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光伏电池组件隐式、显式单二极管模型准确性对比研究

高献坤 姚传安 高向川 余泳昌

光伏电池组件隐式、显式单二极管模型准确性对比研究

高献坤, 姚传安, 高向川, 余泳昌
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  • 光伏电池组件非线性输出特性的物理建模及其优化参数的准确提取是光伏发电系统设计计算、性能评估及优化控制的重要前提. 相对于传统的隐式单二极管模型,该文在光伏电池显式单二极管模型的基础上利用Lambert W函数推导了光伏组件的显式单二极管模型,提出一种基于重启边界约束Nelder-Mead单纯形算法的参数提取方法rbcNM,并利用两种典型光伏电池组件的实测数据对隐式、显式单二极管模型的准确性进行了对比测试和验证. 结果表明:rbcNM算法可以快速准确的提取隐式、显式单二极管模型的优化参数,计算结果与实测数据具有很好的一致性,相对于已有文献在准确度上取得了大幅度的提升;显式单二极管模型的准确性显著高于隐式单二极管模型,对光伏电池组件的电流-电压和功率-电压特性曲线具有更高的拟合精度.
    • 基金项目: 河南省重点科技攻关项目(批准号:102102210154)、教育部博士点专项科研基金项目(批准号:20104105110004)和国家自然科学基金(批准号:U1204607)资助的课题.
    [1]

    Easwarakhanthan T, Bottin J, Bouhouch I, Boutrit C 1986 Int. J. Sol. Energy 4 1

    [2]
    [3]
    [4]

    Zhang Z Z, Cheng X F 2014 Acta Phys. Sin. 63 118801 (in Chinese)[张忠政, 程晓舫 2014 物理学报 63 118801]

    [5]
    [6]

    Yi S G, Zhang W H, Ai B, Song J W, Shen H 2014 Chin. Phys. B 23 028801

    [7]
    [8]

    Villalva M G, Gazoli J R, Filho E R 2009 IEEE Trans. Power Electron. 24 1198

    [9]

    Gao X K, Yao C A, Gao X C, Yu Y C 2014 Trans. CSAE 6 97 (in Chinese)[高献坤, 姚传安, 高向川, 余泳昌 2014 农业工程学报 6 97]

    [10]
    [11]

    Phang J C H, Chan D S H, Phillips J R 1984 Electron. Lett. 20 406

    [12]
    [13]
    [14]

    Ishibashi K, Kimura Y, Niwano M 2008 J. Appl. Phys. 103 0945071

    [15]
    [16]

    Cotfas D T, Cotfas P A, Kaplanis S 2013 Renew. Sust. Energ. Rev. 28 588

    [17]
    [18]

    Zagrouba M, Sellami A, Bouacha M, Ksouri M 2010 Sol. Energy 84 860

    [19]

    AlRashidi M R, AlHajri M F, EI-Naggar K M, AI-Othman A K 2011 Sol. Energy 85 1543

    [20]
    [21]
    [22]

    EI-Naggar K M, AlRashidi M R, AlHajri M F, AI-Othman A K 2012 Sol. Energy 86 266

    [23]

    AlHajri M F, EI-Naggar K M, AlRashidi M R, Al-Othman A K 2012 Renew. Energy 44 238

    [24]
    [25]
    [26]

    Huang W, Jiang C, Xue L Y, Song D Y 2011 Proceedings of the 2011 International Conference on Electric Information and Control Engineering Wuhan, China, April 15-17, 2011 p398

    [27]
    [28]

    Askarzadeh A, Rezazadeh A 2012 Sol. Energy 86 3241

    [29]

    Askarzadeh A, Rezazadeh A 2013 Appl. Energy 102 943

    [30]
    [31]
    [32]

    Askarzadeh A, Rezazadeh A 2013 Sol. Energy 90 123

    [33]

    Jiang L L, Maskell D L, Patra J C 2013 Appl. Energy 112 185

    [34]
    [35]
    [36]

    Gong W Y, Cai Z H 2013 Sol. Energy 94 209

    [37]

    Corless R M, Gonnet G H, Hare D E G, Jeffrey D J, Knuth D E 1996 Adv. Comput. Math. 5 329

    [38]
    [39]

    Jain A, Kapoor A 2004 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 81 269

    [40]
    [41]

    Ortiz-Conde A, Garca Snchez F J 2005 Solid-State Electron. 49 465

    [42]
    [43]

    Ortiz-Conde A, Garca Snchez F J, Muci J 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90 352

    [44]
    [45]

    Ding J L 2007 Ph. D. Dissertation (Hefei: Universityof Science and Technology of China) (in Chinese)[丁金磊2007 博士学位论文(合肥: 中国科学技术大学)]

    [46]
    [47]

    Chen Y F, Wang X M, Li D, Hong R J, Shen H 2011 Appl. Energy 88 2239

    [48]
    [49]
    [50]

    Peng L L, Sun Y Z, Meng Z, Wang Y L, Xu Y 2013 J. Power Sources 227 131

    [51]

    Wang Y L, SunY Z, Peng L L, Xu Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 248402 (in Chinese)[王玉玲, 孙以泽, 彭乐乐, 徐洋 2012 物理学报 61 248402]

    [52]
    [53]

    Zhang C F, Zhang J C, Hao Y, Lin Z H, Zhu C X 2011 J. Appl. Phys. 110 0645041

    [54]
    [55]

    Nelder J A, Mead R 1965 Comput. J. 7 308

    [56]
    [57]
    [58]

    William H P, Saul A T, William T V, Brian P F 2007 Numerical Recipes: the Art of Scientific Computing (3rd Ed.) (Cambridge: Cambridge University Press) p502

    [59]
    [60]

    Gao F C, Han L X 2012 Comput. Optim. Appl. 51 259

    [61]
  • [1]

    Easwarakhanthan T, Bottin J, Bouhouch I, Boutrit C 1986 Int. J. Sol. Energy 4 1

    [2]
    [3]
    [4]

    Zhang Z Z, Cheng X F 2014 Acta Phys. Sin. 63 118801 (in Chinese)[张忠政, 程晓舫 2014 物理学报 63 118801]

    [5]
    [6]

    Yi S G, Zhang W H, Ai B, Song J W, Shen H 2014 Chin. Phys. B 23 028801

    [7]
    [8]

    Villalva M G, Gazoli J R, Filho E R 2009 IEEE Trans. Power Electron. 24 1198

    [9]

    Gao X K, Yao C A, Gao X C, Yu Y C 2014 Trans. CSAE 6 97 (in Chinese)[高献坤, 姚传安, 高向川, 余泳昌 2014 农业工程学报 6 97]

    [10]
    [11]

    Phang J C H, Chan D S H, Phillips J R 1984 Electron. Lett. 20 406

    [12]
    [13]
    [14]

    Ishibashi K, Kimura Y, Niwano M 2008 J. Appl. Phys. 103 0945071

    [15]
    [16]

    Cotfas D T, Cotfas P A, Kaplanis S 2013 Renew. Sust. Energ. Rev. 28 588

    [17]
    [18]

    Zagrouba M, Sellami A, Bouacha M, Ksouri M 2010 Sol. Energy 84 860

    [19]

    AlRashidi M R, AlHajri M F, EI-Naggar K M, AI-Othman A K 2011 Sol. Energy 85 1543

    [20]
    [21]
    [22]

    EI-Naggar K M, AlRashidi M R, AlHajri M F, AI-Othman A K 2012 Sol. Energy 86 266

    [23]

    AlHajri M F, EI-Naggar K M, AlRashidi M R, Al-Othman A K 2012 Renew. Energy 44 238

    [24]
    [25]
    [26]

    Huang W, Jiang C, Xue L Y, Song D Y 2011 Proceedings of the 2011 International Conference on Electric Information and Control Engineering Wuhan, China, April 15-17, 2011 p398

    [27]
    [28]

    Askarzadeh A, Rezazadeh A 2012 Sol. Energy 86 3241

    [29]

    Askarzadeh A, Rezazadeh A 2013 Appl. Energy 102 943

    [30]
    [31]
    [32]

    Askarzadeh A, Rezazadeh A 2013 Sol. Energy 90 123

    [33]

    Jiang L L, Maskell D L, Patra J C 2013 Appl. Energy 112 185

    [34]
    [35]
    [36]

    Gong W Y, Cai Z H 2013 Sol. Energy 94 209

    [37]

    Corless R M, Gonnet G H, Hare D E G, Jeffrey D J, Knuth D E 1996 Adv. Comput. Math. 5 329

    [38]
    [39]

    Jain A, Kapoor A 2004 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 81 269

    [40]
    [41]

    Ortiz-Conde A, Garca Snchez F J 2005 Solid-State Electron. 49 465

    [42]
    [43]

    Ortiz-Conde A, Garca Snchez F J, Muci J 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90 352

    [44]
    [45]

    Ding J L 2007 Ph. D. Dissertation (Hefei: Universityof Science and Technology of China) (in Chinese)[丁金磊2007 博士学位论文(合肥: 中国科学技术大学)]

    [46]
    [47]

    Chen Y F, Wang X M, Li D, Hong R J, Shen H 2011 Appl. Energy 88 2239

    [48]
    [49]
    [50]

    Peng L L, Sun Y Z, Meng Z, Wang Y L, Xu Y 2013 J. Power Sources 227 131

    [51]

    Wang Y L, SunY Z, Peng L L, Xu Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 248402 (in Chinese)[王玉玲, 孙以泽, 彭乐乐, 徐洋 2012 物理学报 61 248402]

    [52]
    [53]

    Zhang C F, Zhang J C, Hao Y, Lin Z H, Zhu C X 2011 J. Appl. Phys. 110 0645041

    [54]
    [55]

    Nelder J A, Mead R 1965 Comput. J. 7 308

    [56]
    [57]
    [58]

    William H P, Saul A T, William T V, Brian P F 2007 Numerical Recipes: the Art of Scientific Computing (3rd Ed.) (Cambridge: Cambridge University Press) p502

    [59]
    [60]

    Gao F C, Han L X 2012 Comput. Optim. Appl. 51 259

    [61]
  • [1] 肖文波, 刘伟庆, 吴华明, 张华明. 太阳电池单二极管模型中的参数提取方法. 物理学报, 2018, 67(19): 198801. doi: 10.7498/aps.67.20181024
    [2] 司黎明, 侯吉旋, 刘埇, 吕昕. 基于负微分电阻碳纳米管的太赫兹波有源超材料特性参数提取. 物理学报, 2013, 62(3): 037806. doi: 10.7498/aps.62.037806
    [3] 李征帆, 孙晓玮, 程知群, 车延峰, 刘海文. GaInP/GaAs异质结双极晶体管小信号模型参数提取的新方法. 物理学报, 2003, 52(9): 2298-2303. doi: 10.7498/aps.52.2298
    [4] 葛霁, 金智, 苏永波, 程伟, 刘新宇, 吴德馨. 一种InP双异质结双极晶体管小信号物理模型及其提取方法. 物理学报, 2009, 58(12): 8584-8590. doi: 10.7498/aps.58.8584
    [5] 王玉玲, 孙以泽, 彭乐乐, 徐洋. 基于Lambert W函数的太阳能电池组件参数确定法. 物理学报, 2012, 61(24): 248402. doi: 10.7498/aps.61.248402
    [6] 陈志涛, 于彤军, 张国义, 程兴华, 唐龙谷, 龚 敏, 石瑞英. GaMnN材料红外光谱中洛伦兹振子模型的遗传算法研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5875-5880. doi: 10.7498/aps.57.5875
    [7] 闫冠华, 颜鹏程, 侯威, 吴浩. 一种基于Logistic模型的突变过程性分析方法及其应用. 物理学报, 2013, 62(7): 079202. doi: 10.7498/aps.62.079202
    [8] 陈佳楣, 李国龙, 苏杭, 李婉, 张立来, 索鑫磊, 钦敬, 朱坤. 钙钛矿发光二极管光提取性能增强的研究进展. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200755
    [9] 陈新莲, 孔凡敏, 李康, 高晖, 岳庆炀. 无序光子晶体提高GaN基蓝光发光二极管光提取效率的研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017805. doi: 10.7498/aps.62.017805
    [10] 岳庆炀, 孔凡敏, 李康, 赵佳. 基于缺陷光子晶体结构的GaN基发光二极管光提取效率的有关研究. 物理学报, 2012, 61(20): 208502. doi: 10.7498/aps.61.208502
    [11] 祁云平, 南向红, 摆玉龙, 王向贤. 基于SPPs-CDEW混合模式的亚波长单缝多凹槽结构全光二极管. 物理学报, 2017, 66(11): 117102. doi: 10.7498/aps.66.117102
    [12] 刘静, 舒挺, 李志强. 同轴波导虚阴极振荡器二极管参数优化的研究. 物理学报, 2011, 60(10): 105202. doi: 10.7498/aps.60.105202
    [13] 焦威, 雷衍连, 张巧明, 刘亚莉, 陈林, 游胤涛, 熊祖洪. 有机发光二极管的光致磁电导效应. 物理学报, 2012, 61(18): 187305. doi: 10.7498/aps.61.187305
    [14] 张学智, 冯鸣, 张心正. 基于自相位调制效应的硅基中红外全光二极管. 物理学报, 2013, 62(2): 024201. doi: 10.7498/aps.62.024201
    [15] 弓志娜, 云峰, 丁文, 张烨, 郭茂峰, 刘硕, 黄亚平, 刘浩, 王帅, 冯仑刚, 王江腾. 光致电化学法提高垂直结构发光二极管出光效率的研究. 物理学报, 2015, 64(1): 018501. doi: 10.7498/aps.64.018501
    [16] 杨洋, 陈淑芬, 谢军, 陈春燕, 邵茗, 郭旭, 黄维. 有机发光二极管光取出技术研究进展. 物理学报, 2011, 60(4): 047809. doi: 10.7498/aps.60.047809
    [17] 陈湛旭, 万巍, 何影记, 陈耿炎, 陈泳竹. 利用单层密排的纳米球提高发光二极管的出光效率. 物理学报, 2015, 64(14): 148502. doi: 10.7498/aps.64.148502
    [18] 刘云凤, 刘彬, 何兴道, 李淑静. 基于六角格子光子晶体波导的高效全光二极管设计. 物理学报, 2016, 65(6): 064207. doi: 10.7498/aps.65.064207
    [19] 过 振, 蔡德芳, 文建国, 唐映德, 傅君眉, 王石语. 抽运光分布对二极管抽运激光器振荡光光束质量的影响. 物理学报, 2004, 53(9): 2995-3003. doi: 10.7498/aps.53.2995
    [20] 王秀娟, 李生好. 基于U(1)对称的无限矩阵乘积态张量网络算法提取Luttinger液体参数K . 物理学报, 2019, 68(16): 160201. doi: 10.7498/aps.68.20190379
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-14
  • 修回日期:  2014-04-22
  • 刊出日期:  2014-09-05

光伏电池组件隐式、显式单二极管模型准确性对比研究

  • 1. 河南农业大学农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室, 郑州 450002;
  • 2. 郑州大学信息工程学院, 郑州 450001
    基金项目: 

    河南省重点科技攻关项目(批准号:102102210154)、教育部博士点专项科研基金项目(批准号:20104105110004)和国家自然科学基金(批准号:U1204607)资助的课题.

摘要: 光伏电池组件非线性输出特性的物理建模及其优化参数的准确提取是光伏发电系统设计计算、性能评估及优化控制的重要前提. 相对于传统的隐式单二极管模型,该文在光伏电池显式单二极管模型的基础上利用Lambert W函数推导了光伏组件的显式单二极管模型,提出一种基于重启边界约束Nelder-Mead单纯形算法的参数提取方法rbcNM,并利用两种典型光伏电池组件的实测数据对隐式、显式单二极管模型的准确性进行了对比测试和验证. 结果表明:rbcNM算法可以快速准确的提取隐式、显式单二极管模型的优化参数,计算结果与实测数据具有很好的一致性,相对于已有文献在准确度上取得了大幅度的提升;显式单二极管模型的准确性显著高于隐式单二极管模型,对光伏电池组件的电流-电压和功率-电压特性曲线具有更高的拟合精度.

English Abstract

参考文献 (61)

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