太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法技術

本發明專利技術公開了一種太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，包括：將聚光型空間太陽能電站中太陽能接收器沿軸向平分為n等份；將tracePro仿真結果或實際測試結果擬合出太陽能接收器表面的光強分布曲線；建立多目標優化模型；采用多目標粒子群算法對單目標模型進行優化求解；對求解結果進行仿真分析，選出使得光伏陣列發電功率最大的光伏電池尺寸；根據使得光伏陣列發電功率最大的光伏電池尺寸進行該份太陽能接收器的表面光伏電池布片。本發明專利技術方法在對聚光型空間太陽能電站的太陽能接收器進行光伏電池尺寸計算時，使得布片率最大的同時，光伏陣列的光分布不均勻程度最小，使得聚光型空間太陽能電站中的光伏電站發電效率顯著提升。顯著提升。顯著提升。

【技術實現步驟摘要】
太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法


[0001]本專利技術屬于空間太陽能電站
，涉及一種太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法。

技術介紹

[0002]空間太陽能電站(Space Solar Power Station,SSPS)是一個在太空收集利用太陽能并將其轉化為電能，最后通過無線能量轉換裝置將電能以微波的形式傳輸到地面接收天線的大型空間電力系統。SSPS根據光收集形式的不同可以分為聚光型系統和非聚光型系統，其中，聚光型系統有集成對稱聚光系統、ALPHA系統和西安電子科技大學提出了通過球面進行聚光的SSPS
?
OMEGA方案，因其模塊化、高聚光比和高功質比的特征，聚光型的空間太陽能電站方案得到越來越多的關注。
[0003]因為聚光器的聚光特點，太陽能接收器上的光強分布都是不均勻的，若光伏陣列上存在不均勻的光照，會使得光伏陣列光電轉換效率下降，甚至造成熱點問題。因此在確定太陽能接收器表面的光伏電池尺寸時，需要同時兼顧布片率并使得光伏陣列中的光伏電池之間的光強分布盡可能差距小。因此研究一種同時兼顧布片率最大和光照不均勻對光伏陣列影響最小的光伏電池尺寸計算方法具有重要的價值。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的是提供一種太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，通過該方法計算得到光伏電池尺寸及片間距，可有效地降低非均勻光照對光伏陣列的影響，提高光伏陣列的光電轉換效率。
[0005]本專利技術所采用的技術方案是，太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，具體包括如下步驟：
[0006]步驟1，將聚光型空間太陽能電站中太陽能接收器沿軸向平分為n等份；
[0007]步驟2，將tracePro仿真結果或實際測量結果擬合出太陽能接收器表面的光強分布曲線；
[0008]步驟3，以光伏電池布片率最大和光伏電池表面光強分布積分標準差最小為目標，建立多目標優化模型；
[0009]步驟4，采用多目標粒子群算法對多目標模型進行優化求解；
[0010]步驟5，對步驟4的求解結果進行仿真分析，選出使得光伏陣列發電功率最大的光伏電池尺寸；
[0011]步驟6，根據步驟5選出的光伏電池尺寸進行該份太陽能接收器的表面光伏電池布片；其它n
?
1份太陽能接收器與該份太陽能接收器采用相同的光伏電池尺寸進行布片。
[0012]本專利技術的特點還在于：
[0013]步驟2中，通過tracePro仿真結果或實際測量結果得到太陽能接收器表面上任意一點(x
i
,y
i
,z
i
)的光強G(x
i
,y
i
,z
i
)，將光強分布曲線簡化為關于太陽能接收器母線方向的
曲線G(φ)，光伏電池表面光強分布積分標準差簡化為同一母線上光伏電池關于G(φ)積分的標準差。
[0014]步驟3中的多目標優化模型以光伏電池布片率最大和光伏電池表面光強分布積分標準差最小為目標函數。
[0015]步驟3的具體過程為：
[0016]步驟3.1，以光伏電池布片率最大為目標，目標函數為：
[0017]max F1＝max(S
pv
/S)
??????????????????
(1)；
[0018]S
pv
＝a
×
b
×
n
???????????????????????
(2)；
[0019][0020]m＝floor(H/(a+c))
???????????????????
(4)；
[0021]n
i
＝floor(L
i
/(b+2))
??????????????????
(5)；
[0022]式中，F1表示光伏電池的布片率；S
pv
表示光伏電池的總面積；S表示太陽能接收器的面積；n表示光伏電池的總片數；n
i
表示第i行光伏電池包含的光伏電池片數；H表示太陽能接收器的母線方向長度；m表示1/n的太陽能接收器包含的光伏電池行數；L
i
表示第i行光伏電池所在的1/n的太陽能接收器長度。
[0023]步驟3.2，以光伏電池表面光強分布積分標準差最小為目標，目標函數為：
[0024]min F2＝minσ(D)
???????????????????
(6)；
[0025]D＝(D1,D2,
…
,D
m
)
??????????????????
(7)；
[0026][0027]式中，F2表示各行光伏電池表面光強分布母線方向積分的標準差；D表示同一母線上光伏電池關于G(φ)積分構成的數組；D
j
表示同一母線上第j行的光伏電池上光強沿母線方向的積分。
[0028]步驟6中，根據使得光伏陣列發電功率最大的光伏電池尺寸進行該份太陽能接收器的表面光伏電池布片。
[0029]本專利技術的有益效果是，本專利技術提供的基于多目標粒子群算法的聚光型空間太陽能電站中太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，該方法以布片率最大和光伏電池表面光強分布積分標準差最小為目標，通過多目標粒子群算法進行優化求解，即得到合適的光伏電池尺寸及片間距。本專利技術在考慮布片率最大的同時使得光伏電池表面光強分布積分標準差最小，降低了非均勻光照對光伏陣列發電效率的影響，提高光伏系統的輸出功率。
附圖說明
[0030]圖1是本專利技術太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法中所用到的聚光器及太陽能接收器結構示意圖；
[0031]圖2是本專利技術太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法中旋轉拋物面聚光器中太陽能接收器的表面光強分布示意圖；
[0032]圖3是本專利技術太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法中通過多目標粒子群算法求解結果獲取Pareto最優邊界；
[0033]圖4是本專利技術太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法中1/n份太陽能接收器上的光伏電池布片及串并聯示意圖。
[0034]圖中，1.太陽能接收器，2.聚光器，3.1/n太陽能接收器，4.在太陽能接收器上布設的光伏電池。
具體實施方式
[0035]下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。
[0036]本專利技術基于多目標粒子群算法的聚光型空間太陽能電站中太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，包括如下步驟：
[0037]步驟1，如圖1所示，聚光型空間太陽能電站中的聚光器2為球面的一部分，太陽能接收器1為以圓柱的曲面，太陽能接收器1沿軸向平分為n等份(本專利技術以8等份為例進行說明)，1/n太陽能接收器3為矩形，其長735.45mm、寬481.19mm；最終得到在在太陽能接收器上布設的光伏電池4。
[0038]步驟2，通過MAT本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，其特征在于：具體包括如下步驟：步驟1，將聚光型空間太陽能電站中太陽能接收器沿軸向平分為n等份；步驟2，將tracePro仿真結果或實際測量結果擬合出太陽能接收器表面的光強分布曲線；步驟3，以光伏電池布片率最大和光伏電池表面光強分布積分標準差最小為目標，建立多目標優化模型；步驟4，采用多目標粒子群算法對多目標模型進行優化求解；步驟5，對步驟4的求解結果進行仿真分析，選出使得光伏陣列發電功率最大的光伏電池尺寸；步驟6，根據步驟5選出的光伏電池尺寸進行該份太陽能接收器的表面光伏電池布片；剩余n
?
1份太陽能接收器與該份太陽能接收器采用相同的光伏電池尺寸進行布片。2.根據權利要求1所述的太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，其特征在于：所述步驟2中，通過tracePro仿真結果或實際測量結果得到太陽能接收器表面上任意一點(x
i
,y
i
,z
i
)的光強G(x
i
,y
i
,z
i
)，將光強分布曲線簡化為關于太陽能接收器母線方向的曲線G(φ)，光伏電池表面光強分布積分標準差簡化為同一母線上光伏電池關于G(φ)積分的標準差。3.根據權利要求2所述的太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，其特征在于：所述步驟3中的多目標優化模型以光伏電池布片率最大和光伏電池表面光強分布積分標準差最小為目標函數。4.根據權利要求3所述的太陽能接收器上的光伏電池尺寸計算方法，其特征在于：所述步驟3的具體過程為：步驟3.1，以光伏電池布片率最大為目標，目標函數為：max F1＝max(S
pv
/S)
?...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李欣童，張逸群，段寶巖，米建偉，陳光達，樊冠恒，紀祥飛，王東旭，杜瑩春，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：