一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型制造技术

本发明专利技术公开了一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型。它包括如下步骤，步骤一：估算典型条件下容配比变化情况下的发电小时数；步骤二：获取发电小时数随容配比变化曲线；步骤三：收集周边已建成光伏电站固定容配比下的实际运行发电小时数；步骤四：折算到本光伏电站后的固定容配比下的实际运行发电小时数；步骤五：比较步骤二与步骤四中相同容配比下的发电小时数，分析边界条件；当边界条件相同，用折算后固定容配比下发电小时数替代模拟估算值，并修正容配比

【技术实现步骤摘要】
一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型


[0001]本专利技术涉及光伏系统的优化设计领域，更具体地说它是一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型。

技术介绍

[0002]近年来，光伏产业通过超装光伏组件，即加大容配比来降低光伏电站的度电成本，提高项目的发电量及项目的投资收益。提高容配比主要是为了提高逆变器和箱式变压器等设备的利用率，降低光伏电站中逆变器、箱式变压器的工程造价。但是过高的容配比可能会带来较大的发电量损失和很多不可预见的技术质量问题。因此，比选出最优容配比就显得尤为重要；目前已有规范和文献分区域或分类型选择典型地点进行讨论并推荐最优容配比，但在具体项目设计时仅能参照，仍需根据具体项目进行具体的容配比比选工作。在容配比比选过程中，首先需要研究不同容配比的情况下发电小时数的变化规律。目前在容配比变化后，光伏电站的发电小时数均是采用PVsyst等软件进行模拟估算，并以此确定最终的发电小时数。容配比比选过程一般是按照由低到高按照0.1的精度进行多点估算。目前软件的应用需要进行较为复杂的建模。因此，在容配比比选过程中难以避免地需要进行多次建模估算；另外，软件估算的数据源主要是使用SolarGIS、Meteonorm和NASA等中尺度数据，误差较大。随着实际运行的光伏电站越来越多，且有一定超配比例的光伏电站投入运行时间超过一年。作为容配比比选的设计单位，可收集到大量的运行数据。充分利用运行数据可以大幅增加容配比变化情况下发电小时数估算的准确性，但同时也让容配比比选过程中发电小时数的估算更为复杂、耗时；因此，开发一种能够提高发电小时数估算的效率和准确性的估算模型很有必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了提供一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型，能够提高发电小时数估算的效率和准确性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：估算典型条件下容配比变化情况下的发电小时数；步骤二：获取发电小时数随容配比变化曲线；步骤三：收集周边已建成光伏电站固定容配比下的实际运行发电小时数；步骤四：折算到本光伏电站后的固定容配比下的实际运行发电小时数；步骤五：比较步骤二与步骤四中相同容配比下的发电小时数，分析边界条件；当边界条件不同，则考虑边界条件的差异，跳转至步骤四中修正折算；如此循环，直到边界条件相同；
当边界条件相同，用折算后固定容配比下发电小时数替代模拟估算值，并修正容配比
‑
发电小时数的变化曲线；步骤六：得出修正后的基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型。
[0005]在上述技术方案中，在步骤一中，典型条件包括不同太阳能资源区、不同运行方式、特定的逆变器、不同组件类型等；光伏电站首年发电小时数的计算公式为： (1)式(1)中，h为光伏电站首年发电小时数，H为场区理论发电小时数，PR为系统能效比，为光伏组件首年的衰减率；系统能效比指光伏发电系统上网电量与理论发电量的比值，用于衡量光伏发电系统发电效率；单面组件系统能效比应按下式计算：
ꢀꢀꢀ
(2)式(2)中：PR 为系统效能比；n为光伏发电系统效能评价周期小时数；为评价周期内光伏发电系统上网电量，单位为千瓦时（kWh），i=1,2，
…
，n；为评价周期内光伏组件阵列面正面上的太阳总辐照量，单位为千瓦时每平米（kWh/m
²
），i=1,2，
…
，n；为光伏发电系统安装容量，单位为千峰瓦（kWp）；为标准条件下太阳辐照强度（常数=1kW/
㎡
）；影响系统效能比PR的因素较多，主要分为自然因素（温度、其他散射和反射等）、关键产品和设备因素、直流损耗、交流损耗、设备故障和人为因素（阴影遮挡、灰尘遮挡）等。
[0006]在上述技术方案中，在步骤二中，经研究在不超配的情况下，发电小时数与容配比呈现指数变化，并可大致分为两段：
①
在容配比较低时，直流输入功率低，转换效率低，损失大，曲线上升，斜率较大；
②
在容配比增大到一定程度后继续增加时，曲线平缓，斜率几乎为零，发电小时数接近最大值。在超配的情况下，衡量电站发电能力的指标PR值与容配比的变化成反比，即发电小时数与容配比的变化成反比（如图3所示）；容配比与发电小时数的变化关系可的数学表达为：
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(3)式(3)中，h为光伏电站首年发电小时数，R为容配比，b1、b2、b3为回归系数，c1、c2、c3为回归系数，其中c1＜0；光伏电站容配比是光伏系统的安装容量与额定容量之比；容配比应按下式进行计算：
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式(4)中：R 为容配比；为光伏发电系统安装容量，单位为峰瓦（Wp）；为光伏发电系统额定容量，单位为瓦（W）。
[0007]在上述技术方案中，在步骤三中，首先提取拟开发光伏场区及已建成光伏电站处的SolaGIS等中尺度代表年水平面总辐射的数据；然后分析相关性关系；当相关性系数≤0.8时，则认为该已建成光伏电站与拟开发光伏场区相关性较差，不具备参考价值；当相关性系数＞0.8时，即可采用相关性函数将实际运行的发电小时数折算到光伏场区，折算方法如下：
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(5)式(5)中：H
’
为拟建光伏场区修正后的理论发电小时数；h
n
为收集的周边已建光伏电站第n年的实际运行小时数；PR为系统能效比，为光伏组件第i年的衰减率；a、b为相关性参数，由两处场址代表年水平面总辐射求得，其相关性系数必须大于0.8。
[0008]在上述技术方案中，在步骤四中，通过比较拟建光伏场区和周边运行场区中影响系统能效比的因素，并对系统能效比进行修正；场区修正后的能效比如下式求得：
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(6)式(6)中：为修正后的系统能效比，为各项影响系统容配比因素的损失比；n为光伏发电系统效能评价周期小时数；求得场区修正后的系统能效比后，即可根据步骤一中的公式求得修正后的光伏电站首年发电小时数h
’
。
[0009]在上述技术方案中，在步骤五中，边界条件应考虑以下因素：包括光伏组件单双面、支架运行方式、水面光伏和地面光伏的变化、实际衰减率超过预期、人为因素如设计不当等、设备超过阈值失效、雨雪天气与水平年存在较大变化以及其他非常规因素等。
[0010]本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术进行比选特别是输入条件变化时，仅需一次建模即可得到光伏电站发电小时数估算模型，不用多次建模，提高了容配比比选的效率，节省了大量的时间；(2)本专利技术总结出了基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算曲线模型，为后续的研究、比选提供了理论依据，且方便校核单次建模结果的准确性；(3)本专利技术代入了周边实际运行数据，充分利用了现有的数据资源，并且可以较大幅度地提高发电小时数估算的准确性。
附图说明
[0011]图1是本专利技术基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型的实施流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：估算典型条件下容配比变化情况下的发电小时数；步骤二：获取发电小时数随容配比变化曲线；步骤三：收集周边已建成光伏电站固定容配比下的实际运行发电小时数；步骤四：折算到本光伏电站后的固定容配比下的实际运行发电小时数；步骤五：比较步骤二与步骤四中相同容配比下的发电小时数，分析边界条件；当边界条件不同，则考虑边界条件的差异，跳转至步骤四中修正折算；如此循环，直到边界条件相同；当边界条件相同，用折算后固定容配比下发电小时数替代模拟估算值，并修正容配比
‑
发电小时数的变化曲线；步骤六：得出修正后的基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型。2.根据权利要求1所述的基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型，其特征在于：在步骤一中，典型条件包括不同太阳能资源区、不同运行方式、特定的逆变器、不同组件类型；光伏电站首年发电小时数的计算公式为：
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(1)式(1)中，h为光伏电站首年发电小时数，H为场区理论发电小时数，PR为系统能效比，为光伏组件首年的衰减率；系统能效比指光伏发电系统上网电量与理论发电量的比值，用于衡量光伏发电系统发电效率；单面组件系统能效比按下式计算：
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(2)式(2)中：PR为系统效能比；n为光伏发电系统效能评价周期小时数；为评价周期内光伏发电系统上网电量，单位为千瓦时，i=1,2，
…
，n；为评价周期内光伏组件阵列面正面上的太阳总辐照量，单位为千瓦时每平米，i=1,2，
…
，n；为光伏发电系统安装容量，单位为千峰瓦；为标准条件下太阳辐照强度。3.根据权利要求2所述的基于容配比比选的光伏电站发电小时数估算模型，其特征在于：在步骤二中，在不超配的情况下，发电小时数与容配比呈现指数变化，并分为两段：
①
在容配比较低时，直流输入功率低，转换效率低，损失大，曲线上升，斜率较大；
②
在容配比增大到一定程度后继续增加时，曲线平缓，斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡超，刘海波，何杰，刘凯，邓超，张铭，刘韶平，洪畅，彭勇，龚若岚，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：