一种光伏发电预测系统及预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏发电预测系统，包括定时启动预测模块，手动启动预测模块，预测统计运算模块，设备管理模块，天气检测模块，其中：定时启动预测模块与预测统计运算模块连接，其内部预设有启动时间，在到达启动时间后触发预测统计运算模块对设备，天气数据进行统计；天气检测模块通过检测接口连接国际气象站服务器，实时读取实时天气状况，将读取的数据传输到预测统计运算模块；设备管理模块连接光伏发电设备的服务器，获取光伏发电设备的编号，经纬度，放置角度及光伏材料类型数据，同时将数据传输到预测统计运算模块；所述预测统计运算模块将统计的天气数据，设备数据进行结合，利用数学模型运算获得预测发电量。

Photovoltaic power generation prediction system and prediction method

The invention discloses a photovoltaic power prediction system, including timing prediction module, manual prediction module, statistical prediction module, device management module, weather detection module, the timing module is connected with the start: prediction of statistical prediction operation module, the internal default start time, triggering module of equipment in statistical prediction at startup time, the weather data statistics; weather detection module is connected with the international meteorological station server by detecting the interface, real-time access to real-time weather conditions, transmits the data read to statistical prediction module; equipment management module is connected with the photovoltaic power generation equipment acquisition server, photovoltaic power generation equipment number, latitude and longitude, angle and photovoltaic materials the type of data, and transmits the data to the statistical prediction of the statistical prediction module; The operation module combines the statistical weather data and equipment data, and uses the mathematical model calculation to obtain the predicted power generation.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电预测系统及预测方法
本专利技术涉及光伏发电领域，尤其涉及一种光伏发电预测系统及预测方法。
技术介绍
传统化石能源日趋减少，环境污染日剧加剧，恶劣气候状况频发已成为全球性课题，可再生清洁能源的开发和应用正逐步占据世界各国能源战略的制高点。太阳能以其取之不尽用之不竭，分布广泛，又安全又清洁等的特点，已经成为理想的新一代可再生能源。光伏发电分为离网和并网两种形式，随着光伏并网技术的成熟与发展，太阳能光伏并网发电已成为主流趋势。由于大规模集中并网光伏发电系统容量的急速增加，光伏电站的日输出功率具有随机波动特点，在变化过程中还会出现由于天气突变造成短时间输出功率急剧变化的现象。因此，光伏电站接入电网，会给电网可靠性，稳定性带来诸多问题，而且给电网调度增加困难。并网光伏发电系统输出功率固有的间歇性和不可控等缺点是对电网的冲击成为制约并网光伏发电的重要元素。太阳能光伏发电系统发电量受当地太阳辐射量、温度、太阳能电池板性能等方面因素的影响。其中太阳辐射强度的大小直接影响发电量的多少，辐射强度越大，发电量越大，功率越大。太阳辐射受季节和地理等因素的影响，具有明显的不连续性和不确定性特点，有着显着的年度变化、季节变化和日变化周期，且大气的物理化学状况如云量、湿度、大气透明度也影响着太阳辐射的强弱。我们急需要一套有效的光伏预测系统，还要对有效结果的数据分析，从而对光伏并网工作做有效依据。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种光伏发电预测系统，实现对光伏组件发电量的准确快速的预测，其精度超过85％，完全符合电网对太阳能并网电站电力负荷输出的调度要求。本专利技术揭示了一种光伏发电预测系统，包括定时启动预测模块，手动启动预测模块，预测统计运算模块，设备管理模块，天气检测模块，其中：所述定时启动预测模块与预测统计运算模块连接，其内部预设有启动时间，在到达启动时间后触发预测统计运算模块对设备，天气数据进行统计；所述天气检测模块通过检测接口连接国际气象站服务器，可以实时读取实时天气状况，实时云层数据，实时温湿度，实时气压及实时风压值，还可以读取历史天气数据，将读取的数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；所述设备管理模块连接光伏发电设备的服务器，以获取光伏发电设备的编号，经纬度，放置角度及光伏材料类型数据，同时设备管理模块将数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；所述手动启动预测模块与预测统计运算模块连接，以手动触发启动预测系统；所述预测统计运算模块将统计的天气数据，设备数据进行结合，利用数学模型运算获得预测发电量，并将预测的发电量及发电功率值存储至数据库内。一种光伏发电预测方法，其包括如下步骤：a、在定时启动预测模块内预先设置预测启动时间值，所述定时启动预测模块每一小时触发一次，在时间值到达预设的启动时间时，启动预测程序，触发预测统计模块进行数据读取；b、设备管理模块连接到设备服务器读取待预测的光伏设备的信息，包括设备编号，设备所在地的经纬度，设备的安装角度，安装坡度，光伏材料及光伏板的数量，并将读取的数据传输给预测统计模块及数据库；c、所述预测统计模块根据设备管理模块反馈的数据，结合设备所在地的经纬度确定设备所在的国家和城市，启动天气检测模块采集该地的天气数据；d、所述天气检测模块通过天气接口连接到国际气象站服务器，读取待预测光伏设备所在地的天气数据，包括实时天气状况，实时云层数据，实时温湿度值，实时气压值及实时风压值，还读取历史天气数据，将读取的数据传输给预测统计模块及数据库；e、所述预测统计模块将天气数据和设备数据结合预测算法中进行运算获得预测的发电量及发电功率值，并将该预测值存储到数据库中，同时开启下一轮循环继续步骤a～e。所述步骤e中预测算法各步骤包括确定太阳位置，计算光谱入射强度，发电量的计算，通过确定的太阳位置获得具体的太阳时，经纬度入射角以及大气质量，根据这些数据获得各个波长下的光谱辐射强度，结合各个波长的光谱辐射强度从而计算得出短路电流值，进而计算得到发电量。作为优选，太阳位置获得太阳时，经纬度入射角以及大气质量，其中：大气质量由天顶角的余弦的倒数求得：θz为天顶角；太阳时Solartime＝Standardtime+E+4(Lst-Lloc)，其中Standardtime表示标准时间，单位为XX：XX，E＝229.2(0.000075+0.001868cosB-0.032077sinB-0.014615cos2B-0.04089sin2B)，Lst是标准经度，Lloc是本地经度，n是一年中的第几天；入射角θ表示直射到平面的光束与平面法线所成的角，cosθ＝sinδsinφcosβ-sinδcosφsinβcosγ+cosδcosφcosβcosω+cosδsinφsinβcosγcosω+cosδsinβsinγsinω，其中：纬度φ表示当地纬度，北边为正，-90°≤φ≤90°；赤纬角δ＝(180/π)(0.006918-0.399912cosB+0.070257sinB-0.006758cos2B+0.000907sin2B-0.002697cos3B+0.00148sin3B)，-23.45°≤δ≤23.45°；斜度β：0°≤β≤180°；方位角γ：-180°≤γ≤180，西为正东为负；时角ω：正午为0，早上负下午正，一小时＝15°。作为优选，光谱入射强度分为直射光谱及散射光谱，直射光谱辐射强度Idλ＝HOλDTrλTaλTwλToλTuλ，其中，Hoλ是在平均日地距离下波长为λ的地外辐射；TrλTaλTwλToλTuλ分别是因为瑞丽散射、尘埃衰减、水蒸气吸收、臭氧吸收、统一混合空气吸收引起的在波长λ下的透射率方程，D是日地距离修正因子D＝1.00011+0.034221cosφ+0.00128sinφ+0.000719cos2φ+000077sin2φφ＝2π(d-1)/365，d是一年中的第几天(1-365)；散射光谱辐射强度Isλ＝Irλ+Iaλ+Igλ；其中Irλ表示气溶胶反射值，Iaλ表示尘埃反射值；Irλ表示其他悬浮物反射值；。作为优选，运用公式通过扫描法从电压为0处一直扫描到电流为0处得到一组I-V曲线，记录电压和电流的乘积来最大功率输出，根据最大功率点电压和电流，求出指定太阳时条件下的功率输出，乘以两时间节点的时间差就得到了指定太阳时条件下的产能输出。作为优选，所述瑞利散射其中M’是气压关联的大气质量，M’＝MP/P0，其中P0＝1013mb，MP是表面压强，单位为mb；尘埃衰减表达式：其中αn和βn的值通过一个大气气溶胶模型得出，波长小于0.5μm时α1＝1.0274，波长大于等于0.5μm时α2＝1.2060，可以通过一个单一的αn值来代表这个模型，即αn＝1.14；βn的值应该对不同的光谱间隙都取不同的值以满足在0.5μm左右浑浊度的精确度要求；水蒸气吸收Twλ＝exp[-0.2385awλWM/(1+20.07awλWM0.45]；其中W是可降水量，awλ是水蒸气吸收因子，M是大气质量；臭氧吸收Toλ＝exp(-aoλO3M0)；统一混合气体透射率方程为：其中其中O3是0.34，h0为最大臭氧密度的高度，为22km，M0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电预测系统，其特征在于：包括定时启动预测模块，手动启动预测模块，预测统计运算模块，设备管理模块，天气检测模块，其中：所述定时启动预测模块与预测统计运算模块连接，其内部预设有启动时间，在到达启动时间后触发预测统计运算模块对设备，天气数据进行统计；所述天气检测模块通过检测接口连接国际气象站服务器，可以实时读取实时天气状况，实时云层数据，实时温湿度，实时气压及实时风压值，还可以读取历史天气数据，将读取的数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；所述设备管理模块连接光伏发电设备的服务器，以获取光伏发电设备的编号，经纬度，放置角度及光伏材料类型数据，同时设备管理模块将数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；所述手动启动预测模块与预测统计运算模块连接，以手动触发启动预测系统；所述预测统计运算模块将统计的天气数据，设备数据进行结合，利用数学模型运算获得预测发电量，并将预测的发电量及发电功率值存储至数据库内。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电预测系统，其特征在于：包括定时启动预测模块，手动启动预测模块，预测统计运算模块，设备管理模块，天气检测模块，其中：所述定时启动预测模块与预测统计运算模块连接，其内部预设有启动时间，在到达启动时间后触发预测统计运算模块对设备，天气数据进行统计；所述天气检测模块通过检测接口连接国际气象站服务器，可以实时读取实时天气状况，实时云层数据，实时温湿度，实时气压及实时风压值，还可以读取历史天气数据，将读取的数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；所述设备管理模块连接光伏发电设备的服务器，以获取光伏发电设备的编号，经纬度，放置角度及光伏材料类型数据，同时设备管理模块将数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；所述手动启动预测模块与预测统计运算模块连接，以手动触发启动预测系统；所述预测统计运算模块将统计的天气数据，设备数据进行结合，利用数学模型运算获得预测发电量，并将预测的发电量及发电功率值存储至数据库内。2.一种基于权利要求1预测系统实现的光伏发电预测方法，其特征在于包括如下步骤：a、在定时启动预测模块内预先设置预测启动时间值，所述定时启动预测模块每一小时触发一次，在时间值到达预设的启动时间时，启动预测程序，触发预测统计模块进行数据读取；b、设备管理模块连接到设备服务器读取待预测的光伏设备的信息，包括设备编号，设备所在地的经纬度，设备的安装角度，安装坡度，光伏材料及光伏板的数量，并将读取的数据传输给预测统计模块及数据库；c、所述预测统计模块根据设备管理模块反馈的数据，结合设备所在地的经纬度确定设备所在的国家和城市，启动天气检测模块采集该地的天气数据；d、所述天气检测模块通过天气接口连接到国际气象站服务器，读取待预测光伏设备所在地的天气数据，包括实时天气状况，实时云层数据，实时温湿度值，实时气压值及实时风压值，还读取历史天气数据，将读取的数据传输给预测统计模块及数据库；e、所述预测统计模块将天气数据和设备数据进行汇总并结合预测算法各步骤进行运算获得预测的发电量及发电功率值，并将该预测值存储到数据库中，同时开启下一轮循环继续步骤a～e。3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于：所述步骤e中预测算法各步骤包括确定太阳位置，计算光谱入射强度，发电量的计算，通过确定的太阳位置获得具体的太阳时，经纬度入射角以及大气质量，根据这些数据获得各个波长下的光谱辐射强度，结合各个波长的光谱辐射强度从而计算得出短路电流值，进而计算得到发电量。4.根据权利要求3所述的预测方法，其特征在于：太阳位置获得太阳时，经纬度入射角以及大气质量，其中：大气质量由天顶角的余弦的倒数求得：θz为天顶角；太阳时Solartime＝Standardtime+E+4(Lst-Lloc)，其中Standardtime表示标准时间，单位为XX：XX，E＝229.2(0.000075+0.001868cosB-0.032077sinB-0.014615cos2B-0.04089sin2B)，Lst是标准经度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐乐，黄乐，林栋，
申请(专利权)人：沃太能源南通有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32