利用光伏模擬器模擬光伏發(fā)電性能

在如今這個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代，光伏發(fā)電是一個(gè)大熱的概念，利用太陽(yáng)能輻射直接轉(zhuǎn)變成電能，但在實(shí)驗(yàn)室中，我們應(yīng)該如何模擬現(xiàn)實(shí)光伏發(fā)電的環(huán)境呢？我們應(yīng)該如何去得到合適的數(shù)據(jù)去輔助了解研究光伏發(fā)電的種種問(wèn)題呢？我們應(yīng)該如何去研究各種環(huán)境下光伏發(fā)電的性能呢？

光伏模擬源能提供一個(gè)很好的解決方案，通過(guò)輸入現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)來(lái)模擬，完成對(duì)各種現(xiàn)實(shí)環(huán)境的模擬，同時(shí)也能夠在任何時(shí)間進(jìn)行研究，滿足實(shí)驗(yàn)者的種種需求。

模擬

本次使用的產(chǎn)品是光伏發(fā)電模擬器，在接好外部電源線后，便可利用此模擬器對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行模擬。在不模擬時(shí)，它是一個(gè)直流源，進(jìn)入普通模式后可設(shè)定其電壓電流功率及內(nèi)阻，達(dá)到我們的使用需求；同時(shí)也可以進(jìn)入編程模式，設(shè)置一個(gè)又一個(gè)的組別，每組的電壓電流功率上升下降時(shí)間運(yùn)行時(shí)間都可以進(jìn)行設(shè)定，設(shè)置好以后可以得到變化的電壓電流波形。

本文舉例的模擬器有五種常見的光伏類型可以選擇，用戶可以根據(jù)自己的需求選取相應(yīng)的模式。我們選取需要設(shè)定參數(shù)最多的自定義模式進(jìn)行使用講解。自定義模型需要設(shè)定參考開路電壓、參考短路電流、參考最大功率、參考最大點(diǎn)電壓、參考照度、參考電池溫度、照度、環(huán)境溫度和溫度系數(shù)。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)這些參數(shù)生成一個(gè)曲線模型。

模擬原理

光伏電池陣的輸出特性與標(biāo)準(zhǔn)直流電源輸出特性的不同之處在于：光伏電池的輸出的是較為圓滑的特性曲線，而標(biāo)準(zhǔn)電源則常按恒流或者恒壓曲線輸出。確定光伏電池輸出曲線的主要參數(shù)有：Voc開路電壓，Isc短路電流和Pmax峰值功率。

當(dāng)光伏陣列輸出電壓比較小時(shí)，隨著電壓的變化，輸出電流變化很小，光伏陣列類似為一個(gè)恒流源；當(dāng)電壓超過(guò)一定的臨界值繼續(xù)上升時(shí)，電流急劇下降，此時(shí)的光伏陣列類似為一個(gè)恒壓源。光伏陣列的輸出功率則隨著輸出電壓的升高有一個(gè)最大輸出功率點(diǎn)。

光伏電池陣的IV特性曲線和輸出功率之間的關(guān)系對(duì)用戶很重要，因?yàn)?a href="http://wenjunhu.com/tags/逆變器/" target="_blank">逆變器會(huì)在峰值功率點(diǎn)把大部分能量回饋給電網(wǎng)（MPPT功能）;如果想獲得更大的功率輸出，通常需要并聯(lián)更多的光伏電池陣。如果這些陣上的陰影的情況不同，其輸出曲線的扭曲程度也會(huì)不一樣，這樣就需要更復(fù)雜的公式來(lái)計(jì)算，填充因子便是其中的一項(xiàng)中重要參數(shù)。

通過(guò)填充因子（Fill Factor）可模擬多種光伏電池的輸出特性。

填充因子（FF）表示最大輸出功率Im×Vm與極限輸出功率Isc×Voc之比，是電池品質(zhì)的量度。填充因子越大，光伏電池性能就越好，優(yōu)質(zhì)光伏電池的FF可高達(dá)0.8以上，典型值在0.55-0.85之間。同時(shí)，此模擬源也顯示了電壓填充因子（FFv）與電流填充因子（FFi），對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

FF=FFv×FFi

FFv為最大功率點(diǎn)電壓/Uoc；

FFi為最大功率點(diǎn)電流/Isc；

Isc：理想情況下等于光生電流IL，影響因素主要是電池面積、光強(qiáng)、溫度。Isc與光伏電池的面積大小有關(guān)，面積越大，Isc越大。同時(shí)Isc還與入射光的輻照度成正比；

Voc：影響因素主要是光強(qiáng)、溫度、材料特性。光伏電池的開路電壓與電池面積大小無(wú)關(guān)。光伏電池的開路電壓與入射光譜輻照度的對(duì)數(shù)成正比。

為了模擬現(xiàn)實(shí)中光伏電池特性與照度和溫度的關(guān)系，需要改變填充因子的大小，設(shè)定相關(guān)工作環(huán)境，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的需求。

審核編輯：湯梓紅