基于最大功率点跟踪测量的光伏面板温度和太阳辐射强度估算新模型

《IEEE Journal of Photovoltaics》：New Model for Estimating the Temperature and Solar Irradiance of Photovoltaic Panels Based on Maximum Power Point Tracking Measurements

提出基于MPPT控制系统的电流电压测量新方法，无需外部传感器即可准确估计光伏板温度（误差<1℃）和辐照度（误差<4W/m2），尤其在低光照条件下有效提升预测精度，并适应面板老化问题，适用于实时监控优化。

　　

摘要：

本文提出了一种新的方法，该方法利用最大功率点跟踪（MPPT）控制系统中的电流和电压测量数据来估算光伏模块的温度和辐照度。与依赖外部数据（如复杂的辐照度和风速传感器及设备提供的数据）的传统方法不同，这种方法仅依赖于MPPT所需的特定于面板的I-V测量值，从而通过更简单且实时的方式实现准确估算。通过对各种面板温度估算技术的比较评估，证实所提出的方法优于现有方法，其平均绝对误差低于1°C（温度）和4 W/m2（辐照度）。该方法能有效应对温度变化，尤其是在低辐照度条件下，此时电流与辐照度之间的比例关系变得不那么可靠。结果表明，结合估算的面板温度可以显著提高辐照度预测的准确性，尤其是在实际运行环境中。此外，该方法即使在面板老化后仍然有效，因此是优化光伏系统性能的宝贵工具。由于其简单性和低成本，该技术非常适合用于太阳能装置的实时监控和优化。

引言

实时或回顾性地了解太阳能面板的温度和辐照度对于检测潜在过热、诊断故障以及使用不变模型或机器学习算法评估性能至关重要。现有方法基于环境温度（T_a）、辐照度和风速（W_s）来估算光伏（PV）面板的温度。虽然这些方法能够提供合理的面板温度估算结果，但它们需要测量这三个独立的变量[1]、[2]。本文提出了一种方法，通过利用对面板电压和电流的实时控制来消除对外部物理参数测量的需求，而这些电压和电流数据是通过各种最大功率点跟踪（MPPT）算法持续监测获得的[3]、[4]、[5]。