4、太阳能电源：光伏、聚光光伏与聚光太阳能发电技术解析

太阳能电源：光伏、聚光光伏与聚光太阳能发电技术解析

1. 光伏电池建模与面板配置

理想的光伏电池模型是相对简单的数学模型，但未考虑寄生元件，因此对真实光伏电池的模拟不够准确。为提高模型准确性，可以添加寄生元件，但这也会增加模型的复杂性。例如，在模型中加入串联和并联电阻后，光伏电压和电流之间的关系会变成非线性方程，需要使用非线性求解器，如牛顿 - 拉夫逊方法来求解。

在大多数光伏应用中，通常会将多个光伏电池组合起来以产生更大的功率。光伏电池的连接方式有串联、并联或两者结合：
- 串联 ：电池电压相加。单个硅电池的电压约为 0.5V，为满足大多数应用对较高电压的需求（如屋顶光伏安装和卫星），通常将电池串联。标准商业光伏面板一般由 72 - 96 个串联的电池组成，总电压可达 30 - 60V。
- 并联 ：电池电流相加。

典型的光伏面板连接配置示例中，72 个电池串联，通常按列连接，每一列向下再向上的串联连接称为一个子串。每个子串两端会连接一个旁路二极管，当该子串中的光伏电池出现问题（如部分遮挡、永久性退化或连接中断）时，旁路二极管可提供额外的电流路径，有助于减少这些问题对面板总输出功率的影响。

以下是光伏电池建模的参数表：
| 参数 | 符号 | 值 |
| — | — | — |
| 标称串短路电流 | Iscn | 4 A |
| 标称串开路电压 | Vocn | 0.58 V |
| 电流温度系数 | Ki | 0.001 A/K |
| 电压温度系数 | Kv | -0.002 V/K |