一种用于光电热能量转化效应模拟的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于光电热能量转化效应模拟的方法及系统，属于光电能量转化技术领域。本发明专利技术方法包括：确定光伏电站的局地气候模式和基础数据；基于所述局地气候模式和基础数据，及光光电能量的转化关系和电能热耗散原理，建立光光电热能量局地和异地的能量转化模型；在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应。本发明专利技术通过能量转化模型能够有效模拟光伏电站光电热能量的转化效应，有利于评估我国大型光电基地产生的局地气候效应，对于我国风电可持续开发具有重要意义。具有重要意义。具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光电热能量转化效应模拟的方法及系统


[0001]本专利技术涉及光电能量转化
，并且更具体地，涉及一种用于光电热能量转化效应模拟的方法及系统。

技术介绍

[0002]光伏电站的大规模开发，将不可避免的改变地表环境和局地气候条件，如改变地表粗糙度、地表反照率等。目前已有研究表明，光伏电站建设之后，局地的气温、降水、风速都发生了一定变化。
[0003]然而，未来我国的大规模光伏基地是否能够显著影响局地气候，尚缺乏可靠的研究和检测结论。目前已有研究和检测结果，多基于光伏电站局地实际观测气象资料开展，数量较少，时间长度较短，且数据质量不佳。目前的已有研究和检测结果，不足以支撑我国未来大规模光伏基地的局地气候效应评估。
[0004]局地气候的数值模拟方法，是支撑光伏电站局地气候效应评估的另一条路径。目前已有学者基于局地气候模式模拟了几十年尺度的光伏电站基地局地气候效应(梁红,魏科,马骄.我国西北大规模太阳能与风能发电场建设产生的可能气候效应[J].气候与环境研究,2021,26(02):123
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141；Yan Li,etal.Climate model shows large
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scale wind and solar farms in the Saharaincrease rain and vegetation.Science,361(6406),1019
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1022.)。已有研究中，多基于局地气候模式如RegCM、WRF等构建了局地光伏电站模型，然后接入几十年的气候背景场数据进行降尺度模拟。其核心技术在于，通过增加修改局地地表粗糙度、地表反照率，实现了对光伏电站吸收太阳能、阻挡风速效应的模仿。
[0005]然而，以上模拟方式存在一定问题：以上模拟通过降低地表反照率的方式模拟了太阳能向电能的转化过程，然而，转化的电能全部变成了局地消耗热能，不能模拟电能输送到异地消纳转变成为热能的过程(该过程增加了异地的热能)。该问题将导致光伏电站本地的热能异常增加，不符合真实情况，影响了大型光伏基地的局地气候效应评估。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出了一种用于光电热能量转化效应模拟的方法，包括：
[0007]确定光伏电站的局地气候模式和基础数据；
[0008]基于所述局地气候模式和基础数据，及光光电能量的转化关系和电能热耗散原理，建立光光电热能量局地和异地的能量转化模型；
[0009]在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应。
[0010]可选的，在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应，包括：
[0011]在局地气候模式下，通过能量转化模型，模拟光伏电站粗糙度的增加，带来的风速衰减效应，和光伏电站光能向局地热能的转化；
[0012]在局地气候模式下，扣除光伏电站用于发电的光能后，模拟光伏电站光能向电能的转化；
[0013]在局地气候模式下，增加光伏电站异地消耗的热功率，模拟光伏电站电能向热能的转化。
[0014]可选的，在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应前，包括：
[0015]在局地气候模式下，划分光伏电站的空间边界和光伏电站异地消纳地区的空间边界，并将空间网格内的地表粗糙度修改为光伏电站的实际粗糙度。
[0016]可选的，在局地气候模式下，扣除光伏电站用于发电的光能后，模拟光伏电站光能向电能的转化，包括：
[0017]根据如下公式计算光伏电站光能转化为电能的转化量；
[0018][0019]其中，W
e
为光伏电站光能转化为电能的转化量，N为光伏电站光伏板数量，i＝1到N，P(w
i
)为光能同电能间的转化率，Δt为预设时间段，w
i
为光伏电站的太阳短波辐照度，e
PV
为光伏电站光伏板物理反照率，t
PV
为光伏电站光伏板的电能转化效率；
[0020]将所述光伏电站光能转化为电能的转化量从光伏电站的近地层光能中扣除，确定光伏电站近地面层剩余的总光能；
[0021]基于光伏电站光能转化为电能的转化量和光伏电站近地面层剩余的总光能，确定光伏电站空间边界网格的扣除比例系数，根据比例系数调整光伏电站空间边界网格的光速，模拟光伏电站光能向电能的转化；
[0022]所述比例系数的计算公式如下：
[0023][0024]其中，为比例系数；
[0025]M为光伏电站空间边界网格的数量，j＝1到M，w
j
为每个网格地表太阳的短波辐照度。
[0026]可选的，在局地气候模式下，增加光伏电站异地消耗的热功率，模拟光伏电站电能向热能的转化，包括：
[0027]向光伏电站异地消纳地区空间边界网格中每个网格增加的热功率，模拟光伏电站电能向热能的转化；所述空间边界网格中每个网格增加的热功率的计算公式如下：
[0028][0029]其中，Δq为每个网格增加的热功率，N为光伏电站光伏板数量， i＝1到N，w
i
为光伏电站的太阳短波辐照度，e
PV
为光伏电站光伏板物理反照率，t
PV
为光伏电站光伏板的电能转化效率，B为光伏电站空间边界网格的数量。
[0030]本专利技术还提出了一种用于光电热能量转化效应模拟的系统，包括：
[0031]初始单元，用于确定光伏电站的局地气候模式和基础数据；
[0032]模型搭建单元，用于基于所述局地气候模式和基础数据，及光光电能量的转化关系和电能热耗散原理，建立光光电热能量局地和异地的能量转化模型；
[0033]转化单元，用于在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应。
[0034]可选的，转化单元在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应，包括：
[0035]在局地气候模式下，通过能量转化模型，模拟光伏电站粗糙度的增加，带来的风速衰减效应，和光伏电站光能向局地热能的转化；
[0036]在局地气候模式下，扣除光伏电站用于发电的光能后，模拟光伏电站光能向电能的转化；
[0037]在局地气候模式下，增加光伏电站异地消耗的热功率，模拟光伏电站电能向热能的转化。
[0038]可选的，转化单元在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应前，还用于：
[0039]在局地气候模式下，划分光伏电站的空间边界和光伏电站异地消纳地区的空间边界，并将空间网格内的地表粗糙度修改为光伏电站的实际粗糙度。
[0040]可选的，在局地气候模式下，扣除光伏电站用于发电的光能后，模拟光伏电站光能向电能的转化，包括：
[0041]根据如下公式计算光伏电站光能转化为电能的转化量；
[0042][0043]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光电热能量转化效应模拟的方法，其特征在于，所述方法包括：确定光伏电站的局地气候模式和基础数据；基于所述局地气候模式和基础数据，及光光电能量的转化关系和电能热耗散原理，建立光光电热能量局地和异地的能量转化模型；在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应，包括：在局地气候模式下，通过能量转化模型，模拟光伏电站粗糙度的增加，带来的风速衰减效应，和光伏电站光能向局地热能的转化；在局地气候模式下，扣除光伏电站用于发电的光能后，模拟光伏电站光能向电能的转化；在局地气候模式下，增加光伏电站异地消耗的热功率，模拟光伏电站电能向热能的转化。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述局地气候模式下，通过能量转化模型模拟光伏电站光电热能量的转化效应前，包括：在局地气候模式下，划分光伏电站的空间边界和光伏电站异地消纳地区的空间边界，并将空间网格内的地表粗糙度修改为光伏电站的实际粗糙度。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在局地气候模式下，扣除光伏电站用于发电的光能后，模拟光伏电站光能向电能的转化，包括：根据如下公式计算光伏电站光能转化为电能的转化量；其中，W
e
为光伏电站光能转化为电能的转化量，N为光伏电站光伏板数量，i＝1到N，P(w
i
)为光能同电能间的转化率，Δt为预设时间段，w
i
为光伏电站的太阳短波辐照度，e
PV
为光伏电站光伏板物理反照率，t
PV
为光伏电站光伏板的电能转化效率；将所述光伏电站光能转化为电能的转化量从光伏电站的近地层光能中扣除，确定光伏电站近地面层剩余的总光能；基于光伏电站光能转化为电能的转化量和光伏电站近地面层剩余的总光能，确定光伏电站空间边界网格的扣除比例系数，根据比例系数调整光伏电站空间边界网格的光速，模拟光伏电站光能向电能的转化；所述比例系数的计算公式如下：其中，为比例系数；M为光伏电站空间边界网格的数量，j＝1到M，w
j
为每个网格地表太阳的短波辐照度。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在局地气候模式下，增加光伏电站异地消耗的热功率，模拟光伏电站电能向热能的转化，包括：向光伏电站异地消纳地区空间边界网格中每个网格增加的热功率，模拟光伏电站电能
向热能的转化；所述空间边界网格中每个网格增加的热功率的计算公式如下：其中，Δq为每个网格增加的热功率，N为光伏电站光伏板数量，i＝1到N，w
i
为光伏电站的太阳短波辐照度，e
PV
为光伏电站光伏板物理反照率，t
PV
为光伏电站光伏板的电能转化效率，B为光伏电站空间边界网格的数量。6.一种用于光电热能量转化效应模拟的系统，其特征在于，所述系统包括：初始单元，用于确定光伏电站的局地气候模式和基础数据；模型搭建单元，用于基于所述局地气候模式和基础数据，及光光电能量的转化关系和电能热耗散原理，建立光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宗朋，冯双磊，王勃，刘晓琳，王姝，靳双龙，胡菊，郭于阳，滑申冰，马振强，张艾虎，高京娜，王铮，车建峰，王钊，张菲，赵艳青，姜文玲，韩振永，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：