基于MATLAB的光伏出力特性研究綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u27926基于MATLAB的光伏出力特性研究綜述 11321.1基于MATLAB的光伏出力特性仿真 1260251.2光伏出力特性分析 3174421.2.1光伏出力各因素影響的分析 3313411.2.2光伏出力特性各因素影響 4本文在仿真模擬基于光伏出力特性問題時，主要是基于M語言進行編程的，該編程環(huán)境操作簡單、易于實現(xiàn)。1.1基于MATLAB的光伏出力特性仿真在本文的仿真過程中，為了能夠有效模擬南疆地區(qū)大規(guī)模分布式光伏的出力特性，在此選擇了一組光伏組件進行仿真模型，大規(guī)模的出力特性，整體符合統(tǒng)計規(guī)律，可以是正態(tài)分布函數(shù)，可以是中間小兩頭大曲線，也可以是按照一定的概率密度函數(shù)進行分布，但是無論是按照何種分布曲線，其光伏基本單元的出力特性是不變的，為了研究該問題，特設置光伏組件的開路輸出電壓為320V，短路電流為15A，溫度選擇25℃，按照前文所述的分布式光伏的基本特性數(shù)學公式，可以得到如下圖6-1所示的輸出電壓和輸出電流的特性曲線，具體如下：圖6-1光伏電源輸出VI特性曲線示意圖按照前文所述的分布式光伏的基本特性數(shù)學公式，可以得到如下圖6-2所示的輸出電壓和輸出功率的特性曲線，具體如下：圖6-2光伏電源輸出VP特性曲線示意圖為了研究其他因素對于光伏輸出特性的影響，上文給出了局部光照陰影的影響分析，在此給出了不同溫度情況下，光伏組件的輸出電壓和輸出功率的曲線特性，與上述仿真類似，太陽能電池板采用廠家提供的參數(shù)，溫度選擇25℃，根據(jù)光照和溫度的影響，設置相應的補償系數(shù)進行等效，按照前文所述的分布式光伏的基本特性數(shù)學公式，可以得到如下圖6-3所示的輸出電壓和輸出功率的特性曲線，具體如下：圖6-3光伏電源在不同溫度情況下輸出VP特性曲線圖根據(jù)上述波形圖，可以得出，無論是分布式還是集中式光伏電源，其輸出電壓和輸出功率均呈現(xiàn)類似的波形曲線，在一定的電壓范圍，輸出功率最大，因此在對大規(guī)模分布式光伏組件的使用過程中，必須要按照最大功率跟蹤進行實現(xiàn)，以達到大規(guī)模光伏的最大利用和高效配置。1.2光伏出力特性分析對于周期性較為明顯的光伏發(fā)電站，其周期性表現(xiàn)在白天光伏出力西安增高后減小，在晚上無光照的情況下，光伏出力為零。而對于特殊的光伏發(fā)電站，其光伏出力主要來源于非動態(tài)信息和動態(tài)信息，地理位置、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和組件規(guī)格等非動態(tài)信息一般為確定值，而動態(tài)信息則會時刻影響著光伏出力的大小。1.2.1光伏出力各因素影響的分析依據(jù)相關研究得知，光伏電站的光伏出力的大小受到溫度、光照強度等各類因素的影響。同時，針對影響光伏出力的氣象因素，需要分析光伏出力與氣象因素之間的相關特性。主要研究方法有散點圖法、線形圖法和相關系數(shù)法。散點圖法：在直角坐標系平面上將兩變量的值表示就是散點圖，比較直觀，同時也能看出隨著自變量的改變，其因變量數(shù)據(jù)的變化趨勢走向。能夠方便地選擇適合的數(shù)據(jù)進行擬合，從而推導出變量間的數(shù)值關系。線形圖法：通常以采樣點為橫坐標，采樣值為縱坐標。把采樣的數(shù)據(jù)標到坐標的對應位置，隨后把各個坐標點連接起來，形成一條相關聯(lián)的曲線。在分析多個變量間的變化的走向時，可以用多條不同的曲線在同一圖中表示便于分析。相關系數(shù)法：相關的系數(shù)主要有３種；皮爾森相關系數(shù)、斯皮爾曼相關系數(shù)和肯德爾相關系數(shù)，其公式如下：（６-1）（６-２）（６-３）式中，，表示著兩個變量，，表示著兩變量的平均值（，），其中Ｎ表示變量的數(shù)量；表示差分集合，；Ｃ和Ｄ表示著，之中有著一致性與非一致性的元素對數(shù)（兩個元素是一對）。相關系數(shù)法中的三種系數(shù)可以表示變量之間的大小和方向上的變化，范圍在之間，其值為0時，表示兩個變量不相關；正值表示兩個變量正相關，負值表示兩個變量負相關，其值的大小表示的是相關性的強弱。一般的評價標準為：時（），是強相關；時，是較強相關；時，是中強度相關；，是弱相關；，是不相關。根據(jù)上述分析，我們可以才有多種方式對光伏出力特性進行分析和研究，并且根據(jù)分析確定出光伏出力和氣象因素之間相關關系1.2.2光伏出力特性各因素影響根據(jù)時間尺度的不同，出力特性可以分為長期特性和瞬時特性。這里所說的光伏出力的長期特性，指的是在一個月或者更長時間規(guī)范內(nèi)所呈現(xiàn)出來的特性。主要受氣象、季節(jié)等因素的影響，所具有一定的變化規(guī)律性；同時光伏出力瞬時性是在某些特定時刻所受到不確定因素的影響，如當時地天氣、風沙等。受影響持續(xù)時間較短的一種特性，沒有過于明顯的規(guī)律。依據(jù)光生伏特的效應，光伏電站的系統(tǒng)將光能轉化成電能，所以從大體上分析可知光伏出力和光照強度呈現(xiàn)規(guī)律分布。根據(jù)每日的光照強度分析得出光伏出力特性在每個時刻的強弱如圖6-4所示曲線具體如下：圖6-４光伏出力特性各季節(jié)日出力特性曲線據(jù)上圖可以看出在各個季節(jié)中每日的光伏出力特性在每日的14時的光伏出力特性最高，同時也可以看出在一日的時間內(nèi)除去無光照時間，每日的光伏出力特性是有規(guī)律的變化的。由于地球的自轉所帶來的影響，太陽光照有著非常強的晝夜規(guī)律，在天氣情況類似的條件下，光伏出力特性曲線的相似程度較高，同時也隨著地球的公轉，每片地區(qū)的太陽光照角度也會隨之變化，也會導致出力季節(jié)性的差異。大氣層中的各類因素也會對太陽光照有著遮擋，導致各地區(qū)受到的光照強度降低，其中云層的影響最大，各類天氣情況的云層遮擋率是不同的，對太陽光照的影響也是不同的，據(jù)此模擬出各天氣狀況下的出力：圖6-5不同天氣下光伏出力特性曲線圖6-5中可以看出在晴天情況下的出力數(shù)值最大，多云天氣第二，另兩種天氣情況下的光伏出力數(shù)值較低。這是因為晴天被云層覆蓋的面積低，多云天氣云層面積增加，但光可以透過云層，而陰雨天氣云層覆蓋高、云層厚，光幾乎不能夠透過云層，所以云層的覆蓋率越高影響光伏出力也就越明顯。據(jù)上述實驗表明，太陽能電站光伏電池板通過光生伏特效應將光能有效的轉化為電能，不難看出光照強度和光照時間是影響光伏出力強弱的直接因素。換言之，光照的強度越大時間越長，光伏電板轉換的電能越多，光伏出力也就越大，在相反的情況下也是相同的性質。根據(jù)仿真曲線可以得出，在強光照情況下，光伏出力特性與光伏電站的等值容量基本是正相關的，只有極小部分是負相關。所以在光伏電站的光電轉換的效率相同，光伏電站的光