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基于曲线拟合的局部阴影条件下光伏阵列建模

13600字 41页 原创作品已通过查重系统


摘 要

面对日益严重的环境危机与能源危机开发出环保的新能源迫在眉睫。太阳能作为一种无污染的可再生能源得到了重视。太阳能与现有的能源不同，它取之不尽用之不竭，只要有能够对太阳能高效利用的设施就可以比较理想的利用太阳能。只是它也有一个传统能源不存在的缺点，随机性太强。它的随机性主要来源于太阳光的随机性。在某个时间照射在太阳能电池板上的太阳光或者说是光能是随机的，它受环境影响较大。在某一时刻太阳光可能受到天上的云的遮挡，建筑物的遮挡，异物或者生物的遮挡等等一些可预料或者不可预料的因素。所以即使在同一时刻同一地点同一块太阳能电池板所接受到的光照也并不相同，从而输出也有很大的不同。基于上面这些原因需要对不同情况下的光伏电池板建立不同的模型以便对太阳能电池的更好的控制或对输出的预测。
现有的对阴影条件下的光伏阵列机理模型多为分段函数形式，较为复杂。为了更好地研究局部阴影条件下的光伏阵列工作运行情况本文提出采用傅里叶函数作为光伏阵列并使用曲线拟合的方法对阴影条件下光伏阵列进行非机理建模。该模型主要改进了局部阴影条件下的光伏阵列的机理模型，获取光伏阵列的输出数据并进行线性插值。选取不同阶数的傅里叶函数对单阴影和多阴影条件下的光伏阵列的输出进行曲线拟合。该非机理模型最主要的特点是具有统一的数学表达式，具有数学公式的特点表达式简单不需要分段描述，通过不同的阶的选取能够对不同功率等级、不同精度要求的光伏阵列进行建模，不仅简化了模型而且还让控制显得更加灵活，最主要的是可以通过选择不同阶数来适应不同要求的光伏阵列。
最后本文通过对模型的运行得出结果与传统机理建模进行比较，可见在一个允许的误差范围内通过傅里叶函数与曲线拟合得到的非机理性模型可以达到一个令人满意的结果从而在某种要求下实现非机理模型对传统模型的代替。

关键词：光伏阵列，局部阴影，曲线拟合，非机理模型