CN103020766B - 用于光伏发电***的光伏发电量计划方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于光伏发电***的光伏发电量计划方法，包括如下步骤：(a)根据公式获取光伏发电***的估计发电量，H_A为水平面太阳能总辐照量；Es为标准状态下的日照强度；P_AZ为光伏***的安装容量；K为综合效率系数，综合效率系数包括：组件类型修正系数；光伏方阵的倾角和方位角修正系数；光伏发电***可用率系数；光照利用率系数；逆变器效率系数；集电线路和升压变压器损耗修正系数；光伏组件表面污染修正系数；及光伏组件转换效率修正系数；且(b)根据估计发电量，调整光伏发电***的实际发电量。根据本发明光伏发电量计划方法，对根据整个光伏发电***进行综合考虑而确定综合效率系数K，因此得到更加准确的综合效率系数K。

Description

用于光伏发电***的光伏发电量计划方法

技术领域

本发明涉及光伏发电***，尤其涉及用于光伏发电***的光伏发电量计划方法。

背景技术

太阳能光伏发电技术成为当今世界可再生能源发电领域的一个研究热点。在未来，我国大规模的并网光伏发电***将持续快速发展。

太阳能光伏发电具有波动性和间隙性，大规模光伏电站并网运行会影响电力***的安全、稳定、经济的运行。计算光伏电站的平均年上网发电量有助于电网调度部门统筹安排常规电源和光伏发电的协调配合，适时地调整调度计划。

但目前我国对光伏电站的平均年上网发电量计算方法的研究还很薄弱，几乎没有可满足实际太阳能光伏发电量预报需求的方法。

现有技术中，光伏发电站年平均上网电量Ep计算如下：

$E_p=H_A\×\frac{P_{AZ}\×{10}^3}{Es}\×K=H_A\×P_{AZ}\×K$

式中：H_A—水平面太阳能总辐照量(kWh/m²，与气象标准观测数据一致)；

Es—标准状态下的日照强度，等于1000W/m²；

P_AZ--光伏***的安装容量，是光伏***中太阳能组件标准输出功率的总和，kWp。

K—为综合效率系数。

上述公式中，A、H_A、Es、P_AZ为已知输入条件，而综合效率系数K则需根据整个光伏发电***进行综合考虑而确定。业界现在对组成综合效率系数K的各项分系数看法不一，甚至未有实用的先例。

由此，业界需要一种对综合效率系数K的各项分系数进行确定的光伏发电量的规划方法。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种精确的光伏发电量的规划方法。

本发明的一个方面提供了一种用于光伏发电***的光伏发电量计划方法，包括如下步骤：(a)根据公式

$E_p=H_A\×\frac{P_{AZ}\×{10}^3}{Es}\×K=H_A\×P_{AZ}\×K$

获取所述光伏发电***的估计发电量，

其中，H_A为水平面太阳能总辐照量；Es为标准状态下的日照强度，等于1000W/m²；P_AZ为光伏***的安装容量；

K为综合效率系数，所述综合效率系数包括：组件类型修正系数；光伏方阵的倾角和方位角修正系数；光伏发电***可用率系数；光照利用率系数；逆变器效率系数；集电线路和升压变压器损耗修正系数；光伏组件表面污染修正系数；及光伏组件转换效率修正系数；且(b)根据所述估计发电量，调整所述光伏发电***的实际发电量；所述逆变器效率系数这样确定，即结合中国地区的日照情况，确定不同百分比的逆变器额定输入功率所占的权重。

一些实施例中，所述组件类型修正系数包括：晶体硅修正系数和非晶硅修正系数。

一些实施例中，所述光伏方阵的倾角和方位角修正系数由最佳倾角及倾斜面上辐射量得到。

一些实施例中，所述最佳倾角为，对多个预定倾角下对应太阳能辐射量的值进行多项式拟合，取曲线峰值为最佳倾角下的辐射量，峰值对应的倾角。

一些实施例中，所述权重为太阳能电池的最大输出功率为逆变器额定输入功率的5％、10％、20％、30％、50％、100％时，逆变器的静态跟踪效率或转换效率与代表一年中约有X％的时间逆变器在此效率下运行的系数X/100的加权平均。

一些实施例中，，所述光伏组件转换效率修正系数包括比例系数，所述比例系数由计算得到，计算公式为表面温度与风速的-3/10次方成正比而确定。

一些实施例中，所述光伏组件转换效率修正系数的计算公式为：T_s＝T_c+G*(T_b-20)/800+K*w^-0.3。

根据本发明光伏发电量计划方法，对根据整个光伏发电***进行综合考虑而确定综合效率系数K，因此得到更加准确的综合效率系数K。

以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其他方面和优点。

附图说明

结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为根据本发明实施例的计划方法的流程图；

图2为最佳倾角及倾斜面上辐射量的修正；

图3为综合效率系数K的计算流程图；

图4为投于向赤道倾斜之斜面的月平均辐射。

具体实施方式

参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。

现参考附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，在根据本发明实施例的用于光伏发电***的光伏发电量计划方法中，在步骤S101中，根据公式：

$E_p=H_A\×\frac{P_{AZ}\×{10}^3}{Es}\×K=H_A\×P_{AZ}\×K$

获取所述光伏发电***的估计发电量。所述公式中，H_A为水平面太阳能总辐照量；Es为标准状态下的日照强度，等于1000W/m²；P_AZ为光伏***的安装容量。上述参数系业界常见参数，在此不予赘述。

所述K为综合效率系数，本实施例中，所述综合效率系数包括：组件类型修正系数；光伏方阵的倾角和方位角修正系数；光伏发电***可用率系数；光照利用率系数；逆变器效率系数；集电线路和升压变压器损耗修正系数；光伏组件表面污染修正系数；及光伏组件转换效率修正系数。

下文将参考图3详述综合效率系数K。

综合效率系数K包括组件修正系数K₁，其包括晶体硅组件特性相对应的晶体硅修正系数以及与非晶硅组件特性相对应的非晶硅修正系数。本实施例中，晶体硅修正系数为1.0，而非晶硅修正系数为1.02。然而，本发明不限于此具体参数，只要组件修正系数K₁同时考虑晶体硅修正系数和而非晶硅修正系数即可。

综合效率系数K包括倾角修正系数K₂。现行计算光伏组件在当地的最佳倾角及该倾斜面上的辐射量计算大多基于Retscreen及《太阳能资源评估方法(QXT 89-2008)》给出的公式，其中retscreen为国外计算软件，《太阳能资源评估方法(QXT 89-2008)》计算需要业主提供较为详尽的太阳能辐射数据，且为理论计算值。

本发明倾角修正系数K₂考虑最佳倾角及倾斜面上辐射量。如3所示，可对用klein公式理论计算值进行修正，且只需利用公开数据进行计算。本实施例中，所述公开数据为NASA(美国宇航局)官网上可以查阅到的各月份5个不同倾角下对应太阳能辐射量的值。所述公开数据如图4所示的图表所示。本实施例中，利用倾斜0～90度这五个数据作为公开数据进行计算。

根据最佳倾角的定义，对已有数据进行多项式拟合，取曲线峰值为最佳倾角下的辐射量，峰值对应的倾角即为最佳倾角。此方法简单，有效，与理论值技术几乎一致。由于NASA数据来源为实测值，所以可对通用的理论值进行验证或修正。

应理解，所述公开数据不限于此，而是可为任何可用的太阳能辐射量的值。

综合效率系数K包括光伏发电***可用率系数K₃。光伏发电***可用率系数K₃为光伏发电***的常用参数，一般考虑光伏发电***的故障和检修而确定。本实施例中，光伏发电***可用率系数K₃通过可用率公式获得。应理解，所述光伏发电***可用率系数K₃不限于此，而是可为任何实用值。

综合效率系数K包括光照利用率系数K₄。光照利用率系数K₄为光伏发电***的常用参数，其依据光伏发电***的具体应用而确定。本实施例中，光照利用率系数K₄为0.99。应理解，所述光伏发电***可用率系数K₃不限于此，而是可为任何实用值。

综合效率系数K包括逆变器效率系数K₅。现有技术中，只是取逆变器厂家资料中给出的逆变器欧洲效率值。然而，这一效率值为欧洲效率，与欧洲的太阳能辐射强度分布有关，但与我国情况不符。

本发明根据北京鉴衡认证中心制定的认证技术规范CN—CA/CTS0004—2009《400V以下并网光伏专用逆变器技术条件和试验方法》、欧洲电工标准化委员会专门制定标准EN50530《Overall Efficiency ofGrid ConnectedPhotovoltaic linverter》，并结合中国地区的日照情况，确定不同百分比的逆变器额定输入功率所占的权重。

本实施例中，在太阳能电池的最大输出功率为逆变器额定输入功率的5％、10％、20％、30％、50％、100％时，逆变器的静态跟踪效率或转换效率与代表一年中约有X％的时间逆变器在此效率下运行的系数X/100的加权平均。

本实施例采用效率加权的办法模拟太阳能逆变器在自然条件下一年中的运行时效，能够较为真正地准确地反映光伏逆变器的效率。

应理解，所述逆变器效率系数K₅不限于此，而是可为任何实用值。

综合效率系数K包括集电线路和升压变压器损耗修正系数K₆。集电线路和升压变压器损耗修正系数K₆为光伏发电***的常用参数，一般考虑直流损害和交流损耗。本实施例中，集电线路和升压变压器损耗修正系数K₆依据光伏发电***的具体应用而确定。应理解，所述集电线路和升压变压器损耗修正系数K₆不限于此，而是可为任何实用值。

综合效率系数K包括光伏组件表面污染修正系数K₇。光伏组件表面污染修正系数K₇为光伏发电***的常用参数。本实施例中，光伏组件表面污染修正系数K₇依据光伏发电***的具体应用而确定，其光伏组件表面污染修正系数K₇为0.98。应理解，所述光伏组件表面污染修正系数K₇不限于此，而是可为任何实用值。

综合效率系数K包括组件温度修正系数K₈。光伏组件输出功率受组件表面温度影响，一般利用NOCT(组件的额定工作温度)：T_s＝T_c+G*(T_b-20)/800，可计算出组件表面温度，从而得出组件温度修正系数。

然而，此公式有限制条件：

1.当风速在1±0.75m/s外时，本公式不再适用，需要考虑与T_c对应时刻风速的影响修正；(依据：GB-T 9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和类型)。

2.只有当辐照强度>＝400W/㎡时，组件结温才与辐照强度成正比，而逆变器在辐照强度>200W/㎡时便启动，需要考虑这部分时间的影响比例。

在风速在1+-0.25、光照400w/㎡的情况下，公式Ts＝Tc+G*(Tb-20)/800不再适用；经过理论公式推导，Ts与风速V的-0.3次方呈正比，但系数K需要结合各不同地区风速与日照辐射强度实际数据作调整。

本发明从多个已建光伏电站收集运行数据结合传热学原理，得出温度t与风速的-3/10此方成正比，并通过线性相关公式，得出比例系数，从而解决了风速较大、辐照强度[200,400]W/㎡组件表面温度的修正，得到计算公式：T_s＝T_c+G*(T_b-20)/800+K*w^-0.3。

应理解，所述组件温度修正系数K₈不限于此，而是可为任何实用值。

步骤S103中，根据所述估计发电量，调整所述光伏发电***的实际发电量。

本发明具有如下优点：

(1)根据本发明光伏发电量计划方法，对根据整个光伏发电***进行综合考虑而确定综合效率系数K，因此得到更加准确的综合效率系数K；

(2)根据本发明光伏发电量计划方法，提出了关于非晶硅组件的修正系数，因此可以得到更加准确的组件修正系数；

(3)根据本发明光伏发电量计划方法，可对用klein公式理论计算值进行修正，且只需利用公开数据，根据最佳倾角的定义，对已有数据进行多项式拟合，取曲线峰值为最佳倾角下的辐射量，峰值对应的倾角即为最佳倾角。此方法简单，有效，与理论值技术几乎一致。由于NASA数据来源为实测值，所以可对通用的理论值进行验证或修正；

(4)根据本发明光伏发电量计划方法，从多个已建光伏电站收集运行数据结合传热学原理，得出温度t与风速的-3/10此方成正比，并通过线性相关公式，得出比例系数，从而解决了风速较大、辐照强度[200,400]W/㎡组件表面温度的修正。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于光伏发电***的光伏发电量计划方法，包括如下步骤：

(a)根据公式

$E_p=H_A\×\frac{P_{AZ}\×{10}^3}{Es}\×K=H_A\×P_{AZ}\×K$

获取所述光伏发电***的估计发电量，

其中，H_A为水平面太阳能总辐照量；

Es为标准状态下的日照强度，等于1000W/m²；

P_AZ为光伏***的安装容量；

K为综合效率系数，并且其中，所述综合效率系数包括：

组件类型修正系数；光伏方阵的倾角和方位角修正系数；光伏发电***可用率系数；光照利用率系数；逆变器效率系数；集电线路和升压变压器损耗修正系数；光伏组件表面污染修正系数；及光伏组件转换效率修正系数；且

(b)根据所述估计发电量，调整所述光伏发电***的实际发电量；

所述逆变器效率系数这样确定，即结合中国地区的日照情况，确定不同百分比的逆变器额定输入功率所占的权重；

所述权重为太阳能电池的最大输出功率为所述逆变器额定输入功率的5％、10％、20％、30％、50％、100％时，逆变器的静态跟踪效率或转换效率与代表一年中约有X％的时间逆变器在此效率下运行的系数X/100的加权平均。

2.如权利要求1所述的光伏发电量计划方法，其特征在于，所述组件类型修正系数包括：晶体硅修正系数和非晶硅修正系数。

3.如权利要求1所述的光伏发电量计划方法，其特征在于，所述光伏方阵的倾角和方位角修正系数由最佳倾角及倾斜面上辐射量得到。

4.如权利要求3所述的光伏发电量计划方法，其特征在于，所述最佳倾角为，对多个预定倾角下对应太阳能辐射量的值进行多项式拟合，取曲线峰值为最佳倾角下的辐射量，峰值对应的倾角。