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光伏发电技术
★ 5.0
计算鲁棒且广义的光伏电池全局参数估计方法——无需依赖数据表信息
Computationally Robust and Generalized PV-Cell Global Parameter Estimation with Non-Dependence on the Datasheet Information
| 作者 | Vaskar Sarkar · Sadhana Anantha · Vinay Kumar Kolakaluri · Chanukya Sura · Chaitanya Dnyaneshwar Shambharkar |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2025年7月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏面板 全局参数估计 确定性优化 反向饱和电流 实验验证 |
语言:
中文摘要
准确分析光伏(PV)面板的电流 - 电压特性对于许多基于模型的控制和规划应用至关重要。本文致力于为光伏面板组成电池的全局参数估计开发一个稳健的框架,以便能够针对任意环境条件解析得出面板特性。所提出的全局参数估计仅通过使用实验数据进行,并考虑光伏电池等效电路中任意数量的二极管。完全避免使用数据表信息,因为由于面板容量随时间下降,从长远来看,面板数据表可能会失效。同时,不使用任何启发式/元启发式技术,而是设计了一个纯粹的确定性优化程序,通过最小二乘误差曲线拟合方法来获取光伏电池的全局参数。为了增强参数估计的计算稳健性,进一步引入了部分二极管开路电压的概念来描述反向饱和电流的温度依赖性,同时取代了传统的带隙能量模型。通过仿真和实际实验,全面验证了所提出的基于电压、与数据表无关的确定性优化全局参数估计框架的优点和潜力。
English Abstract
Accurate analysis of the current-voltage characteristics of a photovoltaic (PV) panel is important for many model-based control and planning applications. The present paper works on developing a robust framework for the global parameter estimation of the constituent cells of a PV panel so that the panel characteristics can be analytically produced for any arbitrary environmental condition. The proposed global parameter estimation is carried out only by using the experimental data, and considering any number of diodes in the PV-cell equivalent circuit. The use of the datasheet information is completely avoided as the panel datasheet is likely to lose its validity in the long run owing to the panel capacity degradation with time. At the same time, instead of using any heuristic/metaheuristic technique, a purely deterministic optimization procedure is designed to obtain the PV-cell global parameters through a least-square-error curve fitting approach. In order to enhance the computational robustness of parameter estimation, a concept of partial-diode open-circuit voltages is further introduced to describe the temperature dependence of reverse saturation currents, while replacing the conventional band-gap energy model. The merit and potential of the proposed voltage-based datasheet-independent deterministically optimized global parameter estimation framework are thoroughly verified through both simulations and real experiments.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项光伏电池全局参数估计技术具有显著的工程应用价值。该技术的核心创新在于摆脱了对数据手册的依赖,仅通过实验数据即可实现光伏电池参数的精确估计,这直接契合了阳光电源在光伏逆变器和智能运维领域的实际需求。
对于阳光电源的产品线而言,这项技术可在多个层面创造价值。首先,在光伏逆变器的MPPT算法优化方面,准确的电池参数模型能够提升最大功率点追踪精度,特别是在复杂环境条件下。其次,该技术解决了组件老化后数据手册失效的痛点,这对阳光电源的智慧运维平台(iSolarCloud)具有重要意义——可实现电站全生命周期的动态建模和性能评估,精准识别组件衰减和故障。
技术层面,该方法采用确定性优化而非启发式算法,计算鲁棒性更强,更适合嵌入式系统实时应用。引入的"部分二极管开路电压"概念替代传统带隙能量模型,简化了温度依赖性建模,这对储能系统中的光伏-储能协调控制尤为关键。
然而,技术落地仍面临挑战:实验数据采集的成本和标准化问题、多种组件类型的模型泛化能力、以及与现有产品软件架构的集成复杂度。建议阳光电源可将此技术优先应用于高价值场景,如大型地面电站的精细化管理和户用光伏系统的智能诊断,通过边缘计算设备实现分布式参数辨识,逐步建立覆盖全产品线的自适应建模能力,形成差异化竞争优势。