(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211397457.1 (22)申请日 2022.11.09 (71)申请人 江苏省城市规划设计 研究院有限公 司 地址 210000 江苏省南京市 建邺区云龙山 路1号 (72)发明人 鲍宇　华海荣　秦兴美　杨秀华　 王允鹏　陈曦寒　陈奇　赵晨　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 朱小兵 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02M 7/42(2006.01) H02S 10/00(2014.01) (54)发明名称 光伏逆变器理论交流输出功率和损失的计 算方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种光伏逆变器理论交流输 出功率和损失的计算方法及系统， 通过逆变器厂 家提供的技术参数， 基于建立的逆变器数学模 型， 采用光伏阵列在不同环境条件 下模拟的输出 电压、 输出功率、 输出电流等参数， 可计算出逆变 器在不同环境条件下的输出功率和逆变器损失 等参数， 进而准确得到光伏电站的理论发电量。 与行业内仅通过逆变器最大效率或CEC效率来计 算逆变器交流侧功率相比， 本发 明仅需依靠逆变 器厂家提供的技术参数， 通过建立的数学模型， 即可计算出在不同环境条件下， 逆变器的理论交 流输出功率和损失， 方法简单 可靠。 权利要求书3页 说明书9页 附图1页 CN 115514011 A 2022.12.23 CN 115514011 A 1.一种光伏逆变 器理论交流输出功率和损失的计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 获取所研究光伏电站的气象数据； S2、 根据步骤S1中获取的数据计算 光伏阵列在不同气象条件的工作数据； S3、 建立逆变器模型， 将步骤S2中计算得到的工作数据输入逆变器模型， 得到光伏阵列 不同气象条件下逆变 器的理论输出功率及损失， 进 而得到光伏电站的理论发电量。 2.根据权利要求1所述一种光伏逆变器理论交流输出功率和损失的计算方法， 其特征 在于， 步骤S1具体指通过Meteonorm气象资源数据库软件获取当地气象数据， 时间粒度为1 小时。 3.根据权利要求1所述一种光伏逆变器理论交流输出功率和损失的计算方法， 其特征 在于， 步骤S2具体指通过软件模拟计算出光伏阵列在不同气象条件的工作数据， 包括光伏 阵列理论最大工作点电压V_MP_ARRAY、 光伏阵列理论最大工作点电流I_MP_ARRAY和光伏阵 列理论最大工作点功率P_MP_ARRAY， 以及光伏阵列IV输出曲线{[Ii,Vi]}， Ii、 Vi分别表示 光伏阵列在不同工作状态下的输出电流、 输出电压， i ＝1…n。 4.根据权利要求1所述一种光伏逆变器理论交流输出功率和损失的计算方法， 其特征 在于， 步骤S3中构建的逆变 器模型包括以下步骤： S31、 建立逆变器实际输出功率P_ac与逆变器输入功率P_dc之间的二次线性关系， 公式 表达如下： P_ac＝A*P_dc ^2+B*P_dc+C 式中， A为交流功率与直流功率之间的二次项系数， B为交流功率与直流功率的一次项 系数， C为常数项系数， 与逆变 器的启动功率有关； S32、 将逆变器在不同功率负荷Ratioi加权后得到其所标称的转换效率Eff_ref， 公式表 达如下： 式中， N为逆变器转换效率采集点数量， 逆变器转换效率采集应考虑在逆变器不同负荷 下进行， 逆变器负荷分布范围为5 ％‑100％之间， Weighi为逆变器在不同功率负荷Ratioi下 具有的不同的加权系数； S33、 根据逆变 器的额定功率P_n ormal， 计算 最大转化效率Ef f_max， 公式表达如下： Eff_max＝A*P_n ormal*Rati o_s+B+C/(P_normal*Rati o_s) 0＝A*Rati o_s–C/(P_normal^2*Rati o_s) 式中， Ratio_s为达到逆变器最大转换效率时逆变器的输入功率/逆变器额定功率比 值； S34、 基于步骤S31 ‑S33的计算结果 求解得到A、 B和C； S35、 逆变器输入功率P_dc在未达到逆变器最小启动功率P_min时， 逆变器实际输出功 率P_ac为0， 逆变 器不工作； S36、 逆变器输入电压V_dc在未达到逆变器最小启动电压V_min时， 逆变器实际输出功 率P_ac为0， 逆变 器不工作； S37、 当逆变器输入电压V_dc小于逆变器MPPT最小控制电压V_MP_min或大于逆变器 MPPT最大控制电压V_MP_max时， 判断光伏阵列不工作在最佳工作点， 此时逆变器输入功率权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115514011 A 2P_dc不等于光伏阵列理论 最大工作点功率P_MP_AR RAY； S38、 当环境温度超过逆变器适宜的工作温度范围时， 逆变器的最大输出功率P_ac_max 下降， 根据逆变 器温度降频曲线和环境温度t计算P_ac_max， 公式表达如下： 其中， t0为逆变器可达到最大输出功率P_max_0时的环境温度， t1为逆变器可达到最大 输出功率P_ max_1的最大环 境温度， t2为逆变器不工作时的环 境温度阈值， 当环境 温度介于 t0和t1之间时， 逆变器最大输出功率P_ac_max会介于P_max_0和P_max_1之间， 通过线性插 值求出在对应环境温度下的逆变 器最大输出功率P_ac_max， 公式表达如下： f1(t)＝{(P_max_1 ‑P_max_0)/(t1 ‑t0)}*(t‑t0)+P_max_0 当环境温度介于t1和t 2之间时： f2(t)＝{(t 2‑t)/(t2‑t1)}*P_max_1 S39、 当逆变器理论交流输出功率P_ac_exp超过逆变器最大输出功率P_ac_max时， 逆变 器实际最大输出功率P_ac会被固定在温度t状态时的最大功率P_ac_max， 因此逆变器会存 在削峰损失功率P_Loss_clipping， 从而会限制光伏阵列的输出， 使光伏阵列不工作在最佳 工作点。 5.一种基于权利要求1 ‑4任一项所述的光伏逆变器理论交流输出功率和损失的计算方 法的系统， 其特 征在于， 包括： 数据采集模块： 用于采集所研究光伏电站的气象数据； 数据处理模块： 用于处 理数据采集模块所采集的数据； 逆变器模拟模块： 接收数据处理模块处理后的数据并进行仿真， 模拟逆变器运行， 得到 光伏阵列不同气象条件下逆变 器的理论输出功率及损失。 6.一种基于权利要求1 ‑4任一项所述的光伏逆变器理论交流输出功率和损失的计算方 法的存储介质， 其特 征在于， 所述存 储介质实现以下功能： 首先比较光伏阵列理论最大工作点功率P_MP_ARRAY和逆变器最小启动功率P_min， 当 光伏阵列理论最大工作点功率P_MP_ARRAY小于等于逆变器最小启动功率P_min时， 逆变器 不工作； 再比较光伏阵列理论最大工作点电压V_MP_ARRAY和逆变器最小启动电压V_min， 当光 伏阵列理论最大工作点电压V_MP_ARRAY小于等于逆变器最小启动电压V_min时， 逆变器不 工作； 当光伏阵列理论最大工作 点功率P_MP_A RRAY大于逆变器最小启动功率P_min并且光伏 阵列理论 最大工作点电压V_MP_AR RAY大于逆变 器最小启动电压V_mi n时， 逆变 器开始工作； 逆变器开始工作后， 如果光伏阵列理论最大工作点电压V_MP_ARRAY小于等于逆变器 MPPT最小控制电压V _MP_min或V _MP_ARRA Y大于等于逆变器MPP T最大控制电压V _MP_max时， 此时逆变器输入功率P_dc＝I_v*V_MP_ARRAY， 其中I_v为光伏阵列工作电流； 当V_MP_min< V_MP_ARRAY<V_MP_max时， 此时逆变器输入功率P_dc等于光伏阵列理论最大工作点功率P_ MP_ARRAY；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115514011 A 3