一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法，包括以下步骤：(1)根据多个光伏电池组件的发电情况，搭建发电量

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法


[0001]本专利技术属于太阳能
，尤其是涉及一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法。

技术介绍

[0002]太阳能是取之不尽、用之不竭的绿色环保能源。无论是太阳能热利用，还是光伏应用，在系统设计中，确定当地太阳辐照量是太阳能应用系统设计的基础。因此了解太阳辐照量的变化规律，对于合理开发太阳能资源有重要意义。
[0003]太阳辐照量测量是一个动态测量并累积的过程，测量系统的响应时间还与积算仪、记录仪有关。由于辐射强度计的时间常数一般已在5s左右，而实际入射到辐照面上的能量还受到云层等随机变化因素的影响，所以若不提高数据采集、处理的速度，太阳辐照变化过程的数据将丢失，最终影响辐照量测量的准确度。低成本高精度的太阳辐射吸收量计算方法显得尤为重要。
[0004]公开号为CN108763649A的中国专利文献公开了一种优化评估光伏组件电池片所接受辐照量的方法，根据光伏组件安装地近十年水平面总辐照量、水平面散射辐照量以及法向直接辐照量，计算典型日水平面直射辐照强度分布、水平面散射辐照强度分布、法向直射辐照强度分布；基于太阳与光伏组件位置关系，根据辐照模型及入射角修正模型计算光伏电池典型日接受到的直接辐照强度；根据散射辐照模型，计算理想典型日光伏组件入射角修正后的散射辐照强度，最终计算光伏组件年辐照量。但是，该方法用于测量光伏组件的年辐照量，并不能实时计算光伏电池组件的辐照量。
[0005]公开号为CN205483261U的中国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。但是该方案成本太高且测量的数据又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

[0006]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法，既可以降低系统成本，又可以获得高精度的辐照值。
[0007]一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法，包括以下步骤：
[0008](1)根据多个光伏电池组件的发电情况，搭建发电量
‑
最佳辐照强度模型，模型公式如下：
[0009][0010]其中，P为发电量；A为光伏组件的面积；PR(h)为光伏电池组件的系统效率；I
tmax
(h)为最佳辐照强度；η为组件效率；i为大于等于1的自然数；
[0011](2)根据步骤(1)的公式，得到每个光伏电池组件的最佳辐照强度，即为全局辐射，标记为GHI；
[0012](3)利用每个光伏电池组件的全局辐射GHI计算得到对应的直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI值；
[0013](4)根据直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI值，计算各个光伏组件的太阳辐射吸收量TAI。
[0014]本专利技术采用多个光伏电池组件，通过辐照
‑
发电模型计算出辐照量，再配合以基于模型的信息和数据融合方法进行智能化运算，既可以降低系统成本，又可以获得高精度的辐照值。
[0015]步骤(1)中，光伏电池组件的系统效率PR(h)的公式为：
[0016]PR(h)＝PR
rated
×
λ
low
(h)
×
λ
T
(h)
[0017]其中，PR
rated
为考虑失配损失、连接损失、遮蔽损失后的光伏系统额定效率；λ
low
(h)为低辐照条件对光伏系统发电效率影响系数；λ
T
(h)为辐照
‑
温度对光伏发电效率的影响系数。
[0018]低辐照条件对光伏系统发电效率影响系数λ
low
(h)的公式为：
[0019][0020]其中，I
tmax
(h)为最佳辐照强度；I1、I2分别为第一预设值和第二预设值，且I1<I2；当辐照强度小于或等于I1时，光伏系统不发电；当辐照强度大于或等于I2时，光伏系统按照额定效率发电；当辐照强度介于I1、I2之间时，光伏系统的发电效率较低。
[0021]光伏电池组件的额定功率是在标准测试条件(辐照度1000W/m2，组件温度25℃，空气质量AM1.5)下测定的，如果在运行时，光伏电池组件温度高于25℃，其输出功率将会下降。
[0022]辐照
‑
温度对光伏系统发电效率影响系数λ
T
(h)的公式如下：
[0023]λ
T
(h)＝1
‑
0.0045
×
(T
*
(h)
‑
25)
[0024]其中，T
*
(h)为光伏电池组件温度，T
*
(h)＝T
amb
+(dT
*
/dI)
×
I
tmax
，dT
*
/dI为光伏电池组件温度随辐照强度变化的梯度；T
amb
为环境温度；I
tmax
为最佳辐照强度。
[0025]步骤(3)的具体过程为：
[0026](3
‑
1)多个光伏电池组件中，1号光伏组件水平放置，计算得到的全局辐射标记为GHI1；n号光伏组件倾斜放置，其倾斜面法向与水平面成θ夹角，计算得到的全局辐射标记为GHIn；
[0027](3
‑
2)由于全局辐射GHI等于直接辐射DNI和散射辐射DHI以及地面反射GAI之和，则推算出1号光伏组件计算得到GHI1为：
[0028]GHI1＝DNI1+DHI1+GAI1+error1(θ1)
[0029]2号至n号光伏组件的倾斜面法向与水平面存在夹角θ
i
，i∈[2,n]，则GHIi表示为：
[0030]GHI2＝DNI2
·
α(θ2)+DHI2
·
β(θ2)+GAI2
·
γ(θ2)+error2(θ2)
[0031]…
[0032]GHIn＝DNIn
·
α(θ
n
)+DHIn
·
β(θ
n
)+GAI2
·
γ(θ
n
)+errorn(θ
n
)
[0033]其中，α(θ
i
)，β(θ
i
)，γ(θ
i
)为因夹角θ
i
的存在导致的D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高精度的太阳能辐射测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据多个光伏电池组件的发电情况，搭建发电量
‑
最佳辐照强度模型，模型公式如下：其中，P为发电量；A为光伏组件的面积；PR(h)为光伏电池组件的系统效率；I
tmax
(h)为最佳辐照强度；η为组件效率；i为大于等于1的自然数；(2)根据步骤(1)的公式，得到每个光伏电池组件的最佳辐照强度，即为全局辐射，标记为GHI；(3)利用每个光伏电池组件的全局辐射GHI计算得到对应的直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI值；(4)根据直接辐射DNI、散射辐射DHI以及地面反射GAI值，计算各个光伏组件的太阳辐射吸收量TAI。2.根据权利要求1所述的低成本高精度的太阳能辐射测量方法，其特征在于，步骤(1)中，光伏电池组件的系统效率PR(h)的公式为：PR(h)＝PR
rated
×
λ
low
(h)
×
λ
T
(h)其中，PR
rated
为考虑失配损失、连接损失、遮蔽损失后的光伏系统额定效率；λ
low
(h)为低辐照条件对光伏系统发电效率影响系数；λ
T
(h)为辐照
‑
温度对光伏发电效率的影响系数。3.根据权利要求2所述的低成本高精度的太阳能辐射测量方法，其特征在于，低辐照条件对光伏系统发电效率影响系数λ
low
(h)的公式为：其中，I
tmax
(h)为最佳辐照强度；I1、I2分别为第一预设值和第二预设值，且I1＜I2；当辐照强度小于或等于I1时，光伏系统不发电；当辐照强度大于或等于I2时，光伏系统按照额定效率发电；当辐照强度介于I1、I2之间时，光伏系统的发电效率较低。4.根据权利要求2所述的低成本高精度的太阳能辐射测量方法，其特征在于，辐照
‑
温度对光伏系统发电效率影响系数λ
T
(h)的公式如下：λ
T
(h)＝1
‑
0.0045
×
(T
*
(h)
‑
25)其中，T
*
(h)为光伏电池组件温度。5.根据权利要求4所述的低成本高精度的太阳能辐射测量方法，其特征在于，光伏电池组件温度T
*
(h)的公式如下：T
*
(h)＝T
amb
+(dT
*
/dI)
×
I
tmax
，其中，dT
*
/dI为光伏电池组件温度随辐照强度变化的梯度，T
amb
为环境温度；I
tmax
为最佳辐照强度。6.根据权利要求1所述的低成本高精度的太阳能辐射测量方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程为：
(3
‑
1)多个光伏电池组件中，1号光伏组件水平放置，计算得到的全局辐射标记为GHI1；n号光伏组件倾斜放置，其倾斜面法向与水平面成θ夹角，计算得到的全局辐射标记为GHIn；(3
‑
2)由于全局辐射GHI等于直接辐射DNI和...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宇栋，
申请(专利权)人：领鞅科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：