一种光伏发电系统的能效预测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏发电系统的能效预测方法，该能效预测方法包括：将光伏发电系统分为光伏阵列组件、直流线缆组件、光伏汇流箱组件及逆变器组件，分别计算光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗；根据光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗计算光伏发电系统的能效。通过本发明专利技术，可以为未建光伏电站的建站选址提供能效预测结果并作为理论参考；针对正常运行中的光伏电站，通过监测数据与理论计算的对比，可实现光伏电站运行状态的评估与故障诊断，为最大限度地利用光伏阵列所产生的能量提供依据。

Energy efficiency prediction method for photovoltaic power generation system

The present invention provides a prediction method for photovoltaic power generation system of energy efficiency, the energy efficiency prediction method includes: the photovoltaic power generation system consists of photovoltaic array components, DC cable assemblies, photovoltaic junction box assembly and inverter components, calculate PV array output power, DC component cable assembly power loss and power photovoltaic junction box assembly the inverter assembly loss and power loss; according to the components of the photovoltaic array output power, DC cable assembly power loss, photovoltaic junction box component power loss and inverter components power loss calculation efficiency of photovoltaic power generation system. The invention can provide energy efficiency and prediction results as the theoretical reference for the construction of photovoltaic power station construction site; for photovoltaic power plants in the normal operation of the monitoring data by comparing with the theoretical calculation, can realize the evaluation and fault diagnosis of photovoltaic power plants in operation, provide the basis for the maximum utilization of the energy generated by photovoltaic array.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于光伏电站的能效分析技术，特别是关于一种光伏发电系统的能效预测方法。
技术介绍
太阳能光伏发电是新能源的重要组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术，各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发，并积极推进产业化进程，大力开拓市场应用。在我国，太阳能光伏发电虽然只有小规模应用，但具有开发前景。相比传统发电方式，太阳能光伏发电具有数量大、清洁、获取方便、时间长久的优点，是取之不尽，用之不竭的理想能源。长远来看，太阳能将是未来人类主要的能源来源，据预计，2020年时光伏发电在世界电力生产中所占比例将达1％左右，到2050年时将占到25％。光伏发电正在快速进入电力能源结构，并且将逐步成为其重要的组成部分。近年来光伏发电虽然从技术和市场上都得到了飞速发展，太阳能的利用虽然无地域限制，随处可得，但目前光伏发电系统发电效率偏低、发电成本偏高是光伏发电大规模推广应用的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种光伏发电系统的能效预测方法，以为未建光伏电站的建站选址提供能效预测结果并作为理论参考，针对正常运行中的光伏电站，通过监测数据与理论计算的对比，实现光伏电站运行状态的评估与故障诊断。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种光伏发电系统的能效预测方法，该能效预测方法包括：将光伏发电系统分为光伏阵列组件、直流线缆组件、光伏汇流箱组件及逆变器组件，分别计算光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗；根据光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗计算光伏发电系统的能效。一实施例中，计算光伏阵列组件的输出功率，包括：根据光伏阵列组件工程模型计算光伏阵列组件的最大输出功率；根据MPPT效率及所述最大输出功率计算光伏阵列组件的输出功率。一实施例中，计算直流线缆组件的功率损耗，包括：根据所述光伏阵列组件的输出功率计算所述直流线缆组件的直流输出电流；根据所述直流输出电流计算直流线缆的压降与最大功率点电压的比值；根据光伏汇流箱的光伏组串的电流、光伏组串到汇流箱的电缆等效电阻及所述压降与最大功率点电压的比值计算直流线缆组件的功率损耗。一实施例中，计算光伏汇流箱组件的功率损耗，包括：根据防反二极管的数量、导通电流及通态压降计算所述光伏汇流箱组件中的防反二极管的功率损耗。一实施例中，该能效预测方法还包括；根据所述光伏阵列组件的输出功率及所述直流线缆组件的功率损耗计算直流线缆组件输出功率。一实施例中，该能效预测方法还包括：根据所述防反二极管的功率损耗及所述直流线缆组件输出功率计算光伏汇流箱组件的输出功率。一实施例中，计算逆变器组件的功率损耗，包括：根据逆变器的效率及所述光伏汇流箱组件的输出功率计算所述逆变器组件的功率损耗Pinverterloss：Pinverterloss＝P·(1-ηinv)；其中，ηinv为逆变器的效率，ηinv＝f(Pin)，Pin为逆变器输入功率，P为光伏汇流箱组件的输出功率。一实施例中，所述光伏阵列组件工程模型为：T=Tair+kSIm=ImrefSSref[1+a(T-Tref)]Um=Umref[1-c(T-Tref)]·ln[e+b(SSref-1)]]]>其中，T为修正温度，Im为最大功率点电流，Um为最大功率点电压，Tair是空气温度，k为温度系数，S为光照辐射强度，Imref为最大功率参考电流，Umref为最大功率参考电压，Sref为参考光照幅度，Tref为参考温度，e为自然对数底数，a、b、c均为常数。一实施例中，所述光伏阵列组件的输出功率Pout为：Pout=PmηMPPT=UmrefImrefηMPPTSSref[1+a(T-Tref)][1-c(T-Tref)]·ln[e+b(SSref-1)]]]>其中，ηMPPT为MPPT效率。一实施例中，所述防反二极管的功率损耗PD为：PD=NbIfVf≈NbVfPoutUm=PoutNbVf0.8Uoc=PoutPoutmaxPoutmaxNbVf0.8Uoc=PoutPcombinerlossmaxPoutmax]]>其中，Nb为防反二极管的数量、If为导通电流，Vf为通态压降，Pout为光伏阵列组件的输出功率，Um为最大功率点电压，Uoc为开路电压，为光伏阵列组件的瞬时最大输出功率，为光伏汇流箱的最大功率损耗。一实施例中，所述光伏汇流箱组件的输出功率P为：P=Pout-P1-PD=Pout-(PoutPoutmax)2PDCcablelossmax-PoutPcombinerlossmaxPoutmax]]>其中，为直流线缆的最大功率损耗；为光伏汇流箱的最大功率损耗；P1为直流线缆组件的功率损耗。一实施例中，根据光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗计算光伏发电系统的能效，包括：根据光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗计算光伏发电系统的总输出功率：根据所述总输出功率及光伏阵列组件的输出功率Pout计算光伏发电系统的能效。通过本专利技术，可以为未建光伏电站的建站选址提供能效预测结果并作为理论参考；针对正常运行中的光伏电站，通过监测数据与理论计算的对比，可实现光伏电站运行状态的评估与故障诊断，为最大限度地利用光伏阵列所产生的能量提供依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的能效预测方法流程图；图2为本专利技术实施例的光伏发电系统结构图；图3为本专利技术实施例的光伏阵列组件的输出功率的计算方法流程图；图4为本专利技术实施例的直流线缆组件的功率损耗计算方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，包括：将光伏发电系统分为光伏阵列组件、直流线缆组件、光伏汇流箱组件及逆变器组件，分别计算光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗；根据光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功率损耗及逆变器组件的功率损耗计算光伏发电系统的能效。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，包括：
将光伏发电系统分为光伏阵列组件、直流线缆组件、光伏汇流箱组件及逆变器组
件，分别计算光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件
的功率损耗及逆变器组件的功率损耗；
根据光伏阵列组件的输出功率、直流线缆组件的功率损耗、光伏汇流箱组件的功
率损耗及逆变器组件的功率损耗计算光伏发电系统的能效。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，计算光
伏阵列组件的输出功率，包括：
根据光伏阵列组件工程模型计算光伏阵列组件的最大输出功率；
根据MPPT效率及所述最大输出功率计算光伏阵列组件的输出功率。
3.根据权利要求2所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，计算直
流线缆组件的功率损耗，包括：
根据所述光伏阵列组件的输出功率计算所述直流线缆组件的直流输出电流；
根据所述直流输出电流计算直流线缆的压降与最大功率点电压的比值；
根据光伏汇流箱的光伏组串的电流、光伏组串到汇流箱的电缆等效电阻及所述压
降与最大功率点电压的比值计算直流线缆组件的功率损耗。
4.根据权利要求3所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，计算光
伏汇流箱组件的功率损耗，包括：
根据防反二极管的数量、导通电流及通态压降计算所述光伏汇流箱组件中的防反
二极管的功率损耗。
5.根据权利要求4所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，还包括；
根据所述光伏阵列组件的输出功率及所述直流线缆组件的功率损耗计算直流线
缆组件输出功率。
6.根据权利要求5所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，还包括：
根据所述防反二极管的功率损耗及所述直流线缆组件输出功率计算光伏汇流箱组件
的输出功率。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，计算逆

\t变器组件的功率损耗，包括：
根据逆变器的效率及所述光伏汇流箱组件的输出功率计算所述逆变器组件的功
率损耗Pinverterloss：
Pinverterloss＝P·(1-ηinv)；
其中，ηinv为逆变器的效率，ηinv＝f(Pin)，Pin为逆变器输入功率，P为光伏汇流
箱组件的输出功率。
8.根据权利要求7所述的光伏发电系统的能效预测方法，其特征在于，所述光
伏阵列组件工程模型为：
T=Tair+kSIm=ImrefSSref[1+a(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓波，王婷，王萍，周丽霞，李文军，袁瑞铭，易忠林，丁恒春，沈宇，徐占河，席晓宇，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院，华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11