利用光伏模擬器模擬光伏發(fā)電性能

在如今這個飛速發(fā)展的時代，光伏發(fā)電是一個大熱的概念，利用太陽能輻射直接轉變成電能，但在實驗室中，我們應該如何模擬現(xiàn)實光伏發(fā)電的環(huán)境呢？我們應該如何去得到合適的數(shù)據(jù)去輔助了解研究光伏發(fā)電的種種問題呢？我們應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很好的解決方案，通過輸入現(xiàn)實數(shù)據(jù)來模擬，完成對各種現(xiàn)實環(huán)境的模擬，同時也能夠在任何時間進行研究，滿足實驗者的種種需求。

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光伏發(fā)電進行模擬。在不模擬時，它是一個直流源，進入普通模式后可設定其電壓電流功率及內(nèi)阻，達到我們的使用需求；同時也可以進入編程模式，設置一個又一個的組別，每組的電壓電流功率上升下降時間運行時間都可以進行設定，設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的模式。我們選取需要設定參數(shù)最多的自定義模式進行使用講解。自定義模型需要設定參考開路電壓、參考短路電流、參考最大功率、參考最大點電壓、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)會自動根據(jù)這些參數(shù)生成一個曲線模型。

模擬原理

光伏電池陣的輸出特性與標準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，而標準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。

當光伏陣列輸出電壓比較小時，隨著電壓的變化，輸出電流變化很小，光伏陣列類似為一個恒流源；當電壓超過一定的臨界值繼續(xù)上升時，電流急劇下降，此時的光伏陣列類似為一個恒壓源。光伏陣列的輸出功率則隨著輸出電壓的升高有一個最大輸出功率點。

光伏電池陣的IV特性曲線和輸出功率之間的關系對用戶很重要，因為逆變器會在峰值功率點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不一樣，這樣就需要更復雜的公式來計算，填充因子便是其中的一項中重要參數(shù)。

通過填充因子（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，是電池品質的量度。填充因子越大，光伏電池性能就越好，優(yōu)質光伏電池的FF可高達0.8以上，典型值在0.55-0.85之間。同時，此模擬源也顯示了電壓填充因子（FFv）與電流填充因子（FFi），對應關系如下：

FF=FFv×FFi

FFv為最大功率點電壓/Uoc；

FFi為最大功率點電流/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、溫度。Isc與光伏電池的面積大小有關，面積越大，Isc越大。同時Isc還與入射光的輻照度成正比；

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

為了模擬現(xiàn)實中光伏電池特性與照度和溫度的關系，需要改變填充因子的大小，設定相關工作環(huán)境，達到實驗的需求。

審核編輯：湯梓紅