本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻射量的估算方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電系統(tǒng)中，受限于光伏組件生產(chǎn)成本高和轉(zhuǎn)換效率低的特點(diǎn)，系統(tǒng)的投資成本遠(yuǎn)高于常規(guī)的化石能源，大大限制了光伏發(fā)電系統(tǒng)的普及應(yīng)用。為了降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)效率，研究人員從光伏組件的材料、系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等角度進(jìn)行了廣泛的探索。一種將光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑有機(jī)結(jié)合在一起的建筑集成光伏(Building Integrated Photovoltaic，BIPV)系統(tǒng)受到了重點(diǎn)關(guān)注。BIPV系統(tǒng)不需要額外占用土地資源，并且同時(shí)利用組件的電氣屬性和材料屬性，從而能夠有效降低系統(tǒng)成本，縮短投資回收期，已成為城市大規(guī)模應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要研究和發(fā)展方向。BIPV系統(tǒng)中，發(fā)電量預(yù)測對于經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的評估具有至關(guān)重要的意義，是光伏系統(tǒng)前期投資決策的重要參考依據(jù)。而光伏系統(tǒng)的發(fā)電量與光伏陣列安裝地理位置以及光伏組件的安裝形式和安裝角度關(guān)系密切。因此，如何更加準(zhǔn)確地預(yù)估發(fā)電量也日益成為可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

目前，用于光伏系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測的、特別用于前期投資決策階段的方法主要有以下兩種：基于RETScreen、PVsyst等光伏設(shè)計(jì)軟件的模擬估算法；基于太陽總輻照數(shù)據(jù)、發(fā)電站坐標(biāo)、周圍環(huán)境和系統(tǒng)效率的物理方法。光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件模擬法，應(yīng)用到光伏板為平行列陣形分布的大型集中并網(wǎng)式發(fā)電站時(shí)，具有較準(zhǔn)確的參考價(jià)值，而在應(yīng)用到BIPV建系統(tǒng)時(shí)，因其考慮單一安裝角度因素就顯得不夠精確。隨著BIPV的出現(xiàn)，因其與建筑的結(jié)合方式復(fù)雜，分析各組件的斜面輻射量也變得越發(fā)復(fù)雜，僅用光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行系統(tǒng)斜面輻射量計(jì)算和BIPV系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測，已經(jīng)不滿足誤差要求。物理方法的特點(diǎn)是需要太陽能輻照預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)、發(fā)電站坐標(biāo)及其系統(tǒng)效率等數(shù)據(jù)。在前期投資決策階段，物理方法中太陽能輻照參數(shù)的獲取，一般采用通用的斜面總輻射量計(jì)算公式。因其含有多參數(shù)多級算式，當(dāng)用于含多安裝角度的BIPV系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算量大，過程繁瑣，誤差偏大。因此，通用的斜面總輻射量計(jì)算公式不適用計(jì)算BIPV系統(tǒng)的斜面總輻射量。

由此可見，上述兩種方法并不能夠滿足準(zhǔn)確估算BIPV系統(tǒng)斜面總輻射量，以達(dá)到BIPV系統(tǒng)發(fā)電量準(zhǔn)確預(yù)測的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)并不能夠滿足準(zhǔn)確估算BIPV系統(tǒng)斜面總輻射量，以達(dá)到BIPV系統(tǒng)發(fā)電量準(zhǔn)確預(yù)測的技術(shù)問題，提供一種建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻射量估算方法。

一種建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻射量的估算方法，包括：

獲取建筑集成光伏系統(tǒng)中各光伏陣列的不同安裝條件；

根據(jù)所述的不同安裝條件，利用氣象數(shù)據(jù)庫，得到所述不同安裝條件所對應(yīng)的各光伏陣列斜面輻照量；

根據(jù)所述的光伏陣列斜面輻照量，建立以所述光伏陣列的鋪設(shè)面積為自變量的分段連續(xù)函數(shù)；

根據(jù)牛頓萊布尼茨公式，對所述的分段連續(xù)函數(shù)進(jìn)行定積分；

根據(jù)所述的定積分公式，建立建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻照量的函數(shù)關(guān)系式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明根據(jù)不同的安裝條件分別獲得光伏陣列斜面輻照量，進(jìn)而建立分段函數(shù)，將不同安裝條件下的光伏陣列斜面輻照量計(jì)算參數(shù)，形象直觀的進(jìn)行分段、分類顯示，對應(yīng)關(guān)系明顯、一目了然。根據(jù)牛頓萊布尼茨公式，對所述的分段連續(xù)函數(shù)進(jìn)行定積分，進(jìn)而建立建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻照量的函數(shù)關(guān)系式，使得本估算方法具有較高的精確度。整個(gè)過程簡便、易操作，具有較好的工程實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻射量的估算方法的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附表、附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示為本發(fā)明一種建筑集成光伏系統(tǒng)斜面總輻射量的估算方法的工作流程圖，包括：

步驟S101，獲取所述BIPV系統(tǒng)中各光伏陣列的安裝條件，所述安裝條件包括所述BIPV系統(tǒng)所在位置的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)、所述BIPV系統(tǒng)中光伏組件和建筑物的結(jié)合形式、所述結(jié)合形式中光伏陣列的安裝角度；還包括所述結(jié)合形式中各光伏陣列鋪設(shè)面積。

所述BIPV系統(tǒng)所在位置的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)包括所述BIPV系統(tǒng)所在位置的經(jīng)度和緯度；

所述結(jié)合形式包括建筑屋頂光伏、建筑外墻光伏、建筑天窗光伏；

所述安裝角度包括安裝傾角和方位角；

所述建筑屋頂包括m個(gè)雙坡屋頂、n個(gè)單坡屋頂和t個(gè)平屋頂，其余建筑外墻、建筑天窗的光伏陣列斜面輻照量計(jì)算方式等同單坡屋頂；

所述m個(gè)雙坡屋頂?shù)墓夥嚵邪惭b方位角為和其中i＝1,2,…,m；所述n個(gè)單坡屋頂?shù)墓夥嚵邪惭b方位角為其中j＝1,2,…,n；所述t個(gè)平屋頂?shù)墓夥嚵邪惭b方位角為0度；

所述雙坡屋頂和單坡屋頂?shù)墓夥嚵醒匚菝嫫露绕戒?，所述安裝傾角為屋頂坡面角度；所述平屋頂?shù)墓夥嚵邪惭b傾角為最佳傾角；

步驟S102，根據(jù)所述BIPV系統(tǒng)中光伏陣列的安裝條件，利用氣象數(shù)據(jù)庫，優(yōu)選地采用Meteonorm數(shù)據(jù)庫，得到不同安裝條件所對應(yīng)光伏陣列鋪設(shè)面積上的組件斜面輻照量，見表1；

表1本發(fā)明所述BIPV系統(tǒng)斜面總輻照量計(jì)算參數(shù)表

步驟S103，建立不同安裝條件下光伏陣列斜面輻照量的分段連續(xù)函數(shù)H(s)；

步驟S104，根據(jù)牛頓萊布尼茨公式，對分段連續(xù)函數(shù)H(s)進(jìn)行定積分：

其中，

步驟S105，建立BIPV系統(tǒng)斜面總輻照量函數(shù)關(guān)系式，則有

所述E為某一時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)逐時(shí)直流發(fā)電量理想值；所述S為系統(tǒng)內(nèi)各光伏陣列總鋪設(shè)面積；所述H_A為系統(tǒng)斜面總輻照量，即為日峰值小時(shí)數(shù)或月峰值小時(shí)數(shù)或年峰值小時(shí)數(shù)。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。