專利名稱：基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率在線評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，屬于新能源發(fā)電技術(shù)中的光伏發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能光伏發(fā)電是利用太陽能電池的光伏效應(yīng)原理將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。在全球能源緊張和環(huán)境惡化的壓力下，光伏發(fā)電受到世界各國的重視， 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。截至2008年底，我國光伏發(fā)電累計裝機容量140MW，并網(wǎng)光伏發(fā)電所占比例約20%。隨著2009年建筑光伏補貼政策和“金太陽”工程的實施，極大地推動了我國光伏發(fā)電的進程，大量集中分布的建筑光伏和地面并網(wǎng)光伏電站開始出現(xiàn)。在太陽能資源豐富地區(qū)，大量光伏電站已經(jīng)或即將開始建設(shè)，國內(nèi)的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)開始了跨越式發(fā)展，未來光伏發(fā)電的增長勢頭會更加迅猛。然而，由于光伏電站有功出力的可控性差，受太陽輻照的影響大，且云彩遮擋會導(dǎo)致光伏電池出力急劇下降，最大降幅可達(dá)50%以上，因此，當(dāng)局部電網(wǎng)中光伏發(fā)電裝機容量比重達(dá)到一定程度，或該地區(qū)以光伏發(fā)電為主時，將會對用戶的用電可靠性產(chǎn)生很大的影響。無法準(zhǔn)確預(yù)測光伏發(fā)電出力并對其有功功率輸出特性進行實時評估是造成上述問題的原因之一。其中，提高光伏發(fā)電的預(yù)測精度應(yīng)考慮從提高預(yù)測模型的精細(xì)度和準(zhǔn)確性；提高光伏有功功率輸出特性評估的準(zhǔn)確性應(yīng)考慮輸入數(shù)據(jù)源的實時性和準(zhǔn)確性。隨著光伏發(fā)電預(yù)測預(yù)報技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，利用測測光設(shè)備實際測光數(shù)據(jù)、 預(yù)測數(shù)據(jù)和云量監(jiān)測數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠?qū)Χ唐?未來0-4小時)的光伏發(fā)電有功功率輸出進行較為準(zhǔn)確的預(yù)測，預(yù)測偏差約為15% 30%?？梢?，利用測光設(shè)備實測數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)和云量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行光伏發(fā)電有功功率特性實時在線評估成為一種可能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決光伏發(fā)電有功功率特性的在線評估問題，提供一種能夠利用氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，運行于光伏電站、風(fēng)光互補電站或包含光伏發(fā)電的多種電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)，利用場站內(nèi)部光伏組件、測光設(shè)備的地理分布信息及通過光伏電站測光設(shè)備通訊獲取實測太陽輻照數(shù)據(jù)評估光伏發(fā)電的有功功率特性，其特征是包括如下步驟(1)選取正南方向為光照基準(zhǔn)方向，角度af(l為0°，選擇測光設(shè)備的安裝點為基準(zhǔn)點，坐標(biāo)記為(0，0)，選擇樣本光伏電池板，安裝點坐標(biāo)記為(xs，ys)，并設(shè)數(shù)據(jù)采集時刻為初始時刻t = 0 ；(2)采集所述樣本光伏電池板與所述測光設(shè)備的軸線方向，以相對基準(zhǔn)方向的偏差角度表示，分別記為％!和afm，若為南偏東方向，角度為正，若為南偏西方向，角度為負(fù)；
(3)采集所述光伏電池板與所述測光設(shè)備的地理位置信息和傾角數(shù)據(jù)，所述光伏電池板傾角記為 d，所述測光設(shè)備傾角記為a-；(4)采集所述測光設(shè)備測得的太陽輻照樣本數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)，包括太陽入射角、直接輻照量、散射輻照量和反射輻照量，太陽入射角記為、直接輻射記為nbm，散射輻射記為Hdm，反射輻射記為η…輻照量單位為kw/m2，采集所述測光設(shè)備測得的云量監(jiān)測數(shù)據(jù)， 包括云團厚度、相對于所述測光設(shè)備的方向、距離所述測光設(shè)備的位置，移動方向、移動速度，云團距地面高度記為h，云層厚度記為1，云團在地面的投影坐標(biāo)為(X。，yc)距離所述測光設(shè)備安裝點的投影距離記為d。，移動速度記為V。；(5)太陽輻照樣本數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)預(yù)處理；(6)云量監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理，修正太陽輻照數(shù)據(jù)；(7)計算光伏組件的有功功率輸出；(8)得到光伏發(fā)電有功功率特性曲線。其中，步驟(5)進一步包括a、獲取特定時間周期(Imin)內(nèi)所述測光設(shè)備采集的太陽輻照樣本數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)，進入步驟b;b、計算所述樣本光伏電池板接收的太陽直接輻照量，
權(quán)利要求
1.基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，運行于光伏電站、風(fēng)光互補電站或包含光伏發(fā)電的多種電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)，利用場站內(nèi)部光伏組件、測光設(shè)備的地理分布信息及通過光伏電站測光設(shè)備通訊獲取實測太陽輻照數(shù)據(jù)評估光伏發(fā)電的有功功率特性，其特征是包括如下步驟(1)選取正南方向為光照基準(zhǔn)方向，角度af(l為0°，選擇測光設(shè)備的安裝點為基準(zhǔn)點， 坐標(biāo)記為(0，0)，選擇樣本光伏電池板，安裝點坐標(biāo)記為(xs，ys)，并設(shè)數(shù)據(jù)采集時刻為初始時刻t = 0；(2)采集所述樣本光伏電池板與所述測光設(shè)備的軸線方向，以相對基準(zhǔn)方向的偏差角度表示，分別記為和afm，若為南偏東方向，角度為正，若為南偏西方向，角度為負(fù)；(3)采集所述樣本光伏電池板與所述測光設(shè)備的地理位置信息和傾角數(shù)據(jù)，所述光伏電池板傾角記為a-，所述測光設(shè)備傾角記為a-；(4)采集所述測光設(shè)備測得的太陽輻照樣本數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)，包括太陽入射角、直接輻照量、散射輻照量和反射輻照量，太陽入射角記為、直接輻射記為Hbm，散射輻射記為 η ^反射輻射記為η gm，輻照量單位為kw/m2，采集所述測光設(shè)備測得的云量監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括云團厚度、相對于所述測光設(shè)備的方向、距離所述測光設(shè)備的位置，移動方向、移動速度，云團距地面高度記為h，云層厚度記為1，云團在地面的投影坐標(biāo)為(x。，y。)距離所述測光設(shè)備安裝點的投影距離記為d。，移動速度記為V。；(5)太陽輻照樣本數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)預(yù)處理；(6)云量監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理，修正太陽輻照數(shù)據(jù)；(7)計算光伏組件的有功功率輸出；(8)得到光伏發(fā)電風(fēng)光互補電站或包含光伏發(fā)電的多種電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)有功功率特性曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，其特征是步驟( 進一步包括a、獲取特定時間周期(Imin)內(nèi)所述測光設(shè)備采集的太陽輻照樣本數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)，進入步驟b ；b、計算所述樣本光伏電池板接收的太陽直接輻照量，rUd 一 rLbm · rbd/rb
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，其特征是步驟(6)進一步包括a、定義太陽輻射的大氣透過率為k。，k。的取值范圍為0 1，判斷云團相對于所述測光設(shè)備的方向及其移動方向，若不會遮擋光伏電站的太陽輻照，令k。=l，進入步驟七，若可能遮擋光伏電站的太陽輻照，進入步驟b ；b、判斷其移動方向是否在所述測光設(shè)備及光伏電站、風(fēng)光互補電站或包含光伏發(fā)電的多種電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)的連線方向，并計算云團遮擋位置的投影坐標(biāo)(Xj，y」)，若不在連線方向，X丨=xs +X -ctSafd yj =兄若在連線方向，'X丨=I —A -Ctgaqd yj = ys計算相應(yīng)的距離d。」，(15)dCJ =水Xj - xc)2 + {y, ~yc)2進入步驟C ；C、計算云團遮擋太陽發(fā)生的時間為 te = dcj./vc(17)(16)進入步驟d ；d、計算太陽輻射的大氣透過率為 kc = l-l/lb (18) 式中，Ib為云團的基準(zhǔn)厚度ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，其特征是步驟(7)進一步包括a、計算計及云團影響的所述樣本光伏電池板太陽輻照量η， η = kc · nT(19)進入步驟b ；b、計算所述樣本光伏電池板的輸出功率P，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)或預(yù)測數(shù)據(jù)的取得的時間標(biāo)記時標(biāo)t,P=ASn [1-0. 005(T0+25)](20)式中，λ為光伏轉(zhuǎn)換效率，S為所述樣本光伏電池板面積，單位為m2，Ttl為環(huán)境溫度，單位為。C，進入步驟c ；c、計算光伏組件的總輸出功率Pt，并標(biāo)記時標(biāo)t， Pt = nP(20)式中，n為所述樣本光伏電池板數(shù)量ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，其特征是步驟(8)進一步包括a、整理根據(jù)實測數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)計算得到的光伏組件總輸出功率，進入步驟b；b、將時標(biāo)相同的功率相加得到不同時刻的光伏電站、風(fēng)光互補電站或包含光伏發(fā)電的多種電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)總輸出功率，進入步驟c ；c、將各點連成曲線形成光伏電站、風(fēng)光互補電站或包含光伏發(fā)電的多種電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)或中央能量管理系統(tǒng)有功功率特性曲線。
全文摘要
基于氣象信息的光伏發(fā)電有功功率特性在線評估方法，包括如下步驟一、選取基準(zhǔn)點、基準(zhǔn)方向和樣本光伏電池板，并設(shè)數(shù)據(jù)采集時刻為初始時刻t＝0；二、采集光伏電池板與測光設(shè)備的軸線方向；三、采集光伏電池板與測光設(shè)備的地理位置信息和傾角數(shù)據(jù)；四、采集測光設(shè)備測得的太陽輻照樣本數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)和云量監(jiān)測數(shù)據(jù)；五、太陽輻照樣本數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)預(yù)處理；六、云量監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理；七、計算光伏組件的有功功率輸出；八、得到光伏發(fā)電有功功率特性曲線。本方法以特定時間周期(1min)測光設(shè)備實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮云團對光伏電站的影響，通過近似等功率處理及曲線擬合得到未來0～5min的光伏發(fā)電有功功率特性曲線。有效提高有功功率特性分析的效率和準(zhǔn)確性，為風(fēng)光等多電源聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的互補運行策略及能效管理策略的制定和調(diào)整提供依據(jù)。
文檔編號H02N6/00GK102244483SQ201110068898
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者湯奕, 王 琦 申請人:蘇州市思瑪特電力科技有限公司