数据采集器和并网柜等电气设备生产出厂前的最后阶段，都需要进行工作运行测试。现在市面上用于上述测试的模拟电源，多是以一个恒定的输出电流或电压进行测试，但是这样的方式无法模拟出实际光伏系统的使用环境，与实际变化多端的天气情况相差甚远。而且上述电气设备需要从供应商运送至用户家中，安装后才能进行试运行，判断电气设备是否运行合理，这种测试方式本身具有不确定性高、更换设备时间长及人工成本高的缺点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的方法，来模拟实际工作环境下光伏阵列的直流输出功率变化曲线；本发明的第二个目的是提供一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的装置，模拟电源可以模拟实际工作环境给电气设备供电，进而在电气设备出厂前进行匹配性测试。

为了达到本发明的第一个目的，采用如下的技术方案：一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的方法，其特征在于采用如下步骤：

步骤1）以输出功率4800兆焦为基准系数1.0，确定当地辐照强度g的变化区间为0.9-1.8；

步骤2）选择逆变器功率，设定电源最大输出功率值，所述电源最大输出功率值为逆变器的1.1倍；

步骤3）根据实际可能发生的天气状况，模拟若干种天气下功率变化的pv输出曲线；所述若干种天气下功率变化的pv输出曲线包括晴天、阴雨天、多云天和极端天的pv输出曲线，其中a）晴天：pv输出曲线为正态分布曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为ngkw/m²，其中n为0—1；b）阴雨天：pv输出曲线为扁平正态分布曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为0.2ngkw/m²，n为0—1；c）多云天：pv输出曲线为三角波曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为0.7ngkw/m²，n为0—1；d）极端天：pv输出曲线为连续15个三角波曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为ngkw/m²，n为0—1；

步骤4）根据步骤3）列出的pv输出曲线，以变化的输出功率模拟电源。

进一步地，整年度的温度变化范围在-20℃-+80℃之间，pv输出曲线中温度的变化由电源的输入电压和输入电流同时变化，电压在0.7-1标幺值变化；电源输出功率的从0-1.1标幺值变化。

为了达到本发明的第二个目的，采用如下的技术方案：一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的装置，其特征在于：所述装置包括功率系数控制模块和电流电压输出模块，其中，所述功率系数控制模块存储若干种天气下功率变化的pv输出曲线模型，能够控制直流输出功率的变化；所述电流电压输出模块一端与功率系数控制模块连接，能够依据功率系数控制模块给出的pv输出曲线模型对电流电压进行相应的模拟，另一端与电气设备连接，能够以变化的输出功率对电气设备进行供电。

通过本方案，模拟常见的天气条件下，太阳能辐射强度的变化特征，输出模拟光伏阵列的直流输出功率，给光伏系统的电气设备供电，测试电气设备是否正常工作，可以大幅降低光伏系统电气设备的运行故障率，降低系统后期运维成本。具体来说，能够针对天气变化的实际情况，提供一种光伏阵列直流输出功率模拟电源，来模拟变化的功率输出曲线达到如同实际工作的状态，这种方法的模拟电源，是完全根据实际天气状况变化而设定的，具有更加贴近现实使用状态的效果。而一般在逆变器、数据采集器和并网柜等电气设备生产出厂前的最后阶段，都需要进行工作运行测试，通过本方案的模拟电源装置，能够快速简单的判断电气设备是否运行合理，节省了大量的人力物力的同时也提高了效率。

附图说明

图1为本发明晴天的pv输出曲线。

图2为本发明阴雨天的pv输出曲线。

图3为本发明多云天的pv输出曲线。

图4为本发明极端天的pv输出曲线。

具体实施方式

本实施例为一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的方法，采用如下步骤：

步骤1）以输出功率4800兆焦为基准系数1.0，确定当地辐照强度g的变化区间为0.9-1.8；

步骤2）选择逆变器功率，设定电源最大输出功率值，所述电源最大输出功率值为逆变器的1.1倍；

步骤3）根据实际可能发生的天气状况，模拟若干种天气下功率变化的pv输出曲线；所述若干种天气下功率变化的pv输出曲线包括晴天、阴雨天、多云天和极端天的pv输出曲线，参见附图1-4，图中横坐标为时间t，纵坐标为功率p；其中a）晴天：pv输出曲线为正态分布曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为ngkw/m²，其中n为0—1；b）阴雨天：pv输出曲线为扁平正态分布曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为0.2ngkw/m²，n为0—1；c）多云天：pv输出曲线为三角波曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为0.7ngkw/m²，n为0—1；d）极端天：pv输出曲线为连续15个三角波曲线，输出功率与当地辐照度g正相关，最大输出功率为ngkw/m²，n为0—1；

步骤4）根据步骤3）列出的pv输出曲线，以变化的输出功率模拟电源。

整年度的温度变化范围在-20℃-+80℃之间，pv输出曲线中温度的变化由电源的输入电压和输入电流同时变化，电压在0.7-1标幺值变化；电源输出功率的从0-1.1标幺值变化。

根据上述方法的一种光伏阵列直流输出功率模拟电源的装置，所述装置包括功率系数控制模块和电流电压输出模块，其中，所述功率系数控制模块存储若干种天气下功率变化的pv输出曲线模型，能够控制直流输出功率的变化；所述电流电压输出模块一端与功率系数控制模块连接，能够依据功率系数控制模块给出的pv输出曲线模型对电流电压进行相应的模拟，另一端与电气设备连接，能够以变化的输出功率对电气设备进行供电。