一种波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法技术

一种波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法，包括将多块光伏组件呈角度θ波形布置，最优布置角度θ的计算步骤如下：第一步：构建环境影响因素数据库，第二步，构建计算模型；第三步，迭代计算；第四步，输出最优布置角度解θ。利用本发明专利技术，可降低光污染；防止聚光聚热；改善通风防火；提高自然清洗效率；增加经济性效益；提高装机容量：根据波形组件布置的角度不同，增加装机容量的量不同，提高太阳辐射利用率。射利用率。射利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法


[0001]本专利技术涉及一种光伏组件，具体涉及一种波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法。

技术介绍

[0002]BIPV&BAPV光伏技术是将光伏组件平铺于建筑表面或者附着于建筑表面材料之上，但有诸多不足之处：1、光伏组件与建筑表面缺乏散热间隙，容易发生蓄热现象，从而导致高温降低发电效率；2、平铺组件无雨水自流坡度，容易藏污纳垢，影响组件发电效率；3、未充分利用有限的建筑表面增大光伏装机容量等。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能针对不同自然环境选择度电成本最低的波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法，包括将多块光伏组件呈角度θ波形布置，最优布置角度θ的计算步骤如下：
[0005]第一步：构建环境影响因素数据库；
[0006](1)构建直射比影响系数η的数据库，通过试验及计算不同角度θ和不同辐射直射比光伏组件发电量的变化，构建布置角度θ、直射比和直射比影响系数η的数据库为模型函数调用；(2)计算及试验不同降雨量下和不同角度θ下光伏组件的清洁度的变化，构建布置角度θ、降雨频次与清洁度发电量影响系数ζ的数据库；(3)计算及试验不同角度θ下气穴大小变化对散热效率的影响，构建角度θ与散热效率发电量系数关系的数据库；(4)计算及试验不同角度θ和不同风压对光伏组件的支架用钢量的影响，构建角度θ与用钢量影响系数λ的数据库。
[0007]第二步，构建计算模型；
[0008]Y
kn
＝ηζεY
0n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009]式中：Ykn——为光伏系统θ＝k
°
时第n年的年上网电量，kWh；
[0010]Y0n——为光伏系统θ＝0
°
时第n年的年上网电量，kWh；
[0011]η——直射比影响系数，％；
[0012]ζ——清洁度影响系数，％；
[0013]ε——散热效率影响系数，％。
[0014]I
k
＝λI0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]式中：λ——风压对光伏支架用钢量影响系数，％；
[0016]I
k
——为光伏系统θ＝k
°
时投资金额，元；
[0017]I0——为光伏系统θ＝0
°
时投资金额，元。
[0018]综合太阳辐射直射比、风压、降雨量、气温因素，寻求项目地较优波形角度θ布置，
使光伏电站建设度电成本最低，实现经济效益最大化。
[0019][0020]式中：i——为折现率，％；
[0021]n——为系统运行年数(n＝1,2,...)，年；
[0022]N——为光伏发电系统评价周期，年；
[0023]I
t
——为项目增值税抵扣，元；
[0024]V
R
——为光伏系统残值，元；
[0025]M
n
——为第n年运营成本；
[0026]Y
kn
——为第n年上网电量，kWh。
[0027]第三步，迭代计算；
[0028]根据项目实际情况，设定初始条件及布置角度θ迭代步长，根据项目边界条件计算公式(1)、(2)计算，将(1)和(2)的计算结果和相关边界条件代入公式(3)，以度电成本较低为计算结果导向进行迭代计算；
[0029]第四步，输出最优布置角度解θ；对不同布置角度θ进行计算，将计算结果对比判断，输出θLCOE最小值。
[0030]本专利技术具有以下积极效果：
[0031](1)降低光污染：本专利技术将附着于建筑表面的光伏组件由统一平面布置变为呈波形布置。使太阳光由镜面反射变为漫反射，降低光反射强度，降低城市光污染；
[0032](2)防止聚光聚热：本专利技术将太阳光反射发散，降低太阳光聚光聚热效应，防止聚光聚热对周围环境的干扰及破坏；
[0033](3)改善通风防火：本专利技术将附着于建筑表面的光伏组件布置为波形，波形布置形成的空气气穴加速空气在不同气体压力流动，提高组件表面及组件与建筑之间的散热效率，降低火灾风险；
[0034](4)提高自然清洗效率：建筑光伏存在清洗困难、清洗风险高、清洗成本高，本专利技术通过组件波形布置改善自然雨水、露珠和风等对光伏组件冲刷，提高光伏组件的清洁度。改善建筑光伏组件清洗问题；
[0035](5)增加经济性效益：新型布置成本上不增加多余费用，改善通风散热节省防火成本，减少组件清洁运行成本，提升系统发电效率，增加经济效益。
[0036](6)提高装机容量：根据波形组件布置的角度不同，增加装机容量的量不同，提高太阳辐射利用率。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0039]参照附图1，本实施例将多块常规的光伏组件呈角度θ布置为波形，可根据项目地的气候环境因素(太阳辐射直射比、风压、降雨频次等)，迭代计算算出度电成本最低的较优
布置角度θ。
[0040]在装置光伏组件时，将光伏支架预制成设计角度为θ的支架，光伏组件直接安装在支架上。
[0041]其中，最优化的布置角度θ的计算方法包括以下步骤：
[0042]第一步，构建环境影响因素数据库
[0043](1)构建直射比影响系数η的数据库，通过试验及计算不同倾角θ和不同辐射直射比光伏组件发电量的变化，构建布置角度θ、直射比和直射比影响系数η的数据库，为模型函数调用。
[0044]表1直射比发电量影响系数η单位：％
[0045][0046][0047]其中，直射比含义为公式为一段时间内单位面积水平面上接收的直接辐射与一段时间内单位面积水平面上接收的总辐射量的比值。
[0048](2)计算及试验不同降雨量下和不同角度θ下光伏组件的清洁度的变化，构建布置角度θ、降雨频次与清洁度发电量影响系数ζ的数据库。
[0049]表2清洁度发电量影响系数ζ单位：％
[0050][0051]其中降雨频次，降雨量为小雨以上算一次，12小时内降雨量0.1～4.9毫米或24小时内降雨量0.1～9.9毫米之间为小雨。
[0052](3)计算及试验不同角度θ下气穴大小变化对散热效率的影响，构建角度θ与散热效率发电量系数关系的数据库。组件散热效率影响组件温度高低，组件发电效率受温度影响，温度越高发电效率越低。
[0053]表3散热效率发电量影响系数ε单位：％
[0054][0055](4)计算及试验不同角度θ和不同风压对光伏组件的支架用钢量的影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波形布置的光伏组件及其最优布置角度的计算方法，包括将多块光伏组件呈角度θ波形布置，其特征在于，最优布置角度θ的计算步骤如下：第一步：构建环境影响因素数据库，(1)构建直射比影响系数η的数据库，通过试验及计算不同倾角θ和不同辐射直射比光伏组件发电量的变化，构建布置角度θ、直射比和直射比影响系数η的数据库，为模型函数调用；(2)计算及试验不同降雨量下和不同角度θ下光伏组件的清洁度的变化，构建布置角度θ、降雨频次与清洁度发电量影响系数ζ的数据库；(3)计算及试验不同角度θ下气穴大小变化对散热效率的影响，构建角度θ与散热效率发电量系数关系的数据库；(4)计算及试验不同角度θ和不同风压对光伏组件的支架用钢量的影响，构建角度θ与用钢量影响系数λ的数据库；第二步，构建计算模型；Y
kn
＝ηζεY
0n
ꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：Ykn——为光伏系统θ＝k
°
时第n年的年上网电量，kWh；Y0n——为光伏系统θ＝0
°
时第n年的年上网电量，kWh；η——直射比影响系数，％；ζ——清洁度影响系数，％；ε——散热效率影响系数，％。I
k

【专利技术属性】
技术研发人员：唐远程，孙志云，谢彬，卢小龙，陈贺伟，韦启珍，徐梦雪，李俊宇，
申请(专利权)人：中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：