一種光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率計(jì)算方法，通過(guò)對(duì)光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電功率的計(jì)算；采集光伏電站需要分析效率的斷面的功率，實(shí)現(xiàn)了光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率的計(jì)算。本發(fā)明為光伏電站提供了科學(xué)決策的依據(jù)，首先分析了常規(guī)光伏電站的可采集數(shù)據(jù)；再分別根據(jù)經(jīng)典天球坐標(biāo)系統(tǒng)理論、太陽(yáng)輻射理論計(jì)算出光伏組件的理論發(fā)電量；最后經(jīng)過(guò)溫度修正后結(jié)合光伏電站實(shí)際發(fā)電功率計(jì)算出發(fā)電效率。
【專利說(shuō)明】一種光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于計(jì)算光伏電站的實(shí)時(shí)發(fā)電效率的方法，通過(guò)對(duì)光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電功率的計(jì)算；采集光伏電站需要分析效率的斷面的功率，實(shí)現(xiàn)了光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率的計(jì)算。該方法可用于光伏電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、管理；設(shè)備驗(yàn)證、選型；電站后評(píng)估。
【背景技術(shù)】
[0002]截至2013年2月底，我國(guó)總共披露光伏電站已完工的項(xiàng)目是4997麗，包含并網(wǎng)項(xiàng)目、離網(wǎng)項(xiàng)目及金太陽(yáng)屋頂項(xiàng)目。隨著國(guó)內(nèi)大量大型并網(wǎng)光伏電站相繼并網(wǎng)投產(chǎn)。但光伏電站類型不同；地域不同、氣候條件不同；光伏組件、逆變器、電氣主接線、中高壓電氣設(shè)備的選型不同。
[0003]而光伏電站的發(fā)電效率作為評(píng)價(jià)電站設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，目前國(guó)內(nèi)尚見(jiàn)有相關(guān)成熟手段評(píng)估。
[0004]光伏電站的發(fā)電效率的首要工作就是要實(shí)現(xiàn)光伏電站的實(shí)時(shí)發(fā)電量計(jì)算。而目前國(guó)內(nèi)對(duì)光伏電站的發(fā)電量的計(jì)算大部分采用RETScreen、PVSYST軟件計(jì)算。上述軟件尚未不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)發(fā)電功率計(jì)算，因此當(dāng)需要檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)工況下的電站發(fā)電量及該狀態(tài)下的電站效率，軟件目前亦尚不能實(shí)現(xiàn)。
[0005]本方法針對(duì)該問(wèn)題，通過(guò)以下步驟解決了上述問(wèn)題:
[0006]I)首先分析了常規(guī)光伏電站可采集的數(shù)據(jù)；
[0007]2)其次根據(jù)經(jīng)典天球坐標(biāo)系統(tǒng)理論計(jì)算了各時(shí)刻下的太陽(yáng)與光伏組件的位置關(guān)系參數(shù)；
[0008]3)再次根據(jù)太陽(yáng)輻照原理得出了固定傾角光伏組件的理論發(fā)電功率；
[0009]4)結(jié)合電站的地理經(jīng)度、組件實(shí)時(shí)工作溫度修正后，計(jì)算出該光伏電站的校正理論發(fā)電功率；
[0010]5)最后結(jié)合電站可采集的實(shí)時(shí)運(yùn)行發(fā)電功率計(jì)算電站各斷面的發(fā)電效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]目前國(guó)內(nèi)對(duì)光伏電站的效率一般采用經(jīng)驗(yàn)值，其電站的效率取值主要考慮由光伏陣列效率、逆變器效率、交流并網(wǎng)效率三部分組成。
[0012](I)光伏陣列效率Jl1:光伏陣列在1000W/m2太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下，實(shí)際的直流輸出功率與標(biāo)稱功率之比。光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過(guò)程中的損失包括:組件匹配損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽(yáng)輻射損失、溫度的影響以及直流線路損失等；
[0013](2)逆變器的轉(zhuǎn)換效率η2:逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比。包括逆變器轉(zhuǎn)換的損失、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)精度損失等；
[0014](3)交流并網(wǎng)效率η3:即從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率，其中最主要的是升壓變壓器的效率和交流電氣連接的線路損耗。
[0015]由于效率采用經(jīng)驗(yàn)值，而由于光伏電站的各類差異均根據(jù)設(shè)計(jì)、研究人員的經(jīng)驗(yàn)不同，進(jìn)行取值。因此，設(shè)計(jì)取值與光伏電站的實(shí)際發(fā)電效率將存在差異。同時(shí)考慮到電氣設(shè)備在不同工況下、不同發(fā)電負(fù)荷下，電氣設(shè)備的效率也隨著變化。而設(shè)計(jì)取值為定值，亦不能反映光伏電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行效率。因此需要提出一種能實(shí)際反映光伏電站運(yùn)行效率的方法，對(duì)后期的光伏電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行提供參考。
[0016]基于上述傳統(tǒng)方法的不同，本發(fā)明方法采用了如下技術(shù)方案:
[0017]一種光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率計(jì)算方法，本發(fā)明采用如下步驟:
[0018]I)光伏電站的可采集數(shù)據(jù)
[0019]采用數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)光伏電站的包括太陽(yáng)能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、升壓站及站用電電氣系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況；實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；其中，電站各斷面設(shè)置的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)包含:
[0020](I)氣象站
[0021]主要采集太陽(yáng)總輻射、散射輻射、直接輻射、溫度、濕度等數(shù)據(jù)；其數(shù)據(jù)作為監(jiān)測(cè)光伏電站能量輸入原始數(shù)據(jù)；其具有數(shù)據(jù)采樣頻率高，數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)。
[0022](2)匯流箱
[0023]主要采集光伏組串直流電流、匯流箱出口直流電流；其數(shù)據(jù)分別作為監(jiān)測(cè)光伏組串、匯流箱正常工作與否的作用；其數(shù)據(jù)精度低、僅做為監(jiān)測(cè)使用。
[0024](3)逆變器直流側(cè)
[0025]主要采集逆變器直流側(cè)電壓、直流側(cè)電流、直流功率；其數(shù)據(jù)作為監(jiān)測(cè)直流配電柜正常工作與否、監(jiān)控逆變器過(guò)載、為計(jì)算逆變器本體效率提供參考等作用；其數(shù)據(jù)用于逆變器本體的效能監(jiān)測(cè)。部分電站中，匯流箱出口直流電流、逆變器直流側(cè)電流只監(jiān)測(cè)后者。
[0026](4)逆變器交流側(cè)
[0027]主要采集逆變器交流電壓、交流電流、交流功率、頻率、日發(fā)電量(二次計(jì)算值)、累計(jì)發(fā)電量(二次計(jì)算值)；其結(jié)合數(shù)據(jù)3為計(jì)算逆變器本體效率提供參考作用。
[0028](5)集電線路開(kāi)關(guān)柜
[0029]主要采集交流電壓、交流電流、交流功率；其數(shù)據(jù)作為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等作用。
[0030](6)主變進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜
[0031]與數(shù)據(jù)5特點(diǎn)一致。
[0032](7)電站關(guān)口表
[0033]主要采集交流電壓、交流電流、交流功率；其數(shù)據(jù)作為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等作用。其為電力系統(tǒng)內(nèi)變電站的必要配置，為變電站的送出凈功率。
[0034]2)太陽(yáng)方位計(jì)算
[0035]按照球面天文學(xué)理論，與太陽(yáng)觀測(cè)相關(guān)的天球坐標(biāo)系主要為以下兩種:
[0036](I)赤道坐標(biāo)系
[0037]其基本圈是天球赤道，由地球的自轉(zhuǎn)軸確定的；在赤道坐標(biāo)系上，太陽(yáng)的位置就由兩個(gè)坐標(biāo)確定:
[0038]①太陽(yáng)赤緯δ:太陽(yáng)位置的連心線與天赤道面的夾角，即太陽(yáng)離赤道的角距；
[0039]②太陽(yáng)時(shí)角ω:子午圈與通過(guò)太陽(yáng)赤道副圈之間的夾角；
[0040](2)地平坐標(biāo)系
[0041]其基本圈為地平圈，即觀測(cè)者的真地平；太陽(yáng)的位置由兩個(gè)坐標(biāo)來(lái)確定:[0042]①太陽(yáng)高度角α:觀測(cè)點(diǎn)與太陽(yáng)的連線和地平面夾角；
[0043]②太陽(yáng)方位角Y:觀測(cè)者到太陽(yáng)的視線在地平面上的投影與南北方向的夾角；
[0044](3)赤道坐標(biāo)系與地平坐標(biāo)系的選擇
[0045]本方法在進(jìn)行太陽(yáng)位置計(jì)算時(shí)，采用地平坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，并借助赤道坐標(biāo)系來(lái)進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得即時(shí)的太陽(yáng)高度角和方位角；
[0046]故,太陽(yáng)的位置通過(guò)下列球面公式求出:
[0047]①太陽(yáng)赤緯δ:
【權(quán)利要求】
1.一種光伏電站實(shí)時(shí)發(fā)電效率計(jì)算方法，其特征是，采用如下步驟: 1)光伏電站的可采集數(shù)據(jù) 采用數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)光伏電站的包括太陽(yáng)能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、升壓站及站用電電氣系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；其中，電站各斷面設(shè)置的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)包含: (1)氣象站 采集太陽(yáng)總輻射、散射輻射、直接輻射、溫度、濕度數(shù)據(jù)；其數(shù)據(jù)作為監(jiān)測(cè)光伏電站能量輸入原始數(shù)據(jù)； (2)匯流箱 采集光伏組串直流電流、匯流箱出口直流電流；其數(shù)據(jù)分別作為監(jiān)測(cè)光伏組串、匯流箱正常工作與否的作用； (3)逆變器直流側(cè) 采集逆變器直流側(cè)電壓、直流側(cè)電流、直流功率；其數(shù)據(jù)作為監(jiān)測(cè)直流配電柜正常工作與否、監(jiān)控逆變器過(guò)載、為計(jì)算逆變器本體效率提供參考作用；其數(shù)據(jù)用于逆變器本體的效能監(jiān)測(cè)；部分電站中，匯流箱出口直流電流、逆變器直流側(cè)電流只監(jiān)測(cè)后者； (4)逆變器交流側(cè) 采集逆變器交流電壓、交流電流、交流功率、頻率、日發(fā)電量、累計(jì)發(fā)電量；其結(jié)合數(shù)據(jù)3為計(jì)算逆變器本體效率提供參考作用； (5)集電線路開(kāi)關(guān)柜 采集交流電壓、交流電流、交流功率；其數(shù)據(jù)作為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量的作用； (6)主變進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜 與數(shù)據(jù)5特點(diǎn)一致； (7)電站關(guān)口表 采集交流電壓、交流電流、交流功率；其數(shù)據(jù)作為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量的作用，其為電力系統(tǒng)內(nèi)變電站的必要配置，為變電站的送出凈功率； 2)太陽(yáng)方位計(jì)算 按照球面天文學(xué)理論，與太陽(yáng)觀測(cè)相關(guān)的天球坐標(biāo)系為以下兩種: (1)赤道坐標(biāo)系 其基本圈是天球赤道，由地球的自轉(zhuǎn)軸確定的；在赤道坐標(biāo)系上，太陽(yáng)的位置就由兩個(gè)坐標(biāo)確定: ①太陽(yáng)赤緯δ:太陽(yáng)位置的連心線與天赤道面的夾角，即太陽(yáng)離赤道的角距； ②太陽(yáng)時(shí)角ω:子午圈與通過(guò)太陽(yáng)赤道副圈之間的夾角； (2)地平坐標(biāo)系 其基本圈為地平圈，即觀測(cè)者的真地平；太陽(yáng)的位置由兩個(gè)坐標(biāo)來(lái)確定: ①太陽(yáng)高度角α:觀測(cè)點(diǎn)與太陽(yáng)的連線和地平面夾角； ②太陽(yáng)方位角Y:觀測(cè)者到太陽(yáng)的視線在地平面上的投影與南北方向的夾角； (3)赤道坐標(biāo)系與地平坐標(biāo)系的選擇 本方法在進(jìn)行太陽(yáng)位置計(jì)算時(shí)，采用地平坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，并借助赤道坐標(biāo)系來(lái)進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得即時(shí)的太陽(yáng)高度角和方位角；故，太陽(yáng)的位置通過(guò)下列球面公式求出:①太陽(yáng)赤諱δ:
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103942440SQ201410171255
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】陳祥 申請(qǐng)人:云南省電力設(shè)計(jì)院