光伏发电直接将太阳能静音、无污染地转化为电能,被认为是目前最有可能替代化石能源、满足剧增电力需求的方案之一。作为光伏发电系统的核心,光伏阵列由光伏组件串并联而成,而光伏组件又由光伏电池串并联获得。因此,对光伏电池组件在各种运行条件下的非线性I-V特性进行物理建模和快速准确的参数提取,是光伏电池优化设计和光伏发电系统设计计算、性能评估、实时优化控制的重要前提。随着光伏电池技术的持续进步,学者们开发了大量的物理模型模拟光伏电池组件的非线性I-V特性,但仅有基于等效电路的隐式单、双二极管模型方程比较实用。隐式单、双二极管模型分别包含5个和7个未知参数,然而光伏厂商数据手册并不提供这些基本参数。加之隐式单、双二极管模型方程均属于超越方程,由此增加了参数提取的难度和复杂度。本文围绕光伏电池组件隐式单、双二极管模型方程的演化及其参数提取问题开展了深入的理论对比研究,主要内容如下:1.基于合理的简化,本文在第二章利用光伏电池实测I-V数据中的部分关键点(电性参数点),提出了一种隐式单二极管模型五参数近似解析法,其主要特点是不依赖最大功率点方程d P/dI=V+IdV/dI=0求解串联电阻,且串、并联电阻的近似解析式简化较少。为客观检验所提解析法的参数提取性能,本文利用光伏厂商及文献报道的各类光伏电池组件实测I-V数据将其与文献中的4种解析法进行对比。对比结果表明,本文所提解析法对各类光伏电池组件实测I-V数据具有广泛的适用性、较高的参数提取准确性和良好的参数解稳定性。2.理论上,隐式单二极管模型方程向显式单二极管模型方程的推导过程不存在任何简化和假设,二者应完全等效。事实上,Lambert W函数的引入使得二者既有紧密联系又有显著差异。为揭示这一差异,本文在第三章利用文献报道的解析法、数值法参数解,以均方根误差为标准对比考察隐式、显式单二极管模型方程对各类光伏电池组件实测I-V数据的适应度。对比结果表明,显式单二极管模型方程对不同运行条件下的各类光伏电池组件实测I-V数据都具有较小的电流绝对误差和更好的适应度,可以更准确的描述非线性I-V特性,这一优越性可进一步应用于光伏阵列的最大功率点追踪。3.为进一步揭示隐式、显式单二极管模型方程之间的性能差异,本文在第三章提出了一种基于重启边界约束Nelder-Mead单纯形算法的单二极管模型参数提取法rbcNM,用于隐式、显式单二极管模型参数提取性能对比。对比结果表明:(1)相比文献中的其它智能优化算法,rbcNM算法拟合精度高,收敛速度快,计算量小,提取的隐式单二极管模型最优参数解具有较高的准确性,提取的显式单二极管模型最优参数解在准确性方面取得了大幅度的提升,提升幅度接近一个数量级;(2)显式单二极管模型最优参数解比隐式单二极管模型的最优参数解更准确,对光伏电池组件实测I-V数据具有更高的拟合精度;(3)隐式单二极管模型最优参数解可在显式单二极管模型中继续利用智能优化算法进行优化,从而得到更准确的显式单二极管模型最优参数解。4.为更好的描述光伏电池组件的非线性I-V特性,受隐式、显式单二极管模型方程性能对比研究结果的启发,本文在第四章利用隐式双二极管模型方程精确推导了一类基于Lambert W函数的光伏电池组件双二极管模型方程,并与隐式双二极管模型方程、文献报道的替代型显式双二极管模型方程进行了适应度对比。对比结果表明:(1)本文所提双二极管模型方程对光伏电池组件实测I-V数据具有最小的电流绝对误差和最高的适应度;(2)文献报道的替代型显式双二极管模型方程仅是隐式双二极管模型方程的一个粗略近似,对大多数光伏电池组件具有最大的电流绝对误差和最差的适应度。5.为进一步求证本文所提双二极管模型方程和隐式双二极管模型方程之间的性能差异,本文在第四章改写rbcNM算法,将其用于这两类双二极管模型方程的参数提取性能对比。对比结果表明:(1)相比文献中的其它智能优化算法,rbcNM算法提取的隐式双二极管模型方程最优参数解具有较高的准确性;(2)本文所提双二极管模型方程的最优参数解在准确性方面显著高于隐式双二极管模型方程的最优参数解,但提取计算量较大,计算时间较长;(3)隐式双二极管模型方程、本文所提双二极管模型方程在部分情况下会分别退化为隐式、显式单二极管模型方程,这种退化现象对光伏组件而言非常明显;(4)尽管本文所提双二极管模型方程在数值优化算法迭代过程中可进化为显式双二极管模型方程,但其本质上并不属于显式双二极管模型方程,仍具有一定的内隐特性。