多峰输出特性的因素引起光伏阵列输出波动性问题

上述分析只是从外特性出发，对阴影条件下光伏阵列多峰特性作出的基本分析，这是远远不够的。下面对引起光伏阵列多峰输出特性的内在因素进行分析。

2.4.3.1 阴影位置

由于云彩或周围建筑物对太阳光的遮挡，以及光伏阵列上积累的灰尘对太阳光吸收的影响，均会造成光伏阵列不同位置的光照强度不同。阴影可以发生于光伏阵列串联的光伏模块之间和并联的光伏模块之间，但对光伏阵列多峰输出特性的影响不同。

1.串联组件

当阴影遮挡到光伏阵列中的串联组件时（以两个串联组件为例），一般有两种情况：一种是阴影完全遮挡一个光伏组件；另一种是阴影遮挡了一个光伏组件的局部。

图2-16a所示是第一种情况。光伏组件2被阴影完全遮挡，光伏组件1未被遮挡。设定光伏组件1受到的光照强度为1000W/m²，光伏组件2受到的光照强度为300W/m²，温度均为298K。在这种情况下，光伏组件的P-U曲线如图2-16b所示。从图中可以看出，最大功率点为（15.5V，75W）。

图2-17a所示是第二种情况，光伏组件2被阴影遮挡了一半，光伏组件1未被遮挡。假设光伏组件1的光照强度为1000W/m²，光伏组件2被遮挡部分的光照强度为300W/m²，未被遮挡部分的光照强度仍为1000W/m²，温度均为298K。这种情况下，光伏组件的P-U曲线如图2-17b所示。从图中可以看出，最大功率点为（15.5V，75W）。

图2-16 光伏组件2全部遮挡时的示意图及P-U曲线

图2-17 光伏组件2部分遮挡时的示意图及P-U曲线

两种情况下的最大功率点均为（15.5V，75W），而且都出现了双峰的情况。虽然图2-17中光伏组件2只有局部被阴影遮挡，但相比于图2-16，两者的P-U曲线几乎一致。由此可知，不论是全部遮挡还是局部遮挡，都可以看做一种情况来处理，即将局部遮挡的情况视为全部遮挡，可以很大的简化模型的复杂度。

2.并联组件

当阴影遮挡到光伏组件中的并联组件时（以两个并联组件为例），一般也有两种情况：一种是阴影完全遮挡一个光伏组件；另一种是阴影遮挡了一个光伏组件的局部。

如图2-18所示，光伏组件2被阴影完全遮挡，光伏组件1未被遮挡。设定光伏组件1受到的光照强度为1000W/m²，光伏组件2受到的光照强度为300W/m²，温度均为298K。在这种情况下，光伏组件的P-U曲线如图2-19所示。从图中可以看出，最大功率点为（15.7V，100W），但是光伏组件的P-U曲线仍然是呈现单峰特性。

图2-18 并联组件中阴影遮挡整个组件

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图2-19 被遮挡后的P-U曲线

图2-20所示是另一种情况。光伏组件2被阴影遮挡了一半，光伏组件1未被遮挡。假设光伏组件1的光照强度为1000W/m²，光伏组件2被遮挡部分的光照强度为300W/m²，未被遮挡部分的光照强度仍为1000W/m²，温度均为298K。这种情况下，光伏组件的P-U曲线如图2-21所示。从图中可以看出，最大功率点为（16.1V，102W）。

图2-20 并联组件中阴影遮挡局部组件

图2-21 被遮挡后的P-U曲线

两种情况下的P-U曲线均呈现单峰特性，所以阴影对并联光伏组件的影响并不会引起其多峰的特性。另外，从图2-19和图2-21可看出，其P-U曲线基本相同，最大功率点也近似一致，光伏组件2虽然是部分遮挡，但是对输出效率的提升很有限，所以局部遮挡和全部遮挡均可看做全部遮挡来处理。

综上所述，阴影只有出现在串联光伏组件上才会引起光伏组件的多峰现象，出现在并联组件上并不会引起多峰现象。

2.4.3.2 温度

在无阴影遮挡的情况下，外界温度的改变会影响光伏组件的开路电压以及最大功率点，但是不同光伏组件温度的差异能否引起光伏组件的多峰现象不得而知，因此下面将对这种情况进行分析。

首先分析串联组件的情况，假设光伏组件1、光伏组件2串联，光伏组件1的工作温度为298K，光伏组件2的工作温度为318K，光照强度均为1000W/m²，其P-U曲线如图2-22所示。从图中可以看出P-U曲线呈现单峰特性，温度的差异并没有造成光伏组件的多峰现象。

图2-22 不同温度下串联光伏组件的P-U曲线

再来分析并联组件的情况，假设光伏组件1、光伏组件2并联，光伏组件1的工作温度为298K，光伏组件2的工作温度为318K，光照强度均为1000W/m²，其P-U曲线如图2-23所示。从图中可以看出，温度的差异也没有造成光伏组件的多峰现象。

在两种情况下，由于连接方式的不同造成了开路电压的不同，但是最大功率点基本一致，而且光伏组件温度的差异均未造成P-U曲线多峰现象的出现。所以在分析模型时，可以忽略温度差异带来的影响，将模型中的温度统一化，为分析问题带来方便。

图2-23 不同温度下并联光伏组件的P-U曲线