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表1總結了所有被研究和實現的方法,并將其分為前8個類(A、B、C、D、E、F、G或H)之 一。對于每種方法,還包括了所需的內在系數的列表。為了澄清這些系數的含義,表2包含了每 個所需的內在系數的一行,并提供了一種如果制造商沒有提供的方法來估計其值的參考。在本 節(jié)的其余部分,將簡要解釋每一種研究的方法,提供要應用的方程。
C01:理想單二極管模型
與任何數值方法一樣,這種方法都是基于太陽能電池的物理模型。模擬光伏器件I-V特性 曲線的Z擴展的底層模型是單二極管模型(SDM),它包括一個電流源、一個二極管和兩個寄生 電阻:串聯電阻Rs和并聯或并聯電阻Rsh(見圖1)。然而,可以在文獻中找到一些簡化的方法 ,其中一種或兩種寄生電阻都被忽略了。在D一種方法中,將解決SDM的Z簡單版本,稱為“三 參數模型”(我們稱為理想的SDM或ISDM),而不包括任何寄生抗性,i。e., 假設串聯電阻為 接收站= 0 W和平行電阻可以去除(Rsh! ¥).與該模型相關的數學表達式(式(75):
可以看出,從實驗曲線的I-V對中只能確定三個未知參數:光生成電流Iph、暗飽和電流Is 和二極管理想因子m。Z初,這些參數的值是指初始條件(G1,T1)可以估計。但是,將這些參數 的值校正到固定的參考條件可能非常方便,例如STC。事實上,有一些表達式用于將這些參數從 測量條件(G,T)轉換為(GSTC, TSTC),反之亦然。許多作者[49,87,88]提供了相當于(方程 (76))的表達式來糾正Iph,而可以找到不同的方法來表示的依賴性是對器件溫度T,類似于 (式(77))。
其中q = 1.602176634 10 19在這種情況下,應該假定為一個從eV轉換為焦耳的無量綱因子 。 使用(公式(76)-(79)),可以將這些參數轉換為任何參數(G2、T2),這樣模型就可 以模擬任何期望目標條件下的I-V曲線。因此,目標是利用(G1,T1),以便稍后模擬在(G2,T2). 從一個離散的I-V對集合中識別參數可以使用一個數值曲線擬合程序來執(zhí)行(例如,包括在 Matlab[19]的優(yōu)化工具箱中)。
C02:簡化的單二極管模型
在文獻中,有報道稱后者的ISDM可能非常不準確,因此許多作者提出了包括一系列電阻Rs ,而只忽略了平行電阻Rsh,如圖3所示。該模型的行為使用(公式(78))進行描述:
因此,有四個未知參數:(Iph,是, m, Rs).Z后,這些數值方法大多都假設了級數電阻 接收站作為一個常數的內在參數(式(79)),不依賴于G或T。
接收站=接收站,STC
C03:單二極管模型
復雜性的下一步可以通過假設存在一個并行電阻Rsh來實現,從而得到一個與圖1中所示的 等效電路,它對應于其“五參數”版本中的經典單二極管模型(方程(9))。在這種情況下,使 用擬合工具的方程組由(公式(9)、(76)、(77)、(79)和(80))組成,假設平行電阻Rsh 也是恒定的:Rsh=Rsh,STC
C04:單二極管型號(b)
該方法試圖對前一種方法進行改進。雖然串聯電阻接收站繼續(xù)被認為是一個常數,對于平 行電阻Rsh,對輻照度G的依賴通過(式(81))表示:
C05:拉斯切爾方程
基于實驗數據,Ruschel等人。[18]指出,由于低輻照度水平的非線性行為,以前的方法 對于平行電阻不夠準確。因此,在那篇論文中,有一個替代的翻譯方程Rsh提出,引入兩個額 外的擬合參數,h和λ,它們依賴于單元技術(式(82)):
C06: PVSYST方法
PVsyst是一個軟件,它實現了多個模型,供工程師用于設計不同類型的光伏項目[89]。為 了解決與平行電阻Rsh建模所產生的困難有關的問題,在本軟件[52]中使用了表達式(等式(8 3)):
其中,m和ν是每種不同技術必須事先知道的值,以及Rsh, STC(平行電阻Rsh在GSTC= 1000 W/m 2)應在從初始曲線中識別其他參數時確定。 后一個公式可以簡化,假設m和m之間的固定比率RRsh,STC,以這種方式,(式(83))可 以重寫為(式(84))[18](每種技術應給出此比率R,而不是m):
C07:沃克方程
雖然這是Z廣為人知的方程來表示暗飽和電流之間的關系是而器件溫度T為(式(77)) ,其他作者[53,90]更傾向于使用一個稍微不同的表達式,其中T的比值/TSTC提高3/m(而不是 僅提高3),因為這種替代方法似乎更適合相同情況下的實驗數據(式(85)):
因此,本文提到的作為C07的方法正是使用(公式(9)、(76)、(79)、(84)和(85)) 在STC條件下確定五個未知參數進行曲線擬合的結果。
C08:勞里諾方法
為了提高精度,一些作者還包括了串聯電阻的額外依賴性接收站設備溫度。這就是勞里諾 等人的情況。[54],其中通過串聯電阻Rs的溫度系數k假設有直接的線性依賴,僅在他們自己的 IEC 60891:2021 [3]中引入(程序1和2)。事實上,(式(57))也被建議使用(式(76))、 (式(84)和(85))來轉換固有系數。
C09:丁的表達
經過深入的分析后,Ding等人。[55]給出了一個模擬串聯電阻的表達式接收站作為溫度的 函數(式(86)):
Rs (T) = Rs0K· exp (Bs · T)
其中假設T用開爾文表示,接收站0K是在0k時的串聯電阻,和生于是一個必須從實驗數據中擬合的參數。在這種方法中,而不是確定的值接收站,STC,其目的是進行估計接收站0K.
C10:Cotfas方法
該方法使用(公式(76)、(77)和(80))進行翻譯Iph,Is和Rsh,而它提出了系列抗 性Rs的替代表達式,它不僅依賴于T,也依賴于G(式(87)):
其中假設T用kelvin表示,B=為0.271(在原論文中稱為β)假設為常數。 Z后,方法C11、C12、C13、C14、C15分別與方法C01、C02、C06、C07、C08完全相同,僅改變(式(88))(式(88)), 這也是基于方法A10:
其中x,如前面所述,只是一個擬合參數,它解釋了光誘導電流Iph和輻照度G之間可能的非線性。x的值應該由實驗數據來確定,因為它不是由制造商提供的。