测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法及系统，包括如下步骤：采用多个太阳辐射测量仪分别以不同的角度采集太阳全局辐射GHI数据，建立全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型；建立太阳辐射测量仪两两之间进行全局辐射GHI数据校正的误差模型；将太阳辐射测量仪采集的太阳全局辐射GHI数据、全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型、误差模型进行数据融合，得到直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据；根据直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据，测算太阳能转化部件的太阳能吸收量TAI。

The method and system of measuring solar energy absorption of solar energy conversion components

The invention provides a method and a system for measuring the solar energy absorption of a solar energy conversion component, which comprises the following steps: adopting multiple solar radiation measuring instruments to collect the solar global radiation GHI data at different angles, establishing the relationship model between the global radiation GHI and the direct radiation DNI, the scattered radiation DHI and the ground reflection Gai; establishing the progress between the two solar radiation measuring instruments Error model of global radiation GHI data correction; data fusion of global radiation GHI data collected by solar radiation measuring instrument, relationship model and error model between global radiation GHI and direct radiation DNI, scattering radiation DHI and ground reflection Gai, to obtain direct radiation DNI, scattering radiation DHI and ground reflection Gai data; data fusion based on direct radiation DNI, scattering radiation DHI As well as the ground reflection Gai data, calculate the solar energy absorption Tai of solar energy conversion components.

【技术实现步骤摘要】
测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法及系统
本专利技术涉及太阳能
，具体地，涉及一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法及系统，尤其是一种低成本高精度的测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法及系统。
技术介绍
我国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能产业发展具有非常光辉的前景。太阳能利用主要包括：光伏发电利用、光热发电利用、光热利用、光化学利用、光生物利用和光热光电综合利用等
针对太阳能利用方式的不同，需要对太阳能直接辐射，散射辐射和地面反射能量进行精确地测算来评估和优化太阳能转化系统的优化设计和优化运行。太阳辐照量的测量涉及到太阳日射光转换、响应时间、累积记录等因素。要达到较高精度的测量效果，需要采用高精度的辐射强度仪、积算仪和记录仪，基于这些分立仪器组成的系统，需要花费高昂的成本。而采用一些低成本的太阳辐射测量仪，测量精度又难以达到要求，对于一些地面跟踪式光伏电站和光热发电站这样的大规模系统应用的设计和运行优化，低成本高精度的辐照测量方法显得尤为重要。公开号为CN205483261U的专利文献公开了一种太阳辐射七要素测量仪，包括太阳直接辐射表，用于测量太阳直接辐射；太阳总辐射传感器一，用于测量太阳散射辐射；太阳总辐射传感器二，用于测量太阳总辐射；太阳总辐射传感器三，用于测量太阳反射辐射；太阳长波辐射传感器一，用于测量大气长波辐射；太阳长波辐射传感器二，用于测量地面长波辐射；以及光平衡传感器、平板、驱动装置和微机控制器。采用上述结构后，能够同时对太阳辐射七要素进行测量，能自动调整方位，对太阳实现全天候自动实时追踪，太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射，且操作简单，跟踪速度快，测量精度高，无需每天繁琐的调试。但是该方案成本太高且测量的数据有仅在传感器位置附近有效，如果要在大型地面太阳能系统中应用，需要多个系统密集部署。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法及系统。根据本专利技术的一个方面，提供的一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法，包括如下步骤：步骤1：采用多个太阳辐射测量仪分别以不同的角度采集太阳全局辐射GHI数据，建立全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型；步骤2：建立太阳辐射测量仪两两之间进行全局辐射GHI数据校正的误差模型；步骤3：将太阳辐射测量仪采集的太阳全局辐射GHI数据、全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型、误差模型进行数据融合，得到直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据；步骤4：根据直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据，测算太阳能转化部件的太阳能吸收量TAI。优选地，所述步骤1具体为：将n个太阳辐射测量仪进行编号，将编号记为i，i∈[1，2，3，...，n]，n≥2，记太阳辐射测量仪自身平面法向与水平面的夹角为θi，θi∈[0°，180°]，i∈[1，2，3，...，n]，记太阳方位角为φsun，太阳高度角为θsun，则第i号太阳辐射测量仪测量的全局辐射GHIi与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系表示为：GHIi＝DNI·α(θi，φsun，θsun)+DHI·β(θi，φsun，θsun)+GAI·γ(θi，φsun，θsun)+errori(θi)(1)其中，α(θi，φsun，θsun)，β(θi，φsun，θsun)，γ(θi，φsun，θsun)分别表示因夹角θi的存在导致的直接辐射DNI、散射辐射DHI、地面反射GAI在第i号太阳辐射测量仪上的转化系数，取值范围均在[0，1]；errori(θi)表示第i号太阳辐射测量仪的测量误差。优选地，当太阳辐射测量仪水平放置时，即θi＝90°时，α(θi，φsun，θsun)＝1β(θi，φsun，θsun)＝1γ(θi，φsun，θsun)＝1。优选地，所述步骤2具体为：将n个太阳辐射测量仪在同一个位置测得的全局辐射值进行两两校正，所述校正的误差模型为：Δerrorij＝GHIi(θi)-GHIj(θj)，θi＝θj，i，j∈[1，2，3，...，n]，θi，θj∈[0°，180°](2)其中，GHIi(θi)表示第i号太阳辐射测量仪在θi位置时测得的全局辐射值，GHIj(θj)表示第j号太阳辐射测量仪在θj位置时测得的全局辐射值；θi和θj分别表示第i号和第j号太阳辐射测量仪自身平面法向与水平面的夹角；Δerrorij表示第i号和第j号太阳辐射测量仪在同一位置，即θi＝θj时，测得的全局辐射值之间的差值。优选地，所述步骤3具体为：将全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型，即公式(1)，太阳辐射测量仪两两之间进行全局辐射GHI数据校正的误差模型，即公式(2)，以及各太阳辐射测量仪的角度θi和测得的全局辐射GHIi值进行数据融合，得到直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI的值。优选地，所述数据融合的方法采用如下任一种或任多种方法：-卡尔曼滤波-贝叶斯滤波-粒子滤波。优选地，所述步骤4具体为：根据计算的直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI值，采用如下公式计算太阳能转化部件的太阳能吸收量TAI：根据计算的直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI值，采用如下公式计算太阳能转化部件的太阳能吸收量TAI：其中，表示太阳能转化部件自身平面与水平面的夹角；分别表示因夹角导致的太阳能转化部件正面对直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI的转换效率，取值范围均在[0，1]；分别表示因夹角导致的太阳能转化部件反面对散射辐射DHI、地面反射GAI的转换效率，取值范围均在[0，1]；分别表示因夹角导致的太阳能转化部件正面对直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI的吸收比例，取值范围均在[0，1]；分别表示因夹角导致的太阳能转化部件反面对散射辐射DHI以及地面反射GAI的吸收比例，取值范围均在[0，1]。根据本专利技术的另有一个方面，提供一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的系统，包括如下模块：-太阳辐射测量仪：以不同的角度采集太阳全局辐射GHI数据；-数据采集单元：将多个太阳辐射测量仪采集的数据进行汇总处理后传输到中央处理单元；-中央处理单元：根据数据采集单元采集的数据，建立全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型；建立太阳辐射测量仪两两之间进行全局辐射GHI数据校正的误差模型；将太阳辐射测量仪采集的太阳全局辐射GHI数据、全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型、误差模型进行数据融合，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：采用多个太阳辐射测量仪分别以不同的角度采集太阳全局辐射GHI数据，建立全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型；/n步骤2：建立太阳辐射测量仪两两之间进行全局辐射GHI数据校正的误差模型；/n步骤3：将太阳辐射测量仪采集的太阳全局辐射GHI数据、全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型、误差模型进行数据融合，得到直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据；/n步骤4：根据直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据，测算太阳能转化部件的太阳能吸收量TAI。/n

【技术特征摘要】
1.一种测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采用多个太阳辐射测量仪分别以不同的角度采集太阳全局辐射GHI数据，建立全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型；
步骤2：建立太阳辐射测量仪两两之间进行全局辐射GHI数据校正的误差模型；
步骤3：将太阳辐射测量仪采集的太阳全局辐射GHI数据、全局辐射GHI与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系模型、误差模型进行数据融合，得到直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据；
步骤4：根据直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI数据，测算太阳能转化部件的太阳能吸收量TAI。


2.根据权利要求1所述的测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
将n个太阳辐射测量仪进行编号，将编号记为i，i∈[1,2,3,…,n]，n≥2，记太阳辐射测量仪自身平面法向与水平面的夹角为θi，θi∈[0°,180°]，i∈[1,2,3,…,n]，记太阳方位角为φsun，太阳高度角为θsun，则第i号太阳辐射测量仪测量的全局辐射GHIi与直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI之间的关系表示为：
GHIi＝DNI·α(θi,φsun,θsun)+DHI·β(θi,φsun,θsun)+GAI·γ(θi,φsun,θsun)+errori(θi)(1)
其中，α(θi,φsun,θsun)，β(θi,φsun,θsun)，γ(θi,φsun,θsun)分别表示因夹角θi的存在导致的直接辐射DNI、散射辐射DHI、地面反射GAI在第i号太阳辐射测量仪上的转化系数，取值范围均在[0,1]；errori(θi)表示第i号太阳辐射测量仪的测量误差。


3.根据权利要求2所述的测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法，其特征在于，当太阳辐射测量仪水平放置时，即θi＝90°时，
α(θi,φsun,θsun)＝1
β(θi,φsun,θsun)＝1
γ(θi,φsun,θsun)＝1。


4.根据权利要求2所述的测算太阳能转化部件太阳能吸收量的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
将n个太阳辐射测量仪在同一个位置测得的全局辐射值进行两两校正，所述校正的误差模型为：
Δerrorij＝GHIi(θi)-GHIj(θj)，
θi＝θj，
i,j∈[1,2,3,…,n]，
θi,θj∈[0°,180°](2)
其中，GHIi(θi)表示第i号太阳辐射测量仪在θi位置时测得的全局辐射值，GHIj(θj)表示第j号太阳辐射测量仪在θj...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宇栋，
申请(专利权)人：领鞅科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11