Abstract
Module mismatch yog ib qho ntawm cov tseem ceeb technical bottlenecks txwv txoj kev txhim kho ntawm photovoltaic (PV) system zog tsim efficiency. Nws cov ntsiab lus yog "cov nyhuv thoob" tshwm sim los ntawm qhov tsis sib xws ntawm cov zis tam sim no ntawm PV modules hauv ib lub voj voog. Raws li kev txheeb cais los ntawm International Energy Agency (IEA) Photovoltaic Power Systems Program (PVPS), lub ntiaj teb nruab nrab lub zog tsim hluav taws xob poob vim qhov tsis sib haum xeeb hauv PV fais fab nroj tsuag muaj li ntawm 5% mus rau 15%, thiab tuaj yeem tshaj li 20% hauv cov nroj tsuag nrog cov struts lossis kev ua haujlwm tsis zoo thiab kev saib xyuas. Ntawm lawv, qaij lub kaum sab xis sib txawv yog qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm kev tsis sib haum xeeb hauv cov teeb meem kev teeb tsa nyuaj xws li thaj chaw roob thiab cov ru tsev, suav txog kwv yees li 40% -60% ntawm tag nrho cov kev tsis sib haum xeeb.
1.Lub hauv paus ntsiab lus thiab lub cev tshuab ntawm PV Module Mismatch
1.1 Cov yam ntxwv hluav taws xob ntawm PV Modules
Cov yam ntxwv tso zis ntawm PV module yog txiav txim los ntawm nws qhov tam sim no -voltage (I-V) nkhaus thiab lub zog-voltage (P-V) nkhaus. Raws li Standard Test Conditions (STC: irradiance 1000W / m², cell temperature 25 degree, AM1.5 spectrum), ib qho module muaj qhov tshwj xeeb tshaj plaws Power Point (MPP).
Qhov luv luv -circuit tam sim no (Isc) ntawm PV module yog kwv yees li proportional rau lub hnub ci irradiance teeb meem ntawm lub xov tooj ntawm tes, uas yog lub hauv paus tseem ceeb ntawm lub cev rau qhov tsis sib xws tam sim no tshwm sim los ntawm qhov sib txawv ntawm lub kaum sab xis. Cov mis yog qhia raws li:
Isc ≈ Isc_STC ×(G/GSTC)
Qhov twg:
• Isc: luv luv-circuit tam sim no (A)
• Isc_STC: luv-circuit tam sim no nyob rau hauv cov qauv xeem (A)
• G: Qhov tshwm sim tiag tiag irradiance (W / m²)
• G_STC: Txheem kuaj irradiance (1000W / m²)
Thaum ntau lub modules txuas nrog rau hauv series los tsim ib txoj hlua, raws li Kirchhoff Txoj Cai Tam Sim No,tag nrho cov modules nyob rau hauv ib tug series Circuit Court yuav tsum ua hauj lwm nyob rau tib lub tam sim no; thaum tag nrho cov voltage ntawm txoj hlua yog sib npaug rau cov sum ntawm kev khiav hauj lwm voltages ntawm txhua module. Cov yam ntxwv no txiav txim siab tias cov kab ke ua haujlwm tau zoo heev rau qhov sib txawv tam sim no.
1.2 Core Mechanism ntawm Mismatch Phenomenon
Qhov "tseem ceeb" (tseem hu ua "kev sib txuas tsis muaj zog" lossis "cov nyhuv hauv lub raj mis") yog qhov zoo sib xws rau qhov tshwm sim hauv series - txuas PV modules. Xav txog cov kab sib txuas ntawm cov saw hlau, txhua tus muaj peev xwm sib txawv. Tus nqi ntawm cov dej uas tuaj yeem ntws los ntawm tag nrho cov kab ke yog txwv los ntawm lub thoob nrog lub peev xwm tsawg tshaj plaws - txawm tias lwm qhov loj npaum li cas.
Nyob rau hauv ib txoj hlua PV, cov khoom siv hluav taws xob txuas nrog hauv koob, txhais tau tias tib yam tam sim no yuav tsum ntws los ntawm tag nrho cov ntawm lawv. Lub module tau txais qhov tsawg kawg nkaus irradiance (vim yog lub kaum sab xis) yuav tsim qhov qis tshaj tam sim no. Qhov no yuam kom tag nrho cov hlua tam sim no kom phim cov neeg ua yeeb yam qis tshaj plaws, ua rau siab dua - cov qauv ua haujlwm ua haujlwm qis dua lawv lub peev xwm. Kev poob hluav taws xob tuaj yeem ua tau ntau yam, ntau tshaj qhov yooj yim sum ntawm tus neeg txo qis.
2. Qhov laj thawj tseem ceeb ntawm PV Module Mismatch
Qhov ua rau ntawm module mismatch yog complex thiab ntau haiv neeg, thiab yuav muab faib ua ob pawg: congenital mismatch thiab kis tsis sib haum.
2.1 Congenital Mismatch: Hoobkas Parameter txawv
Txawm tias cov modules uas tsim nyob rau hauv tib batch muaj qhov sib txawv me ntsis ntawm lawv cov hluav taws xob kev ua tau zoo tsis raws li tej yam xws li semiconductor khoom purity thiab ntau lawm cov txheej txheem fluctuations. Cov tuam txhab lag luam feem ntau ua qhov ntsuas hluav taws xob (binning) ntawm cov qauv, tab sis cov qauv hauv tib lub hwj chim hauv lub cev tseem tuaj yeem muaj qhov sib txawv tam sim no hauv ± 2.5%.
Qhov kev poob tsis sib haum xeeb los ntawm qhov sib txawv ntawm lub Hoobkas feem ntau yog 2% -3%, uas yog qhov kev poob qis uas tsis tuaj yeem zam tag nrho hauv PV systems.
2.2 Tau txais kev tsis sib haum xeeb: Kev ua haujlwm ib puag ncig thiab kev ua haujlwm thiab kev tu vaj tse
Qhov no yog lub ntsiab yog vim li cas vim li cas qhov tseeb system mismatch poob ntau npaum li cas loj tshaj tus nqi pib, tshwj xeeb xws li:
• Inconsistent qaij kaum thiab azimuth cov ces kaum(yuav tau txheeb xyuas qhov tob hauv qab no)
• Shading mismatch: Tsau shading los ntawm ib puag ncig cov tsev, ntoo, roob, thiab lwm yam, thiab dynamic shading los ntawm huab, noog, thiab lwm yam.
• Av av thiab kev laus tsis sib haum: Cov av tsis sib xws xws li plua plav, daus, noog poob rau ntawm qhov chaw module, thiab qhov sib txawv ntawm kev laus tom qab lub sijhawm ua haujlwm ntev -
• Kub tsis sib haum: Qhov kub tsis sib xws tshwm sim los ntawm qhov sib txawv ntawm cov cua kub dissipation ntawm cov modules
3. Nyob rau hauv -Qhov tob Mechanism thiab Quantitative Analysis ntawm Mismatch Ua los ntawm Tilt Angle Qhov txawv
Tilt lub kaum sab xis tsis sib haum yog hais txog qhov tsis sib xws ntawm kev teeb tsa qaij lub kaum sab xis (lub kaum sab xis ntawm lub dav hlau module thiab lub dav hlau kab rov tav) ntawm cov qauv sib txawv hauv tib txoj hlua, uas ua rau ntau qhov sib txawv ntawm hnub ci irradiance tau txais los ntawm txhua qhov module, thiab yog li qhov sib txawv ntawm cov zis tam sim no. Qhov no yog qhov feem ntau pom thiab yooj yim saib tsis sib haum xeeb hauv roob PV thiab faib cov PV saum ru tsev.
3.1 Cov laj thawj tseem ceeb ntawm kev teeb tsa lub kaum sab xis sib txawv exacerbate qhov no:
• Irradiance Variation: Ib qho module tilted ntawm ib lub kaum sab xis captures tsawg ncaj qha tshav ntuj, tshwj xeeb tshaj yog thaum lub sij hawm ncov. Piv txwv li, ntawm lub ru tsev sloped nrog ntau qhov sib txawv, sab qab teb -fab modules ntawm qhov pom kev qaij yuav ua tau zoo, thaum lwm tus nyob ntawm qhov ntiav lossis cov kaum sab xis tsis zoo.
• Kev cuam tshuam txhua hnub thiab caij nyoog: Lub kaum sab xis cuam tshuam tsis yog cov khoom tso tawm siab xwb tab sis kev ua tau zoo thoob plaws hnub. Tsis yog-cov tilts tsis sib xws ua rau tsis sib haum IV nkhaus (tam sim no- cov yam ntxwv voltage), ua rau tsis sib haum xeeb.
• Kev sib xyaw nrog lwm yam: Qhov sib txawv ntawm lub kaum sab xis tuaj yeem ua rau cov teeb meem shading lossis kub gradients, vim tias cov kaum sab xis tsis zoo tuaj yeem ua kom sov sib txawv..
3.2 Quantitative Correlation Ntawm Tilt Angle Difference thiab Module Output Tam Sim No
Peb tuaj yeem txheeb xyuas qhov kev sib raug zoo ntawm lub kaum sab xis sib txawv thiab qhov sib txawv tam sim no los ntawm kev xam qhov tseeb ntawm tag nrho cov dav hlau irradiance ntawm qhov sib txawv qaij kaum. Noj cov30℃N latitude cheeb tsam(Yangtze River Basin hauv Suav teb) ua piv txwv, cov lus hauv qab no qhia txog tag nrho cov irradiance txhua xyoo thiab luv luv -circuit tam sim no sib txawv rau qhov sib txawv installation qaij kaum txheeb ze rau lub kaum sab xis zoo (kwv yees li 30 degree):
Installation Tilt Lub kaum ntse ntse (degree) | Txhua xyoo Total Irradiance (kWh/m²) | Irradiance Difference Relative rau Optimal Tilt Angle (%) | Luv -Circuit Current Difference (%) |
| 10 | 1285 | -12.3 | -12.3 |
| 15 | 1352 | -7.7 | -7.7 |
| 20 | 1401 | -4.4 | -4.4 |
| 25 | 1432 | -2.3 | -2.3 |
| 30 (Qhov zoo tshaj plaws) | 1466 | 0 | 0 |
| 35 | 1451 | -1.0 | -1.0 |
| 40 | 1420 | -3.1 | -3.1 |
| 45 | 1373 | -6.3 | -6.3 |
| 50 | 1312 | -10.5 | -10.5 |
Cov ntsiab lus tseem ceeb:
1. Nyob rau hauv 30℃N latitude cheeb tsam, rau txhua txhua 5℃sib txawv los ntawm qhov zoo tshaj plaws qaij lub kaum sab xis, lub xyoo irradiance txo los ntawm kwv yees li 2% -4%, coj mus rau ib tug 2% -4% txo nyob rau hauv luv luv Circuit Court tam sim no.
2. Thaum lub kaum sab xis sib txawv nce mus txog 20℃(xws li, 30℃vs 10 degree), qhov sib txawv txhua xyoo tuaj yeem tshaj 12%.
3. Qhov sib txawv tam sim no tam sim no loj dua qhov sib txawv nruab nrab txhua xyoo. Piv txwv li, thaum tav su ntawm lub caij ntuj sov solstice, lub hnub ci altitude lub kaum sab xis yog kwv yees li 83.5 degree, thaum lub sij hawm qhov ncaj irradiance tau txais los ntawm ib tug module nrog ib tug 10℃qaij lub kaum sab xis yog li 15% siab tshaj qhov uas tau txais los ntawm ib tug module nrog ib tug 30℃qaij lub kaum sab xis; Thaum tav su ntawm lub caij ntuj no solstice, lub hnub ci altitude lub kaum sab xis yog kwv yees li 36.5 degree, thiab qhov ncaj qha irradiance tau txais los ntawm ib qho module nrog 10℃qaij lub kaum sab xis yog li 25% qis dua qhov uas tau txais los ntawm lub module nrog 30℃qaij lub kaum sab xis.
4. Kev sib piv ntawm Mainstream Solutions rau Module Mismatch
Lub hom phiaj ntawm qhov teeb meem tsis sib haum xeeb, ntau yam kev daws teeb meem tau tsim nyob rau hauv kev lag luam, uas nws lub tswv yim tseem ceeb yogrhuav tshem cov kev txwv uas "series tam sim no yuav tsum ua kom zoo ib yam"los yogtxo qhov sib txawv tam sim no.
4.1 Tshwj xeeb tsim optimization rau Tilt Angle Mismatch
Qhov no yog qhov yooj yim tshaj plaws thiab qis tshaj - cov nqi kev daws teeb meem, thiab kuj yog qhov kev ntsuas uas txhua qhov haujlwm yuav tsum xub txais:
1. Ua tib zoo siv lub ntsiab lus "tib lub kaum sab xis, tib txoj hlua".: Qhov no yog txoj cai golden rau kev tiv thaiv lub kaum sab xis tsis sib haum. Modules nrog tib lub qaij lub kaum sab xis thiab azimuth lub kaum sab xis yuav tsum tau txuas nrog hauv cov kab hauv tib txoj hlua, thiab cov qauv uas muaj qhov sib txawv qaij lub kaum sab xis / kev taw qhia yuav tsum tsis txhob txuas nrog hauv series ua ke.
2. Tsim nyog luv txoj hlua ntev: Nyob rau hauv cov cheeb tsam uas muaj qhov sib txawv ntawm lub kaum sab xis loj, ua kom cov hlua ntev ntev (los ntawm 22-24 modules mus rau 18-20 modules) tuaj yeem txo qhov cuam tshuam ntawm kev tsis sib haum xeeb.
3. Optimize inverter MPPT channel faib: Txuas cov hlua los ntawm qhov sib txawv qaij lub kaum sab xis mus rau MPPT sib txawv, kom txhua MPPT channel tsuas yog taug qab lub zog siab tshaj plaws ntawm cov hlua nrog tib lub kaum sab xis.
4.2 Txoj hlua Inverter: Ntau-MPPT Inverters
Traditional central inverters feem ntau tsuas muaj 1-2 MPPT raws, thaum cov hlua tam sim no feem ntau nruab nrog ntau yam kev ywj pheej MPPT (6-12 los yog ntau tshaj). Txhua MPPT channel nws tus kheej tuaj yeem taug qab lub zog siab tshaj plaws ntawm cov hlua sib txawv, yog li txwv qhov cuam tshuam ntawm qhov tsis sib xws rau ib qho MPPT channel.
Qhov cuam tshuam rau lub kaum sab xis tsis sib haum: tuaj yeem daws qhov teeb meem tsis sib haum xeeb ntawm qhov sib txawv qaij lub kaum sab xis, tab sis tseem tsis tuaj yeem daws qhov sib txawv ntawm lub kaum sab xis ntawm cov hlua hauv tib cheeb tsam.
4.3 Module-Level Power Electronics (MLPE) Technology
Qhov no tam sim no yog qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws rau kev daws qhov qaij lub kaum sab xis tsis sib haum, feem ntau suav nrog lub hwj chim optimizers thiab microinverters:
1. Lub hwj chim Optimizer
Lub hwj chim optimizers tau nruab rau sab nraum qab ntawm txhua qhov module, sib xws ib qho - rau - ib qho nrog cov modules. Nws tuaj yeem hloov kho qhov kev khiav hauj lwm voltage thiab tam sim no ntawm txhua lub module, ua rau txhua qhov module ua haujlwm ntawm nws tus kheej lub zog siab tshaj plaws, thiab tom qab ntawd tso tawm ncaj qha tam sim no mus rau lub voj voog.
Qhov cuam tshuam rau lub kaum sab xis tsis sib haum: Muaj peev xwm tshem tawm qhov tsis sib haum xeeb tam sim no los ntawm txhua qhov qaij lub kaum sab xis sib txawv hauv txoj hlua, tso cai rau txhua tus qauv tso tawm nws qhov siab tshaj plaws tam sim no. Kev ntsuas cov ntaub ntawv qhia tau hais tias nyob rau hauv roob fais fab nroj tsuag nrog loj qaij lub kaum sab xis sib txawv, kev siv lub hwj chim optimizers yuav ua rau kom lub zog tsim los ntawm 15% -20%.
2. Microinverter
Microinverters raug ntsia ncaj qha rau sab nraum qab ntawm txhua lub module, hloov cov zis ncaj qha tam sim no los ntawm module ncaj qha mus rau hauv alternating tam sim no, uas tom qab ntawd txuas nrog rau hauv kab sib npaug. Txhua module yog ib qho kev ywj pheej tsim hluav taws xob, tsis pub dawb los ntawm cov kev txwv tam sim no.
Qhov cuam tshuam rau lub kaum sab xis tsis sib haum: Ua tiav daws txhua qhov teeb meem qaij lub kaum sab xis tsis sib haum, thiab txhua lub module tuaj yeem ua haujlwm ntawm nws tus kheej txawm tias lub kaum sab xis sib txawv.
Peb lub tuam txhab tuaj yeem muab tag nrho cov kev daws teeb meem thiab ua tiav cov tshuab tau hais los saum toj no. Yog tias koj xav tau lawv, thov hu rau peb!
Nrog rau kev nce qib txuas ntxiv ntawm PV thev naus laus zis, kev daws teeb meem rau qhov teeb meem tsis sib haum xeeb kuj tseem niaj hnub tsim kho thiab tsim kho:
1. Kev ua haujlwm siab dua MLPE thev naus laus zis: Kev hloov dua siab tshiab ntawm - tiam tshiab lub zog optimizers thiab microinverters tau tshaj 99%, nrog ntxiv txo tus kheej - zog noj thiab tsis tu ncua nqi.
2. Ntse module technology: Kev sib koom ua ke lub zog ua kom zoo dua qub lossis microinverters nrog cov qauv los tsim cov qauv ntse, ua kom yooj yim rau cov txheej txheem kev teeb tsa thiab txhim kho kev ntseeg tau.
3. Digital twin technology: Siv cov cuab yeej digital ntxaib los tsim cov qauv virtual ntawm PV fais fab nroj tsuag, kom raug simulating mismatch poob nyob rau hauv txawv kev ua hauj lwm tej yam kev mob, thiab paub txog thaum ntxov ceeb toom thiab kev tswj kom zoo.
4. Kev siv roj teeb tshiab: xws li shingled modules, ib nrab - txiav modules, hlais modules, thiab lwm yam., txo qhov cuam tshuam ntawm shading thiab mismatch los ntawm cell segmentation thiab optimized kev sib txuas txoj kev. Piv txwv li, ib nrab - txiav modules tuaj yeem txo lub zog poob los ntawm shading los ntawm kwv yees li 50%.
Module mismatch yog ib qho tshwm sim uas tsis tuaj yeem nyob hauv PV systems,ntawm cov uas qaij lub kaum sab xis sib txawv yog lub ntsiab ua rau mismatch nyob rau hauv complex installation scenarios, thiab cov txiaj ntsig tsim hluav taws xob poob tuaj yeem ncav cuag ntau dua 15%. Tilt lub kaum sab xis sib txawv ncaj qha ua rau qhov tsis sib xws ntawm cov zis tam sim no los ntawm kev cuam tshuam cov hnub ci irradiance tau txais los ntawm cov modules, thiab tom qab ntawd txwv tsis pub lub zog tsim ntawm tag nrho cov hlua los ntawm "cov nyhuv thoob" ntawm lub series Circuit Court.
Rau ntau hom PV fais fab nroj tsuag, qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws yuav tsum raug xaiv raws li cov xwm txheej xws li cov xwm txheej hauv av, qaij lub kaum sab xis qhov sib txawv loj, thiab peev nyiaj txiag. Hauv av- cov chaw tsim hluav taws xob tuaj yeem muab qhov tseem ceeb rau ntau -MPPT hlua inverter; rau cov xwm txheej nyuaj xws li thaj chaw roob thiab lub ru tsev nrog lub kaum sab xis loj sib txawv, module-theem hluav taws xob hluav taws xob thev naus laus zis yuav ua rau muaj kev txhim kho hluav taws xob tseem ceeb thiab kev nqis peev rov qab.
