光伏电池阵列功率输出优化问题的研究

【摘要】：光伏电池阵列作为光伏发电系统的核心部件，其发电效率是影响光伏发电系统效率的关键因素之一。如何采用优化技术提高光伏电池阵列的功率输出具有实际意义和实用价值。因此，本文针对光照不均时光伏电池阵列功率输出的优化问题展开研究，具体内容如下： 基于简化的光伏电池组件解析数学模型，构建了光伏电池阵列的数学模型。该模型可以模拟光伏电池阵列在光照不均条件下的功率输出，适用于各种带旁路/防反二极管的光伏电池阵列，可为优化提供数据基础。 提出了一种新的带旁路/防反二极管的光伏电池阵列完全交叉连接（TCT）结构。相对于带旁路二极管的串-并联（SP）结构，该结构仅增加少量的防反二极管，就能使光伏电池阵列在光照不均条件下的功率输出有不同程度的提升。通过比较分析不同光照条件下TCT结构和SP结构的光伏电池阵列对其功率输出的影响，引出新的桥连（BL）结构族。针对BL结构族，以光伏电池阵列的功率输出最大为优化目标，采用层次分析法（AHP）对BL结构族进行优化，得到优化的光伏电池阵列BL结构（即带旁路/防反二极管的光伏电池阵列TCT结构）。此外，考虑光照的随机性，对优化方案进行了灵敏度分析。 为了考察经AHP法优化后的光伏电池阵列TCT结构的可靠性，利用概率论的方法对其进行了可靠性分析。 优化的结果表明：在光照不均的条件下，本文提出的带旁路/防反二极管的光伏电池阵列TCT结构有效提高了功率输出的效率，可以满足工程应用的需要。 【关键词】：光伏电池阵列 数学模型 功率优化 灵敏度分析 层次分析法
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景及意义8-10
• 1.2 光伏电池阵列功率输出的优化问题研究现状10-12
• 1.2.1 光伏电池阵列数学模型的研究现状10
• 1.2.2 光伏电池阵列结构优化的研究现状10-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 2 光伏电池阵列数学模型13-28
• 2.1 简化的光伏电池组件解析数学模型13-19
• 2.1.1 光伏电池组件数学模型13-16
• 2.1.2 光伏电池组件 SIMUlink 仿真模型16-17
• 2.1.3 光伏电池组件数学模型的验证17-19
• 2.2 光伏电池阵列解析数学模型19-23
• 2.2.1 光照均匀时光伏电池阵列解析数学模型19-20
• 2.2.2 光照不均时光伏电池阵列数学模型20-23
• 2.3 光伏电池阵列 MATLAB/SIMUlink 仿真模型23-28
• 3 光伏电池阵列结构的优化28-49
• 3.1 光伏电池阵列的功率输出28-38
• 3.1.1 光照不均时 SP 与 TCT 结构对功率输出的影响31-37
• 3.1.2 光照均匀时 SP 与 TCT 结构对功率输出的影响37-38
• 3.2 光伏电池阵列 BL 结构族的引出38-39
• 3.3 光伏电池阵列结构方案的优化39-45
• 3.3.1 层次分析法（AHP）39-42
• 3.3.2 基于 AHP 的光伏电池阵列结构方案的优化42-45
• 3.4 优化仿真结果45-46
• 3.5 灵敏度分析46-49
• 4 光伏电池阵列结构的可靠性分析49-52
• 4.1 系统结构分析法49-50
• 4.1.1 串联结构的可靠性49
• 4.1.2 并联结构的可靠性49-50
• 4.2 TCT 结构与 SP 结构的可靠性分析50-52
• 5 结论52-53
• 参考文献53-55
• 致谢55

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