一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法技术

本发明专利技术提供一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，其采用物理方法将实测水平面辐照强度转换为光伏组件斜面辐照强度，将环境温度转换为板面温度，综合考虑光伏电站的位置、不同光伏组件的特性及安装方式等因素，建立光伏电池的光电转换模型，得到光伏电站的理论功率。本发明专利技术提出的方法基于实测气象数据，利用光电转换的物理模型，能够有效且准确的评估光伏电站的理论出力，使得光伏电站的实际运行有了准确且可靠的数据依据；进而保证了光伏电站的高效且可靠的运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源及电力系统领域，具体涉及一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力计算方法。
技术介绍
随着光伏装机在电力系统中所占比例的增加，在某些时段，受电网传输通道或调峰容量等因素的影响，电力调度部门需要对光伏电站的出力进行限制。然而，由于出力受限而减少的光伏电站发电量目前还无法较为精确的统计，在一定程度上影响了对光伏电站并网情况的准确评估，进而影响太阳能资源开发的科学规划。因此，如何设计一种能够对光伏电站在限电期间的理论出力进行评估的方法,是本领域的技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，该方法基于实测气象数据，利用光电转换的物理模型，能够有效且准确的评估光伏电站的理论出力，使得光伏电站的实际运行有了准确且可靠的数据依据；进而保证了光伏电站的高效且可靠的运行。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，所述光伏电站内包括多个光伏电池矩阵，一个所述光伏电池矩阵为一个光伏组件；所述方法包括如下步骤：步骤1.将所述光伏电站的实测气象数据转化为所述光伏组件的有效数据；步骤2.根据所述有效数据建立并求解光伏电池的光电转换模型，得到所述光伏电站的理论出力值。优选的，所述步骤1，包括：1-1.气象监测设备测量得到实测气象数据；所述实测气象数据包括实测水平辐照强度和环境温度；1-2.将所述实测水平辐照强度转化为所述光伏组件斜面的有效辐照强度；1-3.将所述环境温度转化为所述光伏组件的有效板面温度。优选的，所述1-2，包括：将所述实测水平辐照强度转化为所述光伏组件斜面的有效辐照强度Ge：式中：Ge为光伏组件斜面的有效辐照强度；Gdn为气象监测设备测量的直射辐照强度；Gdif为气象监测设备测量的散射辐照强度；Gt为气象监测设备测量的总辐照强度；Z'为光伏组件倾角；θi为太阳入射角；ρ为地面反射系数。优选的，所述1-3，包括：将所述环境温度转化为所述光伏组件的有效板面温度Tm：Tm＝Ta+K·Ge(2)式中：Tm光伏组件的板面温度；Ta为环境温度；Ge为光伏组件斜面的有效辐照强度；K为温度修正系数；其中，K的修正方法为每年均通过采集实际运行数据，利用自回归的方法对K值进行修正。优选的，所述步骤2，包括：2-1.根据所述光伏组件斜面的有效辐照强度Ge及所述光伏组件的有效板面温度Tm，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的最佳输出电流模型和最佳输出电压模型；2-2.根据所述最佳输出电流模型和最佳输出电压模型的求解结果，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的所述光伏组件的直流输出功率模型；2-3.根据所述光伏组件的直流输出功率模型的求解结果，建立所述光伏电池的光电转换模型中的光伏电站的理论输出功率模型；2-4.求解所述光伏电站的理论输出功率模型，得到所述光伏电站的理论出力值。优选的，所述2-1，包括：a.根据所述光伏组件斜面的有效辐照强度Ge及所述光伏组件的有效板面温度Tm，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的最佳输出电流IMPP的模型；式中：Gref为标准太阳辐照强度，其值为1000W/m2；Imref为光伏组件在标准工况下的最佳输出电流；ΔT为实际组件温度与标准组件温度的差，ΔT＝Tm-Tref；Tref为标准组件温度，其值为25℃；e为自然对数的底数，其值可取2.71828；a为补偿系数a、b、c中的一个，根据光伏组件实验数据进行拟合得到，并根据实测数据定期修正；b.根据所述光伏组件的有效板面温度Tm，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的最佳输出电压UMPP的模型：UMPP＝Umrefln(e+bΔG)(1-cΔT)(4)式中：Umref为光伏组件在标准工况下的最佳输出电压；b、c均为补偿系数，根据光伏组件实验数据进行拟合得到，并根据实测数据定期修正；ΔG为实际的辐照强度与标准辐照强度的差，且ΔG＝Ge-Gref。优选的，所述2-2，包括：根据所述最佳输出电流模型和最佳输出电压模型的求解结果IMPP和UMPP，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的所述光伏组件的直流输出功率Pdc的模型：Pdc＝UMPP×IMPP(5)。优选的，所述2-3，包括：根据所述光伏组件的直流输出功率模型的求解结果Pdc，建立所述光伏电池的光电转换模型中的光伏电站的理论输出功率Pac的模型：Pac＝n×Pdc×K1×K2×K3×K4×ηinv(6)式中：n为发电运行的光伏组件有效数量；K1为光伏组件老化损失系数、且无量纲，K1每年按照一定比例递减，K1＝1-k×ya，其中ya为不同太阳能电池材料年衰减率，k为并网光伏电站投入使用的年数；K2为光伏组件失配损失系数、且无量纲；K3为尘埃遮挡损失系数、且无量纲；K4为线路传输及站用电损失系数、且无量纲；每年通过采集实际运行数据，利用自回归的方法对K1、K2、K3、K4值进行修正；ηinv为并网逆变器效率、且无量纲，ηinv采用欧洲标准EN50530进行等效。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供了一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，其采用物理方法将实测水平面辐照强度转换为光伏组件斜面辐照强度，将环境温度转换为板面温度，综合考虑光伏电站的位置、不同光伏组件的特性及安装方式等因素，建立光伏电池的光电转换模型，得到光伏电站的理论功率。本专利技术提出的方法基于实测气象数据，利用光电转换的物理模型，能够有效且准确的评估光伏电站的理论出力，使得光伏电站的实际运行有了准确且可靠的数据依据；进而保证了光伏电站的高效且可靠的运行。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本专利技术所提供的技术方案中，通过采用物理方法将实测水平面辐照强度转换为光伏组件斜面辐照强度，将环境温度转换为板面温度，综合考虑光伏电站的位置、不同光伏组件的特性及安装方式等因素，建立光伏电池的光电转换模型，得到光伏电站的理论功率。本专利技术提出的方法基于实测气象数据，利用光电转换的物理模型，能够有效且准确的评估光伏电站的理论出力，使得光伏电站的实际运行有了准确且可靠的数据依据；进而保证了光伏电站的高效且可靠的运行。2、本专利技术提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。附图说明图1是本专利技术的一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法的流程图；图2是本专利技术的评估方法的步骤1的流程示意图；图3是本专利技术的评估方法的步骤2的流程示意图；图4是本专利技术的一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法的应用例的流程示意图。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。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，所述光伏电站内包括多个光伏电池矩阵，一个所述光伏电池矩阵为一个光伏组件；所述方法包括如下步骤：步骤1.将所述光伏电站的实测气象数据转化为所述光伏组件的有效数据；步骤2.根据所述有效数据建立并求解光伏电池的光电转换模型，得到所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，所述光伏电站内包括多个光伏电池矩阵，一个所述光伏电池矩阵为一个光伏组件；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.将所述光伏电站的实测气象数据转化为所述光伏组件的有效数据；步骤2.根据所述有效数据建立并求解光伏电池的光电转换模型，得到所述光伏电站的理论出力值。

【技术特征摘要】
1.一种基于实测气象数据的光伏电站理论出力评估方法，所述光伏电站内包括多个光伏电池矩阵，一个所述光伏电池矩阵为一个光伏组件；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.将所述光伏电站的实测气象数据转化为所述光伏组件的有效数据；步骤2.根据所述有效数据建立并求解光伏电池的光电转换模型，得到所述光伏电站的理论出力值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：1-1.气象监测设备测量得到实测气象数据；所述实测气象数据包括实测水平辐照强度和环境温度；1-2.将所述实测水平辐照强度转化为所述光伏组件斜面的有效辐照强度；1-3.将所述环境温度转化为所述光伏组件的有效板面温度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述1-2，包括：将所述实测水平辐照强度转化为所述光伏组件斜面的有效辐照强度Ge：Ge=Gdncosθi+Gdif(1+cosZ′2)+ρGt(1-cosZ′2)---(1)]]>式中：Ge为光伏组件斜面的有效辐照强度；Gdn为气象监测设备测量的直射辐照强度；Gdif为气象监测设备测量的散射辐照强度；Gt为气象监测设备测量的总辐照强度；Z'为光伏组件倾角；θi为太阳入射角；ρ为地面反射系数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述1-3，包括：将所述环境温度转化为所述光伏组件的有效板面温度Tm：Tm＝Ta+K·Ge(2)式中：Tm光伏组件的板面温度；Ta为环境温度；Ge为光伏组件斜面的有效辐照强度；K为温度修正系数；其中，K的修正方法为每年均通过采集实际运行数据，利用自回归的方法对K值进行修正。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2，包括：2-1.根据所述光伏组件斜面的有效辐照强度Ge及所述光伏组件的有效板面温度Tm，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的最佳输出电流模型和最佳输出电压模型；2-2.根据所述最佳输出电流模型和最佳输出电压模型的求解结果，建立并求解所述光伏电池的光电转换模型中的所述光伏组件的直流输出功率模型；2-3.根据所述光伏组件的直流输出功率模型的求解结果，建立所述光伏电池的光电转换模型中的光伏电站的理论输出功率模型；2-4.求解所述光伏电站的理论输出功率模型，得到所述光伏电站的理论出力值。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：车建峰，冯双磊，王勃，董凌，张节潭，王伟胜，刘纯，卢静，徐有蕊，李延和，王铮，靳双龙，杨红英，张菲，姜文玲，赵艳青，胡菊，马振强，宋宗朋，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11