基于ARX模型的局部陰影條件下光伏陣列建模

1.49萬字 39頁 原創(chuàng)作品已通過查重系統(tǒng)

摘 要
能源推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展，是其不斷向前進(jìn)步的動(dòng)力源泉。人類對(duì)能源的巨大消耗不僅造成了傳統(tǒng)能源日趨枯竭，更加重污染了生態(tài)環(huán)境。為了擺脫對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，解決環(huán)境污染問題，清潔能源開始逐步受到人們的重視和歡迎。清潔能源中最受矚目的非太陽能莫屬。但一直阻礙著太陽能電池被大規(guī)模推廣的原因是其較低的轉(zhuǎn)化效率。而且由于局部陰影的存在，光伏電池的轉(zhuǎn)化率更加會(huì)受影響，輸出特性曲線也會(huì)呈現(xiàn)多峰狀態(tài)，以往搭建的等效模型都將不適用于工程應(yīng)用。因此，需要搭建一種新的適用于局部陰影條件下的光伏陣列模型。
本文以太陽能電池元為研究的切入點(diǎn)，借助Simulink軟件，搭建了任意外界環(huán)境下的太陽能電池元的數(shù)學(xué)模型以及局部陰影條件下光伏陣列的模型，并通過仿真得到了它們的I-V和P-V特性曲線。通過改變光照強(qiáng)度和溫度條件，對(duì)比總結(jié)外界環(huán)境對(duì)電池元和光伏陣列的具體影響。此外，還分析了搭建光伏陣列時(shí)所采用的電流分段法的弊端。
為了提高處理系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，應(yīng)當(dāng)建立精確的數(shù)學(xué)模型，而此類模型的建立比較困難。從降低建模難度的角度出發(fā)，本文提出了基于ARX的陰影光伏陣列非機(jī)理模型的辨識(shí)。首先，本文介紹了ARX的相關(guān)知識(shí)。隨后從模型中獲得輸出數(shù)據(jù)經(jīng)線性插值后作為辨識(shí)數(shù)據(jù)輸入，然后改變ARX模型的階次，建立基于ARX模型的局部陰影光伏陣列非機(jī)理模型，比較其辨識(shí)結(jié)果，將辨識(shí)度較高的最終輸出。
通過仿真可以發(fā)現(xiàn)，基于辨識(shí)方法獲得的非機(jī)理模型能夠很好的模擬光伏陣列輸出，辨識(shí)度較高，并且大大簡化了建模過程，驗(yàn)證了所選模型滿足工程要求。利用辨識(shí)方法建立光伏陣列非機(jī)理模型為局部陰影光伏陣列的建模提供了新的思路與方向，具有可行性。

關(guān)鍵詞：光伏陣列；局部陰影；ARX模型；參數(shù)辨識(shí)