基于隐互补问题的光伏阵列模型及其求解算法_孙英云_侯建兰_李润_游亚雄_孙艳霞

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阴影遮蔽条件下光伏阵列的可重构优化配置方法

阴影遮蔽条件下光伏阵列的可重构优化配置方法李锐华;闫宇星;胡波【摘要】为了解决光伏阵列在局部阴影遮蔽条件下引起其输出特性发生变化，从而导致光伏发电效率降低等问题，基于光伏电池物理特性模型，利用数值模拟方法分析了阴影遮蔽条件下阴影数目、深度、分布及温度系数等因素对光伏阵列输出特性的影响。

为实现光伏阵列的最大功率输出，提出了在阴影遮蔽条件下光伏阵列结构的优化配置规则，并给出了设计案例，结果证明可重构优化配置方法可以有效改善光伏阵列输出特性，提高了光伏发电系统的效率。

%To address the photovoltaic (PV) array output characteristic change and reduced efficiency of PV generation system due to the partial shade condition,a numerical model-ing method based on the PV cell characteristic is used to analyze the PV array output characteristics variation under the different conditions including shade area distribution and temperature coefficient effect. Moreover,in order to achieve the maximum output power,a reconfigurable optimization arrange-ment method of PV array in the partial shade condition is presented. The optimization arrangement rules of the PV array are also discussed. Finally, the instances of the PV array reconfigurable optimization arrangement are given. The results indicate that the reconfigurable optimization arrangement method can effectively improve PV array output characteristic and increase the efficiency of the PV generation system.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】8页(P38-44,57)【关键词】局部阴影;温度特性;优化配置;可重构光伏阵列【作者】李锐华;闫宇星;胡波【作者单位】同济大学电子与信息工程学院，上海 201804;同济大学电子与信息工程学院，上海 201804;同济大学电子与信息工程学院，上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TM615光伏发电是对太阳能这种清洁能源的重要利用方式[1-3]。

一种局部阴影下用户侧光伏阵列解析建模方法

一种局部阴影下用户侧光伏阵列解析建模方法
郁丹;郭雨涵;李长青;唐人;鲁兴海
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2022(46)5
【摘要】为解决局部阴影下用户侧光伏模块输出特性曲线的超越方程建模复杂、求解过程繁琐的问题,提出了一种简单的解析建模方法。

所提方法仅利用厂商数据手册给定的开路电压、短路电流和最大功率点即可给出光伏模块在不同工况下输出特性曲线的简单计算,建立了三种不同型号的光伏模块的输出特性曲线模型,并以迭代法的数值解作为基准,对三种光伏模块的误差进行了对比分析。

结果表明,所提方法建模结果的平均相对误差小于3%,并且具有模型简单和计算较快的特点,同样适用于局部阴影下光伏阵列的输出特性曲线建模。

【总页数】4页(P560-563)
【作者】郁丹;郭雨涵;李长青;唐人;鲁兴海
【作者单位】浙江华云电力工程设计咨询有限公司;杭州恒龙新能源科技有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.基于神经网络的光伏阵列局部阴影建模研究
2.局部阴影条件下的光伏阵列建模与特性仿真
3.基于ARX模型的局部阴影光伏阵列非机理建模研究
4.光伏阵列在局部阴影下的建模与特性分析
5.局部阴影条件下的光伏阵列插空列循环静态重构方法
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基于改进PSO算法的光伏阵列MPPT研究

基于改进PSO算法的光伏阵列MPPT研究石季英;张文;张永革;薛飞【摘要】针对光伏阵列(photovoltaic array)传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法的不足,提出一种改进的粒子群算法(particle swarm optimization algorithm,PSO).该算法中,粒子位置依据粒子的个体最优解由大到小更新,更新过程中使用当前时刻所产生的全局最优解,同时,将反映粒子聚集程度的粒子位置的标准差和反映粒子偏离程度的距当前最大功率点的距离引入每个粒子的速度阈值,单独自适应地限制每个粒子的更新速度,以便更快地找到最大功率点,提高收敛速度.最后,通过仿真和实验验证了该算法的快速性和有效性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2015(045)007【总页数】4页(P52-55)【关键词】光伏阵列;粒子群算法;最大功率点跟踪【作者】石季英;张文;张永革;薛飞【作者单位】天津大学电气与自动化工程学院,天津300072;天津大学电气与自动化工程学院,天津300072;天津大学电气与自动化工程学院,天津300072;天津大学电气与自动化工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TM615最大功率点跟踪（MPPT）技术是提高光伏发电效率的一个重要手段。

然而，光伏阵列在局部阴影的条件下，其P—U曲线是一个多峰曲线，因此常规的MPPT算法就可能会失效［1-3］。

粒子群优化算法（PSO）是近年来发展起来的一种新型智能算法，国内外许多学者对于粒子群算法在MPPT中的应用做了大量的研究［4-6］。

本文提出一种改进的PSO算法对光伏阵列进行MPPT控制。

本文中粒子位置更新时，首先依据粒子的个体最优解由大到小排序，然后依此顺序更新，更新过程中，不再使用此代之前所产生的全局最优解，而是使用当前时刻所产生的全局最优解，以便更快地找到最大功率点，提高收敛速度。

局部阴影下光伏阵列的MPPT综合优化

排列方式优化最大功率跟踪，虽然能够有效提高最大功
中，必须将光伏电池通过串并联组成光伏阵列。但是，
率点跟踪精度，但是计算结构复杂，必然会延长控制时
由于云层、树木、房屋的遮挡，光伏阵列所受光照强度不
间。文献 [7]提出一种混合蛙跳算法，虽然能够有效提
均匀，使得整个阵列的输出特性曲线出现多个峰值，传
0
引
高多峰值输出的最大功率跟踪效率，但是增加了控制
言
太阳能由于其清洁无污染的特性成为新能源开发
难度。文献 [8]采用模糊控制进行最大功率点跟踪控
制，所采用的控制结构复杂，难以提高控制效率。
和利用的主要对象之一，随着智能电网的快速发展，光
Matlab/Simulink 平台上搭建了光伏发电系统的仿真模
[1]
处于阴影下时，输出特性曲线会出现多峰现象，使光伏
发电效率降低，降低了能源利用率。传统的最大功率跟
踪，如电导增量法、恒定电压法、扰动观察法等
[2⁃5]
受到局
部峰值的影响，难以找到最大功率点，无法实现最大功
本文在分析研究局部阴影下光伏阵列输出特性的
伏发电并网的可靠性得到提高，促进了光伏产业的快速
基础上，对传统的电导增量法进行模糊控制，并结合粒
[1]
发展和进步。光伏阵列由光伏电池串并联链接组成，
子群优化算法对光伏阵列进行联合控制，同时在
光伏电池受光照强度的影响巨大，当一组光伏阵列局部
2019 年 6 月 1 日
第 42 卷第 11 期

基于光伏阵列建模的阴影多峰值电压估算

基于光伏阵列建模的阴影多峰值电压估算朱彬彬;杨勇;季爱民;曹丰文【摘要】局部阴影条件下，由于旁路二极管和阻塞二极管的作用，光伏阵列的功率-电压输出特性存在多个局部峰值和一个最大功率点，增加了阵列建模和最大功率点跟踪的复杂性。

为了提高光伏系统的工作效率，对阴影条件下阵列建模，分析多峰值的分布规律具有重要意义。

该文建立了阴影条件下光伏阵列的通用模型，并据此提出了一种基于模型的阴影多峰值电压估算方法。

在不同阴影条件下，将估算的峰值电压与实际峰值电压比对，证明了所提方法的可行性，且具有较高的精度。

%Power-voltage characteristics of photovoltaic(PV) arrays are characterized by multiple local peaks and one global peak with the effects of bypass diodes and blocking diodes under partial shading conditions (PSCs),posing a more challenging task to model PV array and track maximum power point(MPP). It is of great importance for PV generation systems to establish the model of PV arrays and analyze the distribution of multiple peaks under PSCs. In this paper, a universal model of PV arrays under PSCs is established,on whose base a multi-peak voltage estimation method is proposed. A comparison between the estimated peak voltage and the actual one is conducted under different shading conditions. The proposed method has been verified and proved to be accurate.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】7页(P145-151)【关键词】光伏阵列;局部阴影条件;阴影建模;多峰值电压估算【作者】朱彬彬;杨勇;季爱民;曹丰文【作者单位】苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州 215006;苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州 215006;苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州 215006;江苏省光伏发电工程技术研究开发中心，江苏苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】TM615传统能源的枯竭以及环境问题的日益严峻，为绿色可再生能源的迅速发展提供了契机[1]。

基于遗传算法和非线性规划求解信息交互的光伏阵列模型鲁棒参数辨识方法

光伏阵列模型在可用性和经济性方面会影响耗电系统的性能。［３］此外，对光伏阵列建模可以推动最大功率点跟踪技术的发展。因此，对光伏阵列建模是十分有必要的。
参数辨识是根据实验数据和建立的模型来确定一组参数值，使得由模型计算得到的数值结果能最好地拟合测试数
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙｓｍｏｄｅｌ；ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ
０引言
太阳能光伏发电由于不受能源资源、原材料和应用环境的限制，具有最广阔的发展前景，是各国最着力发展的可再生能源技术之一，［１］其主要优点是能够将太阳能直接转化为电能，［２］光伏阵列作为其中的一部分，发挥着越来越重要的作用。
设计与应用
计算机测量与控制．２０２１．２９（１）犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾
· １８９ ·
Hale Waihona Puke 文章编号：１６７１４５９８（２０２１）０１０１８９０５ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２１．０１．０３９中图分类号：ＴＰ３文献标识码：Ａ
基于遗传算法和非线性规划求解信息交互的光伏阵列模型鲁棒参数辨识方法
郑银燕，胡桂廷，张正江，闫正兵，朱志亮
（温州大学电气数字化设计技术国家地方联合工程实验室，浙江温州３２５０３５）
摘要：对光伏阵列进行建模不仅可以研究温度、光照等因素对Ｖ－Ｉ特性曲线的影响，还可以用模型代替实际光伏阵列进行各种光伏实验，降低实验成本，节省实验时间；参数辨识可以使光伏阵列模型的参数值设置更精确，使其与实际值相一致；针对基于非线性规划的光伏阵列模型鲁棒参数辨识方法容易陷入局部搜索的问题，提出了遗传算法与非线性规划求解信息交互的鲁棒参数辨识方法；将遗传算法与非线性规划求解信息交互，既可以进行全局搜索，又可以进行局部搜索，以得到问题的全局最优解；通过仿真测试，使用该方法得到的结果均方误差降低了８倍，均方误差量级达到了１．０Ｅ－３，表明了该方法在光伏阵列模型参数辨识方面具有较高的精确度。

局部阴影下光伏阵列的三步MPPT算法

２三步骤全局ＭＰＰＴ算法
极管并联在每个光伏组件上。串联光伏组件的Ｉ — Ｖ和Ｐ — Ｖ特性曲线，如图２所示。当阵列电流ｉ＜Ｉ。时，旁路二极管不导通，
收稿日期：２０１７ — ０３一Ｏ５
作者简介：尹立敏（１９７８一），女，博士，副教授，主要研究方向：电力系统控制及稳定．电子邮箱：Ｙｉｎｌｉｍｉｎ６６＠１６３．ｃｏｎ（ｒ尹立敏）；１５５８５２３３２４＠ｑｑ．ｃｏｎ（ｒ吕莉莉）；２７９６０５２３２＠ｑｑ．ｃｏｎ（ｒ雷钢）；５１３２６９３９４＠ｑｑ．ＰＡｌｍ（齐敏）
第３７卷第６期
２０１７年ｌ２月
东
北
电
力
大
学
学
报
Ｖｏ１３７．Ｎｏ．６
ＪｏｕｒｎａｌＯｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｄｅｃ。２０１７
１６
东北电力大学学报
第３７卷
ｉｐｖｌ＝ｉｐｖ２，ＰＶ和ＰＶ２共同输出功率，阵列电压等于各组件电压之和；当ｉ＞Ｉｃ２时，二极管ＶＤ２导通，ＰＶ：被旁路，只有ＰＶ输出功率，此时串联阵列具有和ＰＶ。相同的输出特性。从图２中可以看出，其Ｉ — Ｖ曲线呈两级阶梯状，Ｐ－Ｖ曲线出现两个峰值点。

基于并行组合进化算法的光伏阵列最大功率点追踪

This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51708194) and Key Research Project of Hunan Provincial Department of Education (No. 18A120). Key words: partial shadow; maximum power point tracking; particle swarm optimization; differential evolution algorithm; genetic algorithm; global optimization
Maximum power point tracking of photovoltaic array based on parallel combination evolutionary algorithm
ZHU Zijia1, XIAO Hui1, ZHAO Shuaiqi1, LIU Zhongbing2 (1. College of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China; 2. College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)
0 引言
能源是推动社会发展的主要动力，但是在如今能源危机与环境污染日益严重的今天，寻求新能源并最大程度地利用新能源以促进国家社会发展显得尤为重要。而太阳能作为一种清洁性、无限性高的能源，各个国家和地区都对光伏发电技术进行了深入的研究，实现太阳能的最大利用率。提升利用率

局部阴影条件下光伏阵列数学模型研究

摘要：局部阴影条件下，光伏阵列电流电压输出特性曲线呈阶梯状，使得光伏阵列电流电压输出方程的求解相对复杂。传统
的电路指数模型，存在计算量大、参数不易确定等缺点。指数型工程用数学模型只需根据厂家提供参数即可建模，但是由于模型中含有指数或对数函数，通过计算机泰勒展开后运算量仍然较大，影响了控制器解算光伏电池方程的速度。为解决上
述问题，提出在光伏电池平抛运动学模型的基础上，推导出分段平抛运动轨迹方程组来表达被部分遮挡的光伏阵列输出特
性。采用ＭＡＴＬＡＢ软件建模解算，并与指数模型和实测数据对比后表明，求解过程计算量小，误差在工程精度要求范围内，
有利于最大功率跟踪，为光伏阵列模拟器中控制器优化设计提供了依据。关键词：光伏发电；平抛运动；光伏阵列模拟器；仿真
中图分类号：ＴＭ９１４．４文献标识码：Ａ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰＶＡｒｒａｙＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｕｎｄｅｒＰａｒｔｉａｌＳｈａｄｉｎｇ
１引言
光伏电池是光伏发电系统的核心部件，光伏电池的串并联组合就是光伏阵列。然而在光伏系统实际使用过程中，由于周围建筑物、树木、云层遮挡以及光伏阵列表面的灰尘等因素，使阵列受到的光照不均匀，产生局部阴影问题。此时阵列的输出伏安特性呈阶梯状，相应的功率电压曲线含有多个局域最大峰值Ｊ。研究局部阴影条件下光伏阵列输出特性方程对该条件下的最大功率跟踪、并网等问题的研究有着极其重要的实际意义。目前，国内外对此已经做了较长时间的理论和实验研

基于LPP-ABC-SVM的光伏阵列阴影遮挡分类方法研究

电气传动2022年第52卷第3期摘要：光伏阵列的输出功率随光照强度的变化而改变，当阵列受到阴影遮挡时，会导致其电池片输出功率不匹配，长时间易形成热斑。

因此，对阴影遮挡的情况及时进行甄别，可有效预防热斑故障的产生。

针对在光伏阵列阴影遮挡进行分类时，需使用大量辅助设备或采集大量环境数据，以及分类准确率不高的问题，提出了一种基于局部保持人工蜂群支持向量机（LPP-ABC-SVM ）的光伏阵列阴影遮挡分类方法。

该方法仅依赖光伏阵列的最大功率和电压数据，有效减少了环境数据量的获取，同时也解决了分类过程中数据维度随光伏子阵列的增加而增大的问题，进一步提高了阴影遮挡分类的准确率和速度。

通过仿真实验证明了该方法的可行性和有效性。

关键词：阴影遮挡；光伏阵列；局部保持投影；支持向量机中图分类号：TP181文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21955Research on Shadow Occlusion Classification of Photovoltaic Array Based on LPP -ABC -SVMZHANG Zhi 1，2，WANG Yue 2，WANG Lin 2（1.National Power Investment Group PV Industry Innovation Center ，Xining810000，Qinghai ，China ；2.Department of Electronic Engineering ，Xi'an University of Technology ，Xi'an 710048，Shaanxi ，China ）Abstract:The output power of the photovoltaic array changes with the change of light intensity.When the array is blocked by shadows ，it would cause its output power of the battery slice to not match ，so it is easy to form hot spots for a long time.Therefore ，timely screening of the shadowing situation can effectively prevent the occurrence of hot spot failure.In order to classify photovoltaic array shadow occlusion ，it is necessary to use a large number of auxiliary equipment or collect a large amount of environmental data ，and the classification accuracy is not high.A photovoltaic array shadow occlusion classification method based on locality preserving projection-artificial bee colony-support vector machine （LPP-ABC-SVM ）was proposed.The method only relies on the maximum power and voltage data of the photovoltaic array ，which effectively reduces the amount of environmental data obtained ，and also solves the problem of data dimensions increasing with the increase of photovoltaic sub-arrays during the classification process ，further improving the shadow occlusion classification accuracy and speed.Simulation experiments results prove the feasibility and effectiveness of the method.Key words:shadow occlusion ；photovoltaic array ；locality preserving projection （LPP ）；support vector machine （SVM ）基金项目：陕西省科技计划重点项目资助（2017ZDCXL-GY-05-03）作者简介：张治（1978—），男，博士，高级工程师，Email ：通讯作者：王悦（1996—），女，硕士，Email ：基于LPP⁃ABC⁃SVM 的光伏阵列阴影遮挡分类方法研究张治1，2，王悦2，王林2（1.国家电投集团光伏产业创新中心，青海西宁810000；2.西安理工大学电子工程系，陕西西安710048）光伏阵列是光伏发电过程中的重要组成部分，由于其长期处于室外，导致光伏系统的发电效率极易受到环境的影响。

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特性求解方法。和现有方法相比，本文所提算法具有计算速度快、收敛性好等优点，适合对大型光伏阵列建模分析、仿真等方面的应用。
1 光伏阵列隐互补问题模型
1.1 带旁路二极管的光伏组件模型在实际大型光伏电站中，光伏组件多采用串– 并联方式组成光伏阵列，由 M 个光伏组件串联成一串，N 串并联，即大小为 MN 的光伏阵列如图 1 所示。图中光伏组件两端反向并联的二极管为旁路二极管 DB，其主要作用在于避免光照强度不一致情况下出现的热斑效应[17-18]。在每一串光伏组件上其作用是避免光所串联的二极管为阻塞二极管 DP，伏组件流过反向电流。
6068
中
IPV RS IPH D ID RSH DB
国
电
机
工
程
学
报
第 34 卷
UPV IDB
f1 ( I PV ,U PV ) 0， U PV U th f 2 ( I PV ,U PV ) 0， U PV U th
(6)
其函数曲线如图 3 所示，从图中观察可知曲线分为 2 部分，其中线性部分旁路二极管导通，整体表现为二极管特性；非线性部分旁路二极管关断，整体表现为光伏组件单个二极管运行特性。
SUN Yingyun1, HOU Jianlan1, LI Run1, YOU Yaxiong1, SUN Yanxia2
(1. State Key Laboratory for Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Changping District, Beijing 102206, China; 2. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China) ABSTRACT: Large-scale grid-connected photovoltaic (PV) power stations have become the most important form of solar energy utilization of China. As the basic unit of a photovoltaic station, the I-U characteristic of PV arrays under all kinds of weather conditions is one of the most important issues for studying grid-connected PV station operation characteristics and its control algorithms. This paper analyzed the PV module operating status with bypass diode. On this basis, the implicit complementarity model of photovoltaic arrays was given with the corresponding algorithm which was based on the merit function algorithm. Simulation results show that the proposed model and algorithm have such advantages as high efficiency and accuracy, which are suitable for large PV station modeling, analysis and simulation under all kinds of shadow conditions. KEY WORDS: photovoltaic array; implicit complementarity problem; merit function; I-U characteristic; shade condition 摘要：大型并网光伏电站已成为我国太阳能利用的重要形式。作为其基本组成单元，光伏阵列在各类气象条件下的 I-U 特性对研究大型光伏电站的并网运行特性以及光伏电站的控制算法具有重要意义。该文分析带旁路二极管的光伏组件运行状态，在此基础上给出光伏阵列的隐互补问题模型，并提出基于效用函数的光伏阵列 I-U 特性求解算法。算例仿真结果表明所提模型和算法具有计算精确度高、计算速度快、收敛性好等优点，适合于任意阴影条件下的大型光伏阵列建模仿真分析。关键词：光伏阵列；隐互补问题；效用函数；I-U 特性；阴影条件
压，处于关断状态。此时组件 I-U 特性与光伏组件的单二极管模型[12-13]一致：
(U PV I PV RS ) B
I PV ISC A[e
1]
(U PV I PV RS ) RSH
(1)
6 2 5 O 5 15 25 35 45 UPV/V
上式可记为 f1(IPV, UPV)0。式(1)中 ISC 为光伏组件的短路电流，A、B 是与光照强度、组件温度相关的参数，其值可由式 (2) —(4)计算得出[12]：
第 34 期
孙英云等：基于隐互补问题的光伏阵列模型及其求解算法
6067
是一个大型光伏电站的基本单元，也就是说，光伏阵列的特性决定了光伏电站的运行特性。在含光伏电站的电力系统建模中，光伏电站通常可被看成为非线性电源，其运行特性主要是指电站的电流与电压关系，也就是通常所说的 I-U 特性。光伏阵列 I-U 曲线主要由光伏组件的 I-U 特性以及其拓扑连接方式决定。其中单个光伏组件的 I-U 特性以及气象条件一致时光伏阵列 I-U 特性的研究已经较为充分[4-6]。组件拓扑连接方式可大致分为串并联结构、并串联结构、桥式结构等，这些拓扑连接方式各有优缺点[7-9]，考虑到成本和施工原因，目前我国大型光伏电站多采用串并联结构的方式，即由多个光伏组件经过先串联后并联的方式组成光伏阵列。与单个组件不同，光伏阵列的 I-U 曲线受旁路二极管和阻塞二极管的影响较大[10]。由于旁路二极管的作用，在局部阴影条件下由于并联在阴影部分光伏组件两端的旁路二极管导通，呈现二极管元件特性，使得光伏阵列的 I-U 曲线计算更为复杂。国内外学者提出多种求解局部阴影条件下光伏阵列 I-U 曲线的方法，文献[11]提出一种给定光伏阵列电流求电压的计算方法，首先根据给定电流计算光伏阵列各串电压，再把相同电压处的各串电流值相加得到光伏阵列的 I-U 特性曲线，但这种方法并不适合在光伏控制中给定电压求电流的应用。文献 [12-13] 将光伏阵列的电压表示为一个形式不确定的非线性方程，具体形式由串联组件中旁路二极管关断的数目决定。因此，需要先求取一串中旁路二极管关断时的电压，称为拐点电压，再将所求电压与拐点电压进行大小比较以确定方程的具体形式，最后用牛拉法迭代计算阵列电流。当阴影模式改变时，拐点电压随之改变，计算复杂且计算量大。文献[14]利用朗伯 W 函数显式地表达光伏组件的电压、电流关系，再用数值算法求解非线性方程组。文献[15]提出一种根据组件实测 I-U 数据利用线性插值拟合得到光伏阵列的实际输出特性的方法。文献[16]运用支持向量机理论，并分别通过交叉验证法和遗传算法对支持向量机中的未知参数寻优，得到能够反映局部阴影条件下光伏阵列电气特性的 I-U 和 P-U 曲线。本文在考虑光伏组件模型的基础上，结合二极管的输出特性，建立带旁路二极管的光伏组件分段数学模型，根据其工作状态的隐互补性质建立光伏阵列的隐互补问题模型，给出基于效用函数的输出
第 34 卷第 34 期 6066 2014 年 12 月 5 日
中
国电机工程学 Proceedings of the CSEE
报
Vol.34 No.34 Dec.5, 2014 ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng. 中图分类号：TM 615
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.34.007
基金项目：国家 863 高技术基金项目(2011AA05A301)。 The National High Technology Research and Development of China 863 Program (2011AA05A301).
0 引言
能源与环境问题是当今人类社会共同面临的挑战，也是我国经济可持续发展所必须解决的关键问题。为此，大力发展环境友好、可持续利用的新能源已成为我国能源发展的国家战略[1]。在众多新能源中，光伏发电以其零排放、无噪声、资源丰富等优势得到突出关注。2013—2015 年，我国年均新增光伏发电装机容量 10 GW 左右，到 2015 年总装机容量达到 35 GW 以上。目前光伏发电接入电网主要有分布式接入和集中接入 2 种方式，由于我国太阳能储量丰富地区主要集中在西部如青海、新疆、西藏等地，在这些地区建设大型光伏电站集中并网并通过电网将电输送到负荷中心地区已成为我国利用太阳能的主要方式。目前，我国已建成 10 MW 以上大型并网光伏电站多座，百兆瓦级光伏电站也在建设中[2]。随着光伏电站规模的不断扩大，光伏发电特性、尤其是在不同气象条件下的光伏出力变化对所接入系统经济性、安全性的影响也越来越大，因此对光伏电站进行建模并分析其在不同气象条件下的运行特性对于研究大规模光伏接入后系统特性具有重要的意义。大型光伏电站由上万个光伏组件组成，由于单个光伏组件的容量较小，出于经济性的考虑，目前多采用多个光伏组件互连的方式组成光伏阵列，由阵列经过光电转换产生的直流电通过逆变器和滤波装置转换为满足电能质量要求的交流电，经变压器升压后接入交流系统[3]。因此，光伏阵列可看作