專利名稱：太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)及方法
太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測 系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，太陽能以其獨有的優(yōu)勢成為人們關(guān)注的焦點。豐富的太陽輻射能，是取 之不盡用之不竭、無污染、廉價的能源。太陽能發(fā)電分為太陽能直接光發(fā)電和太陽能間接光 發(fā)電。太陽能直接光發(fā)電主要是太陽能光伏發(fā)電，太陽能間接光發(fā)電主要是太陽能熱發(fā)電。 由于電能具有的巨大優(yōu)勢，太陽能光伏發(fā)電就成為一種主要的利用太陽能的方式。將光能 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓夥l(fā)電技術(shù)是項非常重要的技術(shù)。太陽能光伏發(fā)電能力主要受到溫度和光強(qiáng)的影響，由于太陽能電池板本身的特 性，其輸出特性具有強(qiáng)烈的非線性。在現(xiàn)有的業(yè)界研究中，重點關(guān)注的都是光伏電池的電 壓-電流曲線，功率_電壓曲線等，這些曲線往往通過仿真的方式獲得，這些曲線并不能實 時反映太陽能光伏電池發(fā)電的能力，無法指導(dǎo)用戶合理安排用電器使用時間，最大限度的 利用太陽能。太陽能光伏發(fā)電能力受到溫度和光強(qiáng)的制約，如果能夠預(yù)測得到太陽能光伏電池 一天之中發(fā)電功率隨時間的變化曲線(Ρ-t曲線)和累計發(fā)電量(光伏電池所發(fā)出的電 能)，那么用戶就能夠根據(jù)p-t曲線和發(fā)電量合理安排用電器使用時間，達(dá)到最大限度利用 太陽能電源和減小用電成本的目的，目前并無這樣的預(yù)測系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種能根據(jù)歷史溫度和光強(qiáng)獲取待測日多個時刻的功率和待 測日的總發(fā)電量的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)。此外，還有必要提供一種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法。本發(fā)明提供了一種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，包括溫度光強(qiáng)采集處理模 塊、預(yù)測處理模塊和輸出模塊；所述溫度光強(qiáng)采集處理模塊用于采集待測日以前的多日多 個時刻的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)并記錄為歷史數(shù)據(jù)；所述預(yù)測處理模塊與所述溫度光強(qiáng)采集處理 模塊相連，用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)，并計算待測日多個時刻 的功率，且計算待測日的總發(fā)電量；所述輸出模塊與所述預(yù)測處理模塊相連，用于輸出待測 日多個時刻的功率和總發(fā)電量。 優(yōu)選地，所述溫度光強(qiáng)采集處理模塊包括溫度傳感器模塊、光強(qiáng)傳感器模塊、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和寄存器模塊；所述溫度傳感器模塊用于采集待測日以前的多日多個時刻的溫 度；所述光強(qiáng)傳感器模塊用于采集待測日以前的多日多個時刻的光強(qiáng)；所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊與所述溫度傳感器模塊、所述光強(qiáng)傳感器模塊及所述寄存器模塊相連，用于將采集的溫 度和光強(qiáng)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換且將轉(zhuǎn)換后的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿黾拇嫫髂K存儲。優(yōu)選地，所述預(yù)測處理模塊包括時鐘模塊、預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊、功率獲取模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和發(fā)電量獲取模塊；所述時鐘模塊用于提供時間數(shù)據(jù)；所述預(yù)測溫度光強(qiáng) 獲取模塊與所述時鐘模塊和所述溫度光強(qiáng)采集處理模塊相連，用于根據(jù)所述溫度光強(qiáng)采集 處理模塊采集記錄的歷史數(shù)據(jù)，計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)；所述數(shù)據(jù)庫模塊中存 儲有功率與溫度、光強(qiáng)的映射表；所述功率獲取模塊與所述預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊、所述數(shù) 據(jù)庫模塊相連，用于根據(jù)待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)從所述數(shù)據(jù)庫模塊獲取待測日多個 時刻對應(yīng)的功率；所述發(fā)電量獲取模塊連接所述功率獲取模塊，用于根據(jù)獲取的待測日多 個時刻的功率計算得出待測日的總發(fā)電量。優(yōu)選地，所述的所述預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得出待測日多個時刻的 溫度光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)，按照以下公式計算待測日多個時刻的溫度、光強(qiáng)，7； =^*7；(1)+ 2*7；(2)+ 3*7；(3)Yi=^yf' +b^其中，Ti表示待測日i時刻溫度，Yi表示待測日i時刻光強(qiáng)，τ/η)表示待測日η天 前第i時刻的溫度，Y嚴(yán)表示待測日η天前第i時刻的光強(qiáng)，Bi和bi表示權(quán)重參數(shù)。優(yōu)選地，所述溫度光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)采用最小二乘法得出。優(yōu)選地，所述功率與溫度、光強(qiáng)的映射表采用離散方法獲取，將溫度和光強(qiáng)劃分為 多個區(qū)間，在溫度和光強(qiáng)各個區(qū)間內(nèi)通過測量得出太陽能光伏電池對應(yīng)的功率，將功率與 溫度光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系建立映射表。優(yōu)選地，所述發(fā)電量獲取模塊根據(jù)待測日多個時刻的功率采用分段求和的方法計 算總發(fā)電量將兩鄰近時刻的功率進(jìn)行平均，再與該兩鄰近時刻的時間間隔相乘獲取對應(yīng) 的發(fā)電量，將待測日所有相鄰兩時刻的功率采取相同處理，將所獲取的所有時段的發(fā)電量 累計，獲取待測日總發(fā)電量。優(yōu)選地，所述預(yù)測處理模塊還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述發(fā)電量獲取模 塊和所述輸出模塊相連，用于存儲預(yù)測所得的待測日多個時刻的功率和待測日總發(fā)電量并 傳輸至輸出模塊輸出。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括工作模式設(shè)置模塊，所述工作模式設(shè)置模塊與所述預(yù)測處理 模塊相連，用于設(shè)置工作狀態(tài)，包括設(shè)置季節(jié)、天氣狀況及工作時間段。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括查詢選擇模塊，所述查詢選擇模塊與所述溫度光強(qiáng)采集處理 模塊、預(yù)測處理模塊相連，用于供用戶查詢數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述輸出模塊相連，用于顯示數(shù) 據(jù)。一種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，包括如下步驟采集步驟，采集待測日以前的多日多個時刻的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)并記錄為歷史數(shù) 據(jù)；計算預(yù)測步驟，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)，并計算待測日 多個時刻的功率，且計算待測日的總發(fā)電量；輸出步驟，輸出待測日多個時刻的功率和總發(fā)電量。 優(yōu)選地，所述計算預(yù)測步驟中計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)包括如下步驟 根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日該時的溫度光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)，按照以下公式計算待測日多個時刻的 溫度光強(qiáng)值，
權(quán)利要求
1.一種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于包括溫度光強(qiáng)采集處理模 塊、預(yù)測處理模塊和輸出模塊；所述溫度光強(qiáng)采集處理模塊用于采集待測日以前的多日多 個時刻的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)并記錄為歷史數(shù)據(jù)；所述預(yù)測處理模塊與所述溫度光強(qiáng)采集處理 模塊相連，用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)，并計算待測日多個時刻 的功率，且計算待測日的總發(fā)電量；所述輸出模塊與所述預(yù)測處理模塊相連，用于輸出待測 日多個時刻的功率和總發(fā)電量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述溫度 光強(qiáng)采集處理模塊包括溫度傳感器模塊、光強(qiáng)傳感器模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和寄存器模塊； 所述溫度傳感器模塊用于采集待測日以前的多日多個時刻的溫度；所述光強(qiáng)傳感器模塊用 于采集待測日以前的多日多個時刻的光強(qiáng)；所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述溫度傳感器模塊、 所述光強(qiáng)傳感器模塊及所述寄存器模塊相連，用于將采集的溫度和光強(qiáng)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換且 將轉(zhuǎn)換后的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿黾拇嫫髂K存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)測 處理模塊包括時鐘模塊、預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊、功率獲取模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和發(fā)電量獲取 模塊；所述時鐘模塊用于提供時間數(shù)據(jù)；所述預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊與所述時鐘模塊和所 述溫度光強(qiáng)采集處理模塊相連，用于根據(jù)所述溫度光強(qiáng)采集處理模塊采集記錄的歷史數(shù) 據(jù)，計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)；所述數(shù)據(jù)庫模塊中存儲有功率與溫度、光強(qiáng)的映射 表；所述功率獲取模塊與所述預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊、所述數(shù)據(jù)庫模塊相連，用于根據(jù)待測 日多個時刻的溫度和光強(qiáng)從所述數(shù)據(jù)庫模塊獲取待測日多個時刻對應(yīng)的功率；所述發(fā)電量 獲取模塊連接所述功率獲取模塊，用于根據(jù)獲取的待測日多個時刻的功率計算得出待測日 的總發(fā)電量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述的所 述預(yù)測溫度光強(qiáng)獲取模塊根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得出待測日多個時刻的溫度光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)，按照以 下公式計算待測日多個時刻的溫度、光強(qiáng)，7； =。*7；(1)+02*7；(2)+巧*7；(3)其中，Ti表示待測日i時刻溫度，Y i表示待測日i時刻光強(qiáng)，Tiω表示待測日η天前 第i時刻的溫度，Y嚴(yán)表示待測日η天前第i時刻的光強(qiáng)，a,和h表示權(quán)重參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于所述溫度 光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)采用最小二乘法得出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在 于所述功率與溫度、光強(qiáng)的映射表采用離散方法獲取，將溫度和光強(qiáng)劃分為多個區(qū)間，在 溫度和光強(qiáng)各個區(qū)間內(nèi)通過測量得出太陽能光伏電池對應(yīng)的功率，將功率與溫度光強(qiáng)對應(yīng) 關(guān)系建立映射表。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在 于所述發(fā)電量獲取模塊根據(jù)待測日多個時刻的功率采用分段求和的方法計算總發(fā)電量 將兩鄰近時刻的功率進(jìn)行平均，再與該兩鄰近時刻的時間間隔相乘獲取對應(yīng)的發(fā)電量，將 待測日所有相鄰兩時刻的功率采取相同處理，將所獲取的所有時段的發(fā)電量累計，獲取待測日總發(fā)電量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在 于所述預(yù)測處理模塊還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述發(fā)電量獲取模塊和所述輸出 模塊相連，用于存儲預(yù)測所得的待測日多個時刻的功率和待測日總發(fā)電量并傳輸至輸出模 塊輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在 于進(jìn)一步包括工作模式設(shè)置模塊，所述工作模式設(shè)置模塊與所述預(yù)測處理模塊相連，用于 設(shè)置工作狀態(tài)，包括設(shè)置季節(jié)、天氣狀況及工作時間段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在 于進(jìn)一步包括查詢選擇模塊，所述查詢選擇模塊與所述溫度光強(qiáng)采集處理模塊、預(yù)測處理 模塊相連，用于供用戶查詢數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)，其特征在 于進(jìn)一步包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述輸出模塊相連，用于顯示數(shù)據(jù)。
12.—種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，包括如下步驟采集步驟，采集待測日以前的多日多個時刻的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)并記錄為歷史數(shù)據(jù)；計算預(yù)測步驟，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)，并計算待測日多個 時刻的功率，且計算待測日的總發(fā)電量；輸出步驟，輸出待測日多個時刻的功率和總發(fā)電量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，其特征在于，所述計 算預(yù)測步驟中計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)包括如下步驟根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日 該時的溫度光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)，按照以下公式計算待測日多個時刻的溫度光強(qiáng)，
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，其特征在于所述溫 度光強(qiáng)權(quán)重參數(shù)采用最小二乘法得出。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，其特征 在于，所述計算預(yù)測步驟中計算待測日多個時刻的功率包括如下步驟提供功率與溫度、光強(qiáng)的映射表；根據(jù)待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)從所述功率與溫度、光強(qiáng)的映射表獲取待測日多個 時刻對應(yīng)的功率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，其特征在于所述功 率與溫度、光強(qiáng)的映射表采用離散方法獲取，將溫度和光強(qiáng)劃分為多個區(qū)間，在溫度和光強(qiáng) 各個區(qū)間內(nèi)通過測量得出太陽能光伏電池對應(yīng)的功率，將功率與溫度光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系建立映 射表。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，其特征 在于，所述計算預(yù)測步驟中計算待測日的總發(fā)電量包括如下步驟根據(jù)待測日多個時刻的 功率采用分段求和的方法計算總發(fā)電量，將兩鄰近時刻的功率進(jìn)行平均，再與該兩鄰近時刻的時間間隔相乘獲取對應(yīng)的發(fā)電量，將待測日所有相鄰兩時刻的功率采取相同處理，將 所獲取的所有時段的發(fā)電量累計，獲取待測日總發(fā)電量。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測方法，其特征 在于，在采集步驟和計算預(yù)測步驟之間進(jìn)一步包括如下步驟工作模式設(shè)置步驟，根據(jù)需要設(shè)置工作模式，包括設(shè)置季節(jié)、天氣狀況及工作時間段。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測的方法，其特 征在于，在計算預(yù)測步驟之間和輸出步驟之間進(jìn)一步包括如下步驟查詢步驟，供用戶輸入查詢要求，根據(jù)用戶查詢需要輸出數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種太陽能光伏電池發(fā)電能力預(yù)測系統(tǒng)及方法，采集待測日以前的多日多個時刻的溫度和光強(qiáng)數(shù)據(jù)并記錄為歷史數(shù)據(jù)；根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計算待測日多個時刻的溫度和光強(qiáng)，并計算待測日多個時刻的功率，且計算待測日的總發(fā)電量。本發(fā)明實現(xiàn)了預(yù)測待測日多個時刻的功率和總發(fā)電量，用戶能夠合理地安排電器的使用時間，實現(xiàn)最大限度地利用太陽能能源和減少用電成本。
文檔編號G01R21/00GK102103164SQ20091018903
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者徐國卿, 李磊, 楊朋 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院