基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法。包括获取光伏项目所在地极冷月和极热月环境温度和太阳辐照数据；计算极低温所对应的太阳辐照度下光伏组件实际最低工作温度T

【技术实现步骤摘要】
基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法


[0001]本专利技术属于光伏发电
，具体涉及一种基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法。

技术介绍

[0002]光伏和风电装机以及发电占比将越来越高。目前光伏发电已经进入平价上网阶段，受到抢装潮的影响，组件等原材料的价格居高不下，光伏项目如若不能降本增效，势必将严重制约光伏项目开发。
[0003]光伏项目支架、桩和汇流电缆在整个项目投资中占比高达23%，优化并提高光伏组件串数能有效节约光伏项目用地面积，节省支架、桩和汇流电缆的工程量，降低汇流电缆的损耗，从而提高光伏电站的发电效益并降低光伏电站投资成本。目前光伏组件串数的计算方法广泛采用GB50797
‑
2012《光伏发电站设计规范》或IEC 62548
‑
2016《Photovoltaic (PV) arrays——Design requirements》中的计算公式，一般采用历史极低温和极高温计算光伏组件开路电压和最大功率点电压，进而确定光伏组件串数。上述方法存在一定的改进空间，没有充分考虑太阳辐照度对光伏组件实际工作温度、开路电压、工作电压等的影响，也没有充分考虑实际温度对电缆以及逆变器绝缘材料击穿电压的影响。GB32826
‑
2016《光伏发电系统建模导则》虽然考虑光照度对光伏组件实际温度的影响，但是并未考虑光照度对开路电压、工作电压的影响，也没有考虑实际温度对电缆以及逆变器绝缘材料击穿电压的影响。因此计算出来的光伏组件串数偏小，造成支架、桩、汇流电缆实际工程量偏多，从而增加了光伏项目的投资成本，不利于双碳目标的实现。

技术实现思路

[0004]针对现有光伏组串数计算方法没有充分考虑太阳辐照度对光伏组件实际工作温度、开路电压、工作电压的影响，也没有充分考虑实际温度对电缆和逆变器绝缘材料击穿电压的影响的根本缺陷，本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法，包括以下步骤：步骤1：获取光伏项目所在地极冷月和极热月环境温度和太阳辐照数据；步骤2：根据光伏组件实际工作温度、工作电压和开路电压与环境温度以及太阳辐照度之间的关系，计算极低温所对应的太阳辐照度下光伏组件实际最低工作温度T
low
、实际最低工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rl
、光伏组件实际开路电压V
oc r
和极高温所对应的太阳辐照度下光伏组件实际最高工作温度T
high
、实际最高工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rh
；步骤3：根据电缆和逆变器绝缘材料击穿电压和实际工作温度之间的关系，校正光伏组件实际最低工作温度下电缆和逆变器绝缘材料的击穿电压，结合逆变器控制结构及参
数，调整逆变器实际允许最大输入电压V
cmax
；步骤4：根据实际最低工作温度下光伏组件实际开路电压V
oc r
、逆变器实际允许最大输入电压V
cmax
，计算光伏组件串数的最大值；步骤5：根据实际最低工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rl
、实际最高工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rh
、逆变器最大电压V
mpptmax
和逆变器最小电压V
mpptmin
，计算光伏组件串数的取值范围；步骤6：结合步骤4和步骤5的计算结果，选取最大的偶数作为光伏组件串数的计算结果。
[0006]上述步骤2中，光伏组件实际最低工作温度T
low
、光伏组件实际最高工作温度T
high
由环境温度以及太阳辐照度决定，结合光伏项目所在地极冷月和极热月环境温度和太阳辐照度数据确定。
[0007]光伏组件实际最低工作温度T
low
、光伏组件实际最高工作温度T
high
由下列公式确定：；式中，T
r
为实际温度；T
H
为环境温度；h为热交换系数；η为光伏组件的光电转换效率；α为太阳辐照吸收系数，通常取值为0.9；G为光伏组件接收的太阳辐照度；v为风速；β与光伏组件倾角，和受风面积相关，通常取值为0.05~0.15之间。
[0008]因此光伏组件实际工作温度主要受到太阳辐照度的影响，环境风速对其影响较小。一般而言，太阳辐照度越高，光伏组件实际工作温度越高。
[0009]由于风速的影响较小，因此简化为；式中，K为计算常数，由硅材料构成的光伏方阵典型值为0.03℃*m2/W。
[0010]上述步骤2中，实际最低工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rl
、光伏组件实际开路电压V
oc r
和实际最高工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rh
通过光伏组件实际工作温度和太阳辐照度下的I
‑
V曲线确定。
[0011]光伏组件的I
‑
V曲线由下列公式确定： ；式中，I
sc
为光子在光伏电池中激发的电流，I
sc
与太阳辐照度成正比，且随着光伏组件实际工作温度的升高而略微增加；I
D0
为光伏电池在无光照时的饱和电流，当光伏组件材料及结构等确定时为定值；A为常数因子；K为玻尔兹曼常数，1.38
×
10
‑
23
J/K；T为光伏组件实际工作温度；q为电子的电荷，1.6
×
10
‑
19
C；R
s
为串联电阻，主要有光伏组件的体电阻、表面电阻、电极导体电阻、电极与硅表面间接触电阻组成；R
sh
为旁漏电阻，由硅片的边缘不清洁或体内的缺陷引起；I
L
为光伏组件输出电流；V
L
为光伏组件输出电压。
[0012]一般而言，串联电阻R
s
很小，R
sh
很大，因此在进行理论电路计算时通常近似成下列
表达式： ；；式中，k1和k2分别为太阳辐照度系数和温度系数，得到光伏组件输出电压与输出电流之间的I
‑
V特性，如下所示： ；式中，A为常数因子；K为玻尔兹曼常数；T为光伏组件实际工作温度；q为电子的电荷；I
sc
为光子在光伏电池中激发的电流；I
L
为光伏组件输出电流；I
D0
为光伏电池在无光照时的饱和电流；实际最低工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rl
、实际最高工作温度下光伏组件实际工作电压V
pm rh
分别通过上述公式计算，其中，T分别取光伏组件实际最低工作温度T
low
、光伏组件实际最高工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取光伏项目所在地极冷月和极热月环境温度和太阳辐照数据；步骤2：根据光伏组件实际工作温度、工作电压和开路电压与环境温度以及太阳辐照度之间的关系，计算极低温所对应的太阳辐照度下光伏组件实际最低工作温度T
low
、实际最低工作温度下光伏组件实际工作电压V
pmrl
、光伏组件实际开路电压V
ocr
和极高温所对应的太阳辐照度下光伏组件实际最高工作温度T
high
、实际最高工作温度下光伏组件实际工作电压V
pmrh
；步骤3：根据电缆和逆变器绝缘材料击穿电压和实际工作温度之间的关系，校正光伏组件实际最低工作温度下电缆和逆变器绝缘材料的击穿电压，结合逆变器控制结构及参数，调整逆变器实际允许最大输入电压V
cmax
；步骤4：根据实际最低工作温度下光伏组件实际开路电压V
ocr
、逆变器实际允许最大输入电压V
cmax
，计算光伏组件串数的最大值；步骤5：根据实际最低工作温度下光伏组件实际工作电压V
pmrl
、实际最高工作温度下光伏组件实际工作电压V
pmrh
、逆变器最大电压V
mpptmax
和逆变器最小电压V
mpptmin
，计算光伏组件串数的取值范围；步骤6：结合步骤4和步骤5的计算结果，选取最大的偶数作为光伏组件串数的计算结果。2.根据权利要求1所述的基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法，其特征在于：上述步骤2中，光伏组件实际最低工作温度T
low
、光伏组件实际最高工作温度T
high
由环境温度以及太阳辐照度决定，结合光伏项目所在地极冷月和极热月环境温度和太阳辐照度数据确定。3.根据权利要求2所述的基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的方法，其特征在于，光伏组件实际最低工作温度T
low
、光伏组件实际最高工作温度T
high
由下列公式确定：；式中，T
r
为实际温度；T
H
为环境温度；h为热交换系数；η为光伏组件的光电转换效率；α为太阳辐照吸收系数；G为光伏组件接收的太阳辐照度；v为风速；β与光伏组件倾角。4.根据权利要求1所述的基于环境温度和太阳辐照度校正光伏组件串数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，李胜，喻飞，叶任时，李成子，肖绪恩，鱼维娜，张发印，汪盛波，桂胜强，
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：