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复杂光照条件下光伏发电系统输出特性及最大功率点跟踪研究

汇报人：

2024-01-18

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目录

引言

光伏发电系统基本原理与特性

复杂光照条件下光伏发电系统输出特性研究

最大功率点跟踪技术研究

仿真与实验研究

结论与展望

引言

01

能源危机与环境污染

随着化石能源的日益枯竭和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发与利用已成为全球关注的焦点。光伏发电作为一种清洁、可再生的能源利用方式，具有广阔的应用前景。

光伏发电系统输出特性

在复杂光照条件下，光伏发电系统的输出特性呈现出非线性和时变性，导致系统效率低下和能源浪费。因此，研究光伏发电系统在复杂光照条件下的输出特性及最大功率点跟踪方法具有重要意义。

提高光伏发电系统效率

通过深入研究光伏发电系统的输出特性及最大功率点跟踪方法，可以优化系统设计和控制策略，提高系统的发电效率和稳定性，进一步推动光伏发电技术的广泛应用。

目前，国内外学者在光伏发电系统输出特性及最大功率点跟踪方面已开展了大量研究工作。主要集中在光伏电池建模、最大功率点跟踪算法设计、系统仿真和实验验证等方面。然而，在复杂光照条件下的研究仍相对较少，且存在诸多挑战。

国内外研究现状

随着光伏技术的不断发展和应用场景的不断拓展，未来光伏发电系统将面临更加复杂多变的光照条件。因此，研究复杂光照条件下的光伏发电系统输出特性及最大功率点跟踪方法将成为重要的发展趋势。同时，结合人工智能、大数据等先进技术进行优化控制也是未来的研究方向。

发展趋势

研究目的

通过本研究，期望能够深入了解复杂光照条件下光伏发电系统的输出特性，为优化系统设计和控制策略提供理论支持。同时，通过设计高效的最大功率点跟踪方法，提高光伏发电系统的发电效率和稳定性，为实际应用提供技术保障。

研究方法

本研究将采用理论建模、仿真分析和实验验证相结合的方法进行研究。首先建立光伏电池的数学模型，分析其在不同光照条件下的输出特性；然后设计基于智能算法的最大功率点跟踪方法，并通过仿真分析验证其有效性；最后搭建光伏发电系统实验平台，对所提出的方法进行实验验证。

光伏发电系统基本原理与特性

02

将太阳能转换为直流电能的装置，通常由多个光伏电池单元组成。

光伏电池板

将光伏电池板输出的不稳定直流电压转换为稳定的直流电压。

直流/直流（DC/DC）变换器

将稳定的直流电压转换为交流电压，以供交流负载使用或并入电网。

逆变器

对整个系统进行监控和管理，确保系统安全、高效地运行。

控制器

光伏电池的输出电流与输出电压之间的关系，呈非线性特性。

I-V特性

P-V特性

温度特性

光伏电池的输出功率与输出电压之间的关系，存在一个最大功率点。

光伏电池的输出受温度影响，温度升高会导致开路电压下降、短路电流略微增加。

03

02

01

光照强度

光照角度

温度

阴影遮挡

光照强度越强，光伏电池的输出功率越大。

光伏电池板的温度会影响其输出特性，温度升高会导致输出功率下降。

光照方向与光伏电池板平面之间的夹角会影响输出特性，夹角越小，输出功率越大。

部分阴影遮挡会导致光伏电池板输出特性发生严重畸变，降低输出功率甚至造成热斑效应损坏电池板。

复杂光照条件下光伏发电系统输出特性研究

03

实验设计

搭建不同光照条件下的光伏电池输出特性测试平台，包括光源、光伏电池、电子负载、数据采集系统等部分。

实验过程

在不同光照条件下，对光伏电池进行I-V特性测试，记录开路电压、短路电流、最大功率点电压和电流等参数。

实验结果

得到不同光照条件下光伏电池的I-V特性曲线，以及开路电压、短路电流、最大功率点电压和电流等参数的变化规律。

03

光照强度与最大功率点的关系

随着光照强度的增加，光伏电池的最大功率点电压和电流均增加，但最大功率点的位置会发生变化。

01

光照强度与开路电压的关系

随着光照强度的增加，光伏电池的开路电压逐渐升高，但增长速率逐渐减小。

02

光照强度与短路电流的关系

光照强度增加时，光伏电池的短路电流呈线性增长。

温度与开路电压的关系

01

温度升高时，光伏电池的开路电压降低，且温度越高，降低速率越快。

温度与短路电流的关系

02

温度对光伏电池的短路电流影响较小，在一定范围内可以忽略不计。

温度与最大功率点的关系

03

随着温度的升高，光伏电池的最大功率点电压降低，而最大功率点电流略有增加，导致最大功率点位置发生变化。同时，温度升高还会降低光伏电池的转换效率。

最大功率点跟踪技术研究

04

最大功率点跟踪原理

光伏电池的输出功率与光照强度、温度和负载电阻等因素有关，最大功率点跟踪技术通过实时调整负载电阻或变换器的工作状态，使光伏电池始终工作在最大功率点附近，从而提高光伏发电系统的整体效率。

常用方法

常用的最大功率点跟踪方法包括扰动观察法、电导增量法、恒定电压