本發(fā)明涉及一種考慮光伏板覆雪的光功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，屬于光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)。

背景技術(shù)：

1、為了進(jìn)一步推進(jìn)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，近年來(lái)光伏發(fā)電勢(shì)頭迅猛，裝機(jī)容量快速增加。然而，由于光伏電站位于野外，常年暴露在雨雪冰凍、雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等各類(lèi)災(zāi)害性天氣之下，其正常運(yùn)行受到極大的挑戰(zhàn)，尤其是每年冬春季節(jié)的結(jié)冰覆雪會(huì)嚴(yán)重影響光伏電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。冰雪附著積聚在光伏面板上，很大程度阻礙了光伏面板接收太陽(yáng)輻射，導(dǎo)致光伏組件的發(fā)電效率和發(fā)電量都顯著降低，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的供電保障業(yè)務(wù)。另一方面，因光伏面板覆雪導(dǎo)致的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)誤差顯著增大，光伏出力水平無(wú)法得到準(zhǔn)確預(yù)估，給新能源多能并網(wǎng)消納和電力調(diào)度帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

2、目前，光伏組件在積雪覆蓋情況下的發(fā)電功率預(yù)測(cè)還未受到足夠的關(guān)注和深入研究。盡管已有的少量研究從宏觀角度分析了積雪對(duì)光伏發(fā)電效率的影響，但這些研究往往需要大量的數(shù)據(jù)，且沒(méi)有充分考慮積雪融化過(guò)程，這限制了它們?cè)诠夥娬救斯こ慕?jīng)濟(jì)性分析以及電力部門(mén)對(duì)新能源發(fā)電進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和精確調(diào)度方面的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提供考慮光伏板覆雪的光功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，其通過(guò)深入分析積雪條件下影響光伏發(fā)電功率的關(guān)鍵因素和參數(shù)，建立了影響因素與光伏板發(fā)電功率之間的數(shù)學(xué)模型，該方法特別考慮了光伏面板上的積雪影響。這種方法對(duì)于提高光伏電站的運(yùn)營(yíng)效率和電力系統(tǒng)的調(diào)度精度具有重要意義。

2、為實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取如下的技術(shù)方案：

3、一種考慮光伏板覆雪的光功率預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

4、步驟一、確定造成覆雪條件下光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失的影響因素，并建立各影響因素與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型；

5、步驟二、基于各影響因素與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型建立覆雪條件下的光伏發(fā)電功率的預(yù)測(cè)模型；

6、步驟三、基于所構(gòu)建的光伏發(fā)電功率的預(yù)測(cè)模型，對(duì)覆雪條件下的光伏電池板的光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。

7、優(yōu)選地，步驟一中，所確定的影響因素包括：光伏電池板表面的積雪厚度；入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射；光伏電池板所在環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向。

8、優(yōu)選地，光伏電池板表面的積雪厚度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型表示為：

9、；

10、入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型表示為：

11、；

12、光伏電池板所在環(huán)境的溫度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型表示為：

13、；

14、光伏電池板所在環(huán)境的濕度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型表示為：

15、；

16、光伏電池板所在環(huán)境的風(fēng)速、風(fēng)向與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型表示為：

17、；

18、；

19、上式中：為光伏電池板所在位置的地面積雪厚度，θ為光伏電池板的傾角；表示入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射；為光伏電池板所在環(huán)境的溫度；為臨界溫度；為光伏電池板所在環(huán)境的濕度；為臨界濕度；表示光伏電池板所在環(huán)境的風(fēng)速；表示風(fēng)速與光伏電池板垂直方向之間的夾角。

20、優(yōu)選地，步驟二所構(gòu)建的光伏發(fā)電功率的預(yù)測(cè)模型如下：

21、=)

22、;

23、式中：表示清潔光伏板發(fā)電功率；a為光伏電池板的面積，為光伏電池板所在位置的地面積雪厚度，θ為光伏電池板的傾角；為光伏板面積雪覆蓋與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；表示入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射；為入射太陽(yáng)輻射與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；為光伏電池板所在環(huán)境的溫度；為臨界溫度；為光伏電池板所在環(huán)境的溫度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；為光伏電池板所在環(huán)境的濕度；為臨界濕度；為光伏電池板所在環(huán)境的濕度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；表示光伏電池板所在環(huán)境的風(fēng)速；表示風(fēng)速與光伏電池板垂直方向之間的夾角；為風(fēng)速垂直分量與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；為風(fēng)速平行分量與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)。

24、優(yōu)選地，光伏電池板表面的積雪厚度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

25、；

26、式中：a為光伏電池板的面積，為光伏電池板所在位置的地面積雪厚度，θ為光伏電池板的傾角；為光伏板面積雪覆蓋與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

27、入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

28、；

29、式中：表示入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射；為入射太陽(yáng)輻射與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

30、光伏電池板所在環(huán)境的溫度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

31、；

32、式中：為光伏電池板所在環(huán)境的溫度；為臨界溫度；為光伏電池板所在環(huán)境的溫度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

33、光伏電池板所在環(huán)境的濕度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

34、；

35、式中：為光伏電池板所在環(huán)境的濕度；為臨界濕度；為光伏電池板所在環(huán)境的濕度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

36、風(fēng)速垂直分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

37、；

38、風(fēng)速平行分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

39、；

40、式中：表示光伏電池板所在環(huán)境的風(fēng)速；表示風(fēng)速與光伏電池板垂直方向之間的夾角；為風(fēng)速垂直分量與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；為風(fēng)速平行分量與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)。

41、優(yōu)選地，步驟二所構(gòu)建的光伏發(fā)電功率的預(yù)測(cè)模型如下：

42、=)

43、=)；

44、式中：表示清潔光伏板發(fā)電功率；表示光伏電池板表面的積雪厚度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示光伏電池板所在環(huán)境的溫度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示光伏電池板所在環(huán)境的濕度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示風(fēng)速垂直分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示風(fēng)速平行分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率。

45、本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)目的是提供一種考慮光伏板覆雪的光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：

46、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集造成覆雪條件下光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失的影響因素，并將所采集到的各影響因素傳輸至計(jì)算模塊；

47、計(jì)算模塊，集成有各影響因素與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型；基于數(shù)據(jù)采集模塊傳輸過(guò)來(lái)的影響因素，能夠通過(guò)相應(yīng)的影響因素與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系模型，計(jì)算出相應(yīng)的影響因素造成的覆雪條件下光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率，并將所計(jì)算出的光伏發(fā)電功率損失率傳輸至預(yù)測(cè)模塊；

48、預(yù)測(cè)模塊，集成有覆雪條件下的光伏發(fā)電功率的預(yù)測(cè)模型；預(yù)測(cè)模型能夠根據(jù)所接收到的計(jì)算模塊傳輸過(guò)來(lái)的光伏發(fā)電功率損失率，預(yù)測(cè)覆雪條件下光伏電池板的光伏發(fā)電功率。

49、優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集模塊所采集的影響因素包括：光伏電池板表面的積雪厚度；入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射；光伏電池板所在環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向。

50、優(yōu)選地，光伏電池板表面的積雪厚度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

51、；

52、式中：a為光伏電池板的面積，為光伏電池板所在位置的地面積雪厚度，θ為光伏電池板的傾角；k為光伏板面積雪覆蓋與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

53、入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

54、；

55、式中：表示入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射；為入射太陽(yáng)輻射與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

56、光伏電池板所在環(huán)境的溫度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

57、；

58、式中：為光伏電池板所在環(huán)境的溫度；為臨界溫度；為光伏電池板所在環(huán)境的溫度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

59、光伏電池板所在環(huán)境的濕度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

60、；

61、式中：為光伏電池板所在環(huán)境的濕度；為臨界濕度；為光伏電池板所在環(huán)境的濕度與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；

62、風(fēng)速垂直分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

63、；

64、風(fēng)速平行分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率表示為：

65、；

66、式中：表示光伏電池板所在環(huán)境的風(fēng)速；表示風(fēng)速與光伏電池板垂直方向之間的夾角；為風(fēng)速垂直分量與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)；為風(fēng)速平行分量與光伏發(fā)電功率損失率之間的關(guān)系指數(shù)。

67、優(yōu)選地，光伏發(fā)電功率的預(yù)測(cè)模型如下：

68、=)

69、=)；

70、式中：表示清潔光伏板發(fā)電功率；表示光伏電池板表面的積雪厚度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示入射到光伏電池板表面的太陽(yáng)輻射造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示光伏電池板所在環(huán)境的溫度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示光伏電池板所在環(huán)境的濕度造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示風(fēng)速垂直分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率；表示風(fēng)速平行分量造成的光伏電池板的光伏發(fā)電功率損失率。

71、基于上述的技術(shù)目的，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)勢(shì)：

72、本發(fā)明充分考慮了覆雪條件下光伏發(fā)電功率損失率的多種關(guān)鍵影響因素，建立了影響因素與光伏板發(fā)電功率之間的數(shù)學(xué)模型，研發(fā)了一種新的光功率預(yù)測(cè)方法，該方法特別考慮了光伏面板上的積雪影響，顯著提高光伏電站在覆雪環(huán)境下的功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，有效降低因覆雪導(dǎo)致的大規(guī)模光伏供電不足風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于提高光伏電站的運(yùn)營(yíng)效率和電力系統(tǒng)的調(diào)度精度具有重要意義。