一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法及系统

技术领域

本发明属于光伏电池故障分析技术领域，尤其涉及一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法及系统。

背景技术

太阳能发电是太阳能利用的主要方式之一，光伏电池是太阳能发电系统的核心部件，需要长时间工作在恶劣的自然环境中，各种故障随之而生。这些故障严重地影响着光伏阵列的使用寿命，降低输出功率，更有可能引发火灾，威胁生命和财产安全。因此在线监测光伏电池的运行状态，并能够及时准确地判断其是否发生故障具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明提供一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法及系统，用于解决无法及时准确地判断光伏电池是否发生故障的技术问题。

第一方面，本发明提供一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法，包括：

获取光伏电池厂商数据，并根据迭代法求解标准工作状态下的光伏电池参数模型的参数；

对不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数进行求解，并基于不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数构建不同温度及辐照度下的I-V曲线，形成I-V曲线库；

获取光伏电池的实时开路电压

将所述实时开路电压

分别计算所述目标曲线中标准工作状态下的光伏电池的开路电压

将实时获取的最大功率点处的实时电流

判断所述第一功率

若大于，则光伏电池故障存在，否则不存在。

第二方面，本发明提供一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统，包括：

求解模块，配置为获取光伏电池厂商数据，并根据迭代法求解标准工作状态下的光伏电池参数模型的参数；

构建模块，配置为对不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数进行求解，并基于不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数构建不同温度及辐照度下的I-V曲线，形成I-V曲线库；

获取模块，配置为获取光伏电池的实时开路电压

定位模块，配置为将所述实时开路电压

分别计算所述目标曲线中标准工作状态下的光伏电池的开路电压

计算模块，将实时获取的最大功率点处的实时电流

判断模块，配置为判断所述第一功率

输出模块，配置为若大于，则光伏电池故障存在，否则不存在。

第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法的步骤。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法的步骤。

本申请的基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法及系统，无需实时监测光伏电池运行时的表面辐照度及平均温度，仅需要提前计算出不同辐照度及光伏电池温度下的I-V曲线库，在运行时测得光伏组件的开路电压、短路电流和最大功率点电压、电流的测量值，即可判断出光伏电池是否发生故障，有效提高了光伏电池故障判断的精确性及光伏电站运行的可靠性和经济性，实现了对光伏电池在线故障判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的太阳能电池组件在线监测模块示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统的结构框图；

图4是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本申请的一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法的流程图。

如图1所示，基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法具体包括以下步骤：

步骤S101，获取光伏电池厂商数据，并根据迭代法求解标准工作状态下的光伏电池参数模型的参数。

在本实施例中，标准工作状态下光伏电池的输出特性方程为：

，（1）/>

式中，

，（2）

其中，

厂商提供的数据一般包括标准工况（光照强度为1000W/m

，（3）

，（4）

式中，

，（5）

，（6）

式中，

与/>

，（7）

式中，

，（8）

式中，

标准工作状态下的光伏电池的并联电阻的最小值

，（9）

迭代过程如下：初始化

步骤S102，对不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数进行求解，并基于不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数构建不同温度及辐照度下的I-V曲线，形成I-V曲线库。

在本实施例中，通过输入有效辐照度、模块内电池的平均电池温度、短路电流温度系数、参考温度下的光伏电池材料的能带隙、带隙温度依赖性以及将步骤S101中获得的光伏电池参数模型的

步骤S103，获取光伏电池的实时开路电压

在本实施例中，通过光伏电池在线监测模块，对光伏电池实施开路、短路、正常工作三种状态下的监测，实时测得光伏电池的实时开路电压

需要说明的是，如图2所示，光伏电池在线监测模块包括电源电路、储能电路、微控制器、开关电路以及电流检测电路。光伏电池在线监测模块在工作时，光伏电池通过二极管给储能电路充电，同时给电源电路供电，微控制器正常工作。在监测时，首先读取MPPT点的电压及电流。测短路电流时，闭合开关电路，光伏电池短路，微控制器读取短路电流。因为有储能电路和防反二极管，后级电路不掉电正常工作。电流测试后关闭开关电路，光伏电池正常输出。

步骤S104，将所述实时开路电压

在本实施例中，遍历I-V曲线库计算

分别计算所述目标曲线中标准工作状态下的光伏电池的开路电压

步骤S105，将实时获取的最大功率点处的实时电流

步骤S106，判断所述第一功率

在实际实施中，首先将已获得的I-V曲线库上传至云平台，并每隔一小时通过在线监测模块采集光伏电池组件的开路电压、短路电流及最大功率点电流和电压，将采集的开路电压、短路电流及最大功率点电流和电压上传至云平台。之后通过采集的开路电压、短路电流定位对应I-V曲线。最后，将采集的最大功率点处的实时电流

步骤S107，若大于，则光伏电池故障存在，否则不存在。

综上，本申请首先采用迭代法，依据光伏电池厂商数据，求解标准工作状态下的光伏电池模型的对应参数。之后通过

请参阅图3，其示出了本申请的一种基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统的结构框图。

如图3所示，光伏电池故障判断系统200，包括求解模块210、构建模块220、获取模块230、定位模块240、计算模块250、判断模块260以及输出模块270。

其中，求解模块210，配置为获取光伏电池厂商数据，并根据迭代法求解标准工作状态下的光伏电池参数模型的参数；构建模块220，配置为对不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数进行求解，并基于不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数构建不同温度及辐照度下的I-V曲线，形成I-V曲线库；获取模块230，配置为获取光伏电池的实时开路电压

应当理解，图3中记载的诸模块与图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图3中的诸模块，在此不再赘述。

在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法；

作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：

获取光伏电池厂商数据，并根据迭代法求解标准工作状态下的光伏电池参数模型的参数；

对不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数进行求解，并基于不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数构建不同温度及辐照度下的I-V曲线，形成I-V曲线库；

获取光伏电池的实时开路电压

将所述实时开路电压

分别计算所述目标曲线中标准工作状态下的光伏电池的开路电压

将实时获取的最大功率点处的实时电流

判断所述第一功率

若大于，则光伏电池故障存在，否则不存在。

计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

图4是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。

上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

作为一种实施方式，上述电子设备应用于基于I-V曲线逆推的光伏电池故障判断系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：

获取光伏电池厂商数据，并根据迭代法求解标准工作状态下的光伏电池参数模型的参数；

对不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数进行求解，并基于不同温度及辐照度下的光伏电池参数模型的参数构建不同温度及辐照度下的I-V曲线，形成I-V曲线库；

获取光伏电池的实时开路电压

将所述实时开路电压

分别计算所述目标曲线中标准工作状态下的光伏电池的开路电压

将实时获取的最大功率点处的实时电流

判断所述第一功率

若大于，则光伏电池故障存在，否则不存在。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。