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光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋多因素綜合計(jì)算方法

文檔序號(hào):6626463閱讀:777來(lái)源:國(guó)知局
光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋多因素綜合計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋多因素綜合計(jì)算方法,依次包括以下步驟:(1)組件傾角初算,(2)陣列間距初算,(3)陣列間距優(yōu)化,(4)組件傾角優(yōu)化等四個(gè)步驟。本發(fā)明綜合考慮組件全年時(shí)間的陰影損耗、光伏發(fā)電單元直流電纜用量、直流電纜線損、光伏陣列占地面積,確定組件最佳傾角和陣列前后間距,并提出了一種以追求發(fā)電效益最大化的合理確定組件傾角和陣列間距的綜合計(jì)算方法。
【專利說(shuō)明】光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋多因素綜合計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏電站布置方法,具體地指一種光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋 多因素綜合計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大型地面光伏電站光伏組件安裝傾角及陣列南北向間距不但影響光伏電站的投 資效益,同時(shí)也會(huì)影響到光伏電站的發(fā)電量。為了提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益,充分利用光伏 陣列產(chǎn)生的電能,有必要對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng),尤其是大型地面光伏電站光伏組件的傾角設(shè)置 和陣列間距做創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0003] 現(xiàn)有光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定光伏組件最佳傾角時(shí),一般采用《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中 光伏陣列最佳傾角參考值或根據(jù)只考慮太陽(yáng)輻射量最大的理論計(jì)算公式計(jì)算,然后基于最 佳傾角,根據(jù)陣列間距理論計(jì)算公式計(jì)算出陣列最佳間距。部分優(yōu)化方法在常規(guī)方法的基 礎(chǔ)上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。有的方法采用當(dāng)?shù)鼐暥然虍?dāng)?shù)鼐暥燃由匣驕p去幾度,并使用計(jì)算機(jī)輔 助軟件修正后作為光伏組件安裝的傾角;有的方法考慮光照入射角影響、電池板不匹配損 耗、電池衰減損耗、組件遮擋損耗、溫度影響、電氣設(shè)備損耗、設(shè)備故障維護(hù)損耗等多種因素 確定組件傾角、陣列間距方案;有的方法考慮組件的風(fēng)負(fù)荷,通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)確定陣列系統(tǒng)的 最佳排布與傾角,以及支架結(jié)構(gòu),以達(dá)到系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠性。目前現(xiàn)有的光伏組件傾角和 陣列間距的計(jì)算方法如下,包括傾角計(jì)算和光伏組件陣列前后間距:
[0004] 1)組件傾角計(jì)算
[0005] 傾斜面上接受到的太陽(yáng)輻射包括直射輻射、散射輻射和地面反射輻射,即 [0006] I = Ib+Id+Is ⑴
[0007] 式中:Ib為直射福射量;Id為天空散射福射量;I g為地面反射福射量。
[0008] 設(shè)傾斜面與水平面的夾角,即光伏組件的傾角為α,太陽(yáng)光入射角Θ的計(jì)算公式 為:
[0009] cos Θ = (sin Φ cos a-cos Φ sin a cos y ) sin δ+
[0010] (cos Φ cos a+sin Φ sin a cos γ ) cos δ cos ω + (2)
[0011] sin a sin γ cos δ sin ω
[0012] 式中:Φ為當(dāng)?shù)鼐暥龋琘為傾斜面方位角,ω為時(shí)角,δ為赤緯角。
[0013] 太陽(yáng)在正午時(shí)ω為〇為,每一小時(shí)相差15°,上午為正,下午為負(fù),此處所指正午 是當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)為12點(diǎn)的時(shí)刻。
[0014] 赤諱角δ可由Copper公式計(jì)算:
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋多因素綜合計(jì)算方法,其特征在于依次包括以下 步驟: (1) 、組件傾角初算: 根據(jù)當(dāng)?shù)氐妮椪諗?shù)據(jù),采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)專用設(shè)計(jì)軟件PVSYST校核,得出不同 傾斜平面上平均年輻射量,基于輻射量最大為原則選定組件安裝傾角初值,得到的傾角作 為組件傾角的初值; (2) 、陣列間距初算:基于當(dāng)?shù)囟寥照嫣?yáng)時(shí)9 :00?15 :00時(shí)間光伏方陣前后排之 間應(yīng)無(wú)陰影遮擋的原則,采用國(guó)際通用的專業(yè)太陽(yáng)能發(fā)電專用軟件PVSYST計(jì)算光伏陣列 間距初值,得到的陣列間距作為陣列間距的初值; (3) 、陣列間距優(yōu)化:建立確定組件最佳傾角和陣列最佳間距的度電成本模型,以單位 電能靜態(tài)投資最小為目標(biāo),提出一種系統(tǒng)考慮陣列全年時(shí)間陰影損耗、陣列占地面積、直流 電纜線路損耗及直流電纜工程量多因素確定組件最佳傾角和陣列最佳間距的工程計(jì)算方 法: A =_C+Ca(d)_ 式中,A表示該光伏發(fā)電項(xiàng)目的單位電能靜態(tài)投資;P (d,α )表示組件前后排間距為d, 組件安裝傾角為α的條件下,該光伏電站不計(jì)陰影損失以及直流電纜線損的年發(fā)電量;C 表示陣列前后排間距為初值條件下該光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)成本;Ca(d)表示組件前后排間 距為d的條件下,該光伏發(fā)電項(xiàng)目電纜用量和光伏陣列占地面積增加所導(dǎo)致的成本增量; Π (d,α )表示直流匯流線路損耗率;ny(d,α )表示陰影損耗率; 在最佳傾角初值附近,組件傾角初值以度為單位變化對(duì)發(fā)電量的影響遠(yuǎn)小于陣列間距 初值以半米為單位變化對(duì)發(fā)電量的影響,為簡(jiǎn)化優(yōu)化過(guò)程的效率,提出以單位電能靜態(tài)投 資最小為目標(biāo),基于組件傾角初值優(yōu)先確定陣列最佳間距的簡(jiǎn)化度電成本模型,其中%為 組件傾角初值: Α =_c+ca(d)_ P(d,a0)ii^^(d7a〇M^nMa0)} ⑵ 通過(guò)分析陣列前后排間距與線路損耗、占地面積及建設(shè)成本的關(guān)系可知:在光伏陣列 前后排間距較小時(shí),隨著間距增加,由于發(fā)電量增加較快,單位電能靜態(tài)投資下降十分明 顯;在間距達(dá)到一定長(zhǎng)度后,發(fā)電量增量逐漸減小至極限,單位電能靜態(tài)投資隨著電纜用量 和線路損耗的增加緩慢增長(zhǎng);引入太陽(yáng)能專業(yè)計(jì)算軟件PVSYST計(jì)算,根據(jù)最小單位電能靜 態(tài)投資計(jì)算出最優(yōu)陣列間距d ; (4) 、組件傾角優(yōu)化:在步驟(3)最優(yōu)陣列間距D的基礎(chǔ)上考慮到一整年時(shí)間內(nèi)的陰影 遮擋損失隨著組件傾角的減少而減少,同時(shí)光伏組件接受的太陽(yáng)輻射量亦是隨傾角的減少 而降低,引入太陽(yáng)能專業(yè)計(jì)算軟件PVSYST,計(jì)算得到最優(yōu)組件傾角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏組件傾角和陣列間距交叉反饋多因素綜合計(jì)算方法,其特 征在于所述陣列間距為5m,所述組件傾角為30°至34°。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104281741SQ201410457821
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】趙鑫, 劉海波, 李德, 葉任時(shí), 蘇毅, 張濤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司
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