用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法
2023-09-19 05:56:05 2
專利名稱：用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法
技術領域：
本發明涉及光伏發電系統，尤其涉及用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法。
背景技術：
太陽能光伏發電技術成為當今世界可再生能源發電領域的一個研究熱點。在未來，我國大規模的併網光伏發電系統將持續快速發展。太陽能光伏發電具有波動性和間隙性，大規模光伏電站併網運行會影響電力系統的安全、穩定、經濟的運行。計算光伏電站的平均年上網發電量有助於電網調度部門統籌安排常規電源和光伏發電的協調配合，適時地調整調度計劃。但目前我國對光伏電站的平均年上網發電量計算方法的研究還很薄弱，幾乎沒有·可滿足實際太陽能光伏發電量預報需求的方法。現有技術中，光伏發電站年平均上網電量Ep計算如下
/) Sy X I O、En =H,x—-XK = H1 x PazxK
p A Es-式中Ha-水平面太陽能總輻照量(kWh/m2，與氣象標準觀測數據一致)；Es—標準狀態下的日照強度，等於1000W/m2 ；PAZ—光伏系統的安裝容量，是光伏系統中太陽能組件標準輸出功率的總和，kWp。K-為綜合效率係數。上述公式中，A、Ha、Es、Paz為已知輸入條件，而綜合效率係數K則需根據整個光伏發電系統進行綜合考慮而確定。業界現在對組成綜合效率係數K的各項分係數看法不一，甚至未有實用的先例。由此，業界需要一種對綜合效率係數K的各項分係數進行確定的光伏發電量的規劃方法。
發明內容
因此，本發明旨在提供一種精確的光伏發電量的規劃方法。本發明的一個方面提供了一種用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法，包括如下步驟(a)根據公式
/..) -J/ X I OI,. =H1X--z人=",父/~ X 尺
p d EsΛ獲取所述光電發電系統的估計發電量，其中，Ha為水平面太陽能總輻照量；Es為標準狀態下的日照強度；PAZ為光伏系統的安裝容量；K為綜合效率係數，所述綜合效率係數包括組件類型修正係數；光伏方陣的傾角和方位角修正係數；光伏發電系統可用率係數；光照利用率係數；逆變器效率係數；集電線路和升壓變壓器損耗修正係數；光伏組件表面汙染修正係數；及光伏組件轉換效率修正係數；且(b)根據所述估計發電量，調整所述光電發電系統的實際發電量。
一些實施例中，所述組件類型修正係數包括晶體矽修正係數和非晶矽修正係數。一些實施例中，所述光伏方陣的傾角和方位角修正係數由最佳傾角及傾斜面上輻射量得到。一些實施例中，所述最佳傾角為，對多個預定傾角下對應太陽能輻射量的值進行多項式擬合，取曲線峰值為最佳傾角下的輻射量，峰值對應的傾角。一些實施例中，所述逆變器效率係數這樣確定，即結合中國地區的日照情況，確定不同百分比的逆變器額定交流功率所佔的權重。一些實施例中,所述權重為太陽能電池的最大輸出功率為 逆變器額定輸入功率的5 %、10 %、20 %、30 %、50 %、100 %時，逆變器的靜態跟蹤效率或轉換效率與代表一年中約有X%的時間逆變器在此效率下運行的係數X/100的加權平均。一些實施例中，，所述光伏組件轉換效率修正係數包括比例係數，所述比例係數由計算得到，計算公式組件表面溫度與風速的-3/10次方成正比而確定。一些實施例中，所述光伏組件轉換效率修正係數的計算公式為TS=TC+G* (Tb-20) /800+K*wi3。根據本發明光伏發電量計劃方法，對根據整個光伏發電系統進行綜合考慮而確定綜合效率係數K，因此得到更加準確的綜合效率係數K。以下結合附圖，通過示例說明本發明主旨的描述，以清楚本發明的其他方面和優
結合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發明的上述及其他特徵和優點，其中圖1為根據本發明實施例的計劃方法的流程圖；圖2為最佳傾角及傾斜面上福射量的修正；圖3為綜合效率係數K的計算流程圖；圖4為投於向赤道傾斜之斜面的月平均輻射。
具體實施例方式參見本發明具體實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發明。然而，本發明可以以許多不同形式實現，並且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，並且使本技術領域的技術人員完全了解本發明的範圍。現參考附圖詳細說明本發明的實施例。如圖1所示，在根據本發明實施例的用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法中，在步驟SlOl中，根據公式
P σ X I O3E =Ηαχ —-=H Pa/, x K
Es獲取所述光電發電系統的估計發電量。所述公式中，Ha為水平面太陽能總輻照量；Es為標準狀態下的日照強度；PAZ為光伏系統的安裝容量。上述參數系業界常見參數，在此不予贅述。
所述K為綜合效率係數，本實施例中，所述綜合效率係數包括組件類型修正係數；光伏方陣的傾角和方位角修正係數；光伏發電系統可用率係數；光照利用率係數；逆變器效率係數；集電線路和升壓變壓器損耗修正係數；光伏組件表面汙染修正係數；及光伏組件轉換效率修正係數。下文將參考圖3詳述綜合效率係數K。綜合效率係數K包括組件修正係數K1,其包括晶體娃組件特性相對應的晶體娃修正係數以及與非晶矽組件特性相對應的非晶矽修正係數。本實施例中，晶體矽修正係數為1.0，而非晶矽修正係數為1.02。然而，本發明不限於此具體參數，只要組件修正係數K1同時考慮晶體矽修正係數和而非晶矽修正係數即可。綜合效率係數K包括傾角修正係數K2。現行計算光伏組件在當地的最佳傾角及該傾斜面上的輻射量計算大多基於Retscreen及《太陽能資源評估方法(QXT 89-2008)》給出的公式，其中retscreen為國外計算軟體,《太陽能資源評估方法(QXT 89-2008)》計算需要業主提供較為詳盡的太陽能輻射數據，且為理論計算值。本發明傾角修正係數K2考慮最佳傾角及傾斜面上輻射量。如3所示，可對用klein公式理論計算值進行修正，且只需利用公開數據進行計算。本實施例中，所述公開數據為NASA(美國宇航局)官網上可以查閱到的各月份5個不同傾角下對應太陽能輻射量的值。所述公開數據如圖4所示的圖表所示。本實施例中，利用傾斜O 90度這五個數據作為公開數據進行計算。根據最佳傾角的定義，對已有數據進行多項式擬合，取曲線峰值為最佳傾角下的輻射量，峰值對應的傾角即為最佳傾角。此方法簡單，有效，與理論值技術幾乎一致。由於NASA數據來源為實測值，所以可對通用的理論值進行驗證或修正。應理解，所述公開數據不限於此，而是可為任何可用的太陽能輻射量的值。綜合效率係數K包括光伏發電系統可用率係數K3。光伏發電系統可用率係數K3為光伏發電系統的常用參數，一般考慮光伏發電系統的故障和檢修而確定。本實施例中，光伏發電系統可用率係數K3通過可用率公式獲得。應理解，所述光伏發電系統可用率係數K3不限於此，而是可為任何實用值。綜合效率係數K包括光照利用率係數K4。光照利用率係數K4為光伏發電系統的常用參數，其依據光伏發電系統的具體應用而確定。本實施例中，光照利用率係數K4為O. 99。應理解，所述光伏發電系統可用率係數K3不限於此，而是可為任何實用值。綜合效率係數K包括逆變器效率係數Κ5。現有技術中，只是取逆變器廠家資料中給出的逆變器歐洲效率值。然而，這一效率值為歐洲效率，與歐洲的太陽能輻射強度分布有關，但與我國情況不符。本發明根據北京鑑衡認證中心制定的認證技術規範CN — CA/CTS0004—2009《400V以下併網光伏專用逆變器技術條件和試驗方法》、歐洲電工標準化委員會專門制定標準EN50530《Overall Efficiency ofGridConnectedPhotovoltaic linverter》，並結合中國地區的日照情況，確定不同百分比的逆變器額定交流功率所佔的權重。本實施例中，在太陽能電池的最大輸出功率為逆變器額定輸入功率的
20 %、30 %、50 %、100 %時，逆變器的靜態跟蹤效率或轉換效率與代表一年中約有X%的時間逆變器在此效率下運行的係數X/100的加權平均。
本實施例採用效率加權的辦法模擬太陽能逆變器在自然條件下一年中的運行時效，能夠較為真正地準確地反映光伏逆變器的效率。應理解，所述逆變器效率係數K5不限於此，而是可為任何實用值。綜合效率係數K包括集電線路和升壓變壓器損耗修正係數K6。集電線路和升壓變壓器損耗修正係數K6為光伏發電系統的常用參數，一般考慮直流損害和交流損耗。本實施例中，集電線路和升壓變壓器損耗修正係數K6依據光伏發電系統的具體應用而確定。應理解，所述集電線路和升壓變壓器損耗修正係數K6不限於此，而是可為任何實用值。綜合效率係數K包括光伏組件表面汙染修正係數K7。光伏組件表面汙染修正係數K7為光伏發電系統的常用參數。本實施例中，光伏組件表面汙染修正係數K7依據光伏發電系統的具體應用而確定，其光伏組件表面汙染修正係數K7為O. 98。應理解，所述光伏組件表面汙染修正係數K7不限於此，而是可為任何實用值。綜合效率係數K包括組件溫度修正係數Κ8。光伏組件輸出功率受組件表面溫度影響，一般利用NOCT(組件的額定工作溫度)Ts=Te+G*(Tb-20)/800，可計算出組件表面溫度，從而得出組件溫度修正係數。然而，此公式有限制條件1.當風速在I ±0. 75m/s外時，本公式不再適用，需要考慮與T。對應時刻風速的影響修正；(依據=GB-T 9535-1998地面用晶體矽光伏組件設計鑑定和類型)。2.只有當輻照強度>=400W/ Hf時，組件結溫才與輻照強度成正比，而逆變器在輻照強度>200W/ m2時便啟動，需要考慮這部分時間的影響比例。在風速在1+-0. 25、光照400w/ m2的情況下，公式Ts=Tc+G* (Tb-20) /800不再適用；經過理論公式推導，Ts與風速V的-O. 3次方呈正比，但係數K需要結合各不同地區風速與日照輻射強度實際數據作調整。本發明從多個已建光伏電站收集運行數據結合傳熱學原理，得出溫度t與風速的-3/10此方成正比，並通過線性相關公式，得出比例係數，從而解決了風速較大、輻照強度[200，400]W/ m2組件表面溫度的修正，得到計算公式Ts=Te+G*(Tb-20)/800+K*w-°_3。應理解，所述組件溫度修正係數K8不限於此，而是可為任何實用值。步驟S103中，根據所述估計發電量，調整所述光電發電系統的實際發電量。本發明具有如下優點(I)根據本發明光伏發電量計劃方法，對根據整個光伏發電系統進行綜合考慮而確定綜合效率係數K，因此得到更加準確的綜合效率係數K ；(2)根據本發明光伏發電量計劃方法，提出了關於非晶矽組件的修正係數，因此可以得到更加準確的組件修正係數；(3)根據本發明光伏發電量計劃方法，可對用klein公式理論計算值進行修正，且只需利用公開數據，根據最佳傾角的定義，對已有數據進行多項式擬合，取曲線峰值為最佳傾角下的輻射量，峰值對應的傾角即為最佳傾角。此方法簡單，有效，與理論值技術幾乎一致。由於NASA數據來源為實測值，所以可對通用的理論值進行驗證或修正；(4)根據本發明光伏發電量計劃方法，從多個已建光伏電站收集運行數據結合傳熱學原理，得出溫度t與風速的-3/10此方成正比，並通過線性相關公式，得出比例係數，從而解決了風速較大、輻照強度[200，400]ff/ Hl2組件表面溫度的修正。
以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法，包括如下步驟 (a)根據公式
2.如權利要求1所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述組件類型修正係數包括晶體矽修正係數和非晶矽修正係數。
3.如權利要求1所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述光伏方陣的傾角和方位角修正係數由最佳傾角及傾斜面上輻射量得到。
4.如權利要求3所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述最佳傾角為，對多個預定傾角下對應太陽能輻射量的值進行多項式擬合，取曲線峰值為最佳傾角下的輻射量，峰值對應的傾角。
5.如權利要求1所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述逆變器效率係數這樣確定，即結合中國地區的日照情況，確定不同百分比的逆變器額定交流功率所佔的權重。
6.如權利要求4所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述權重為太陽能電池的最大輸出功率為逆變器額定輸入功率的5 %、10 %、20 %、30%、50 %、100 %時，逆變器的靜態跟蹤效率或轉換效率與代表一年中約有X%的時間逆變器在此效率下運行的係數X/100的加權平均。
7.如權利要求1所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述光伏組件轉換效率修正係數包括比例係數，所述比例係數由計算得到，計算公式組件表面溫度與風速的-3/10次方成正比而確定。
8.如權利要求6所述的光伏發電量計劃方法，其特徵在於，所述光伏組件轉換效率修正係數的計算公式為Ts=Te+G* (Tb-20) /800+K抑_°_3。
全文摘要
本發明提供了一種用於光伏發電系統的光伏發電量計劃方法，包括如下步驟(a)根據公式獲取光電發電系統的估計發電量，HA為水平面太陽能總輻照量；Es為標準狀態下的日照強度；PAZ為光伏系統的安裝容量；K為綜合效率係數，綜合效率係數包括組件類型修正係數；光伏方陣的傾角和方位角修正係數；光伏發電系統可用率係數；光照利用率係數；逆變器效率係數；集電線路和升壓變壓器損耗修正係數；光伏組件表面汙染修正係數；及光伏組件轉換效率修正係數；且(b)根據估計發電量，調整光電發電系統的實際發電量。根據本發明光伏發電量計劃方法，對根據整個光伏發電系統進行綜合考慮而確定綜合效率係數K，因此得到更加準確的綜合效率係數K。
文檔編號G06Q50/06GK103020766SQ20121052975
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者龔春景, 馮雲崗, 黃乾, 蔣浩, 趙大樂, 徐何君, 程超峰, 曹慧花, 湯在勤, 沈斌, 何暉, 林勇鋒, 趙希輝, 周曉青, 劉志豪 申請人:上海電力設計院有限公司, 國網新源張家口風光儲示範電站有限公司, 國家電網公司