一種投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光伏技術領域，特別是涉及一種投資最小化的均衡負載離網光伏優化 方法。
【背景技術】
[0002] 目前很多光伏企業在設計光伏發電系統時，一般根據負載性質和用電量并結合當 地氣象條件、利用經驗公式設計太陽電池組件和蓄電池的容量。作為設計人員，除了保證系 統運行正常外，還應該考慮系統的運行效率和投入產出比，從節約能源的角度出發，通過優 化設計實現投資最小化。
[0003] 離網光伏系統主要由光伏組件、充放電控制器、蓄電池、逆變器以及用電負載等組 成，其中光伏組件和蓄電池約占系統總成本的三分之二左右，導致系統成本較高。如何使 得離網光伏系統既能充分滿足負載的用電需要、又能達到配備的光伏組件和蓄電池容量最 小，是目前各光伏企業亟需解決的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種投資最小化的均衡負載離網光伏優化方 法，能夠提高離網光伏發電系統的綜合效益。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種投資最小化的均衡負載離 網光伏優化方法，該方法中離網光伏發電系統的蓄電池用于削峰補谷和連續陰雨天時必要 生活用電的儲備，包括以下步驟：
[0006] (1)確定光伏組件的最優傾角；
[0007] (2)根據最優傾角計算月均日輻射量；
[0008] (3)根據月均日輻射量和負載用電情況計算光伏組件功率。
[0009] 所述步驟（1)具體包括：
[0010] (11)在0° -90°安裝傾角范圍內，計算任意角度下光伏組件各月均日輻射量；
[0011] (12)對任意角度下月均日輻射量的最小值進行比較，從而得到最優傾角。
[0012] 所述步驟（11)中計算在任意角度下光伏組件各月均日輻射量時采用的傾斜面瞬 時輻射量動態模型為：
其中，B。為地球大 ) 氣層外的太陽輻射量；k"為月均日照系數；τ b為直射輻射透明度系數；τ ,為散射輻射透明 度系數；為反射輻射透明度系數；σ為太陽光線與太陽電池板中心法線的夾角；α為太 陽光線高度角；β為太陽電池組件的安裝傾角；5 +f a:(>95W〇，Mh為一定地形 高度下的大氣量，Maid為每月最后一天的日序。
[0013] 所述步驟（3)中采用
^算光伏組件功率，其中，匕:負載 消耗的總能量;A :光電轉換的系數；H_n:最小月均日輻射量。
[0014] 有益效果
[0015] 由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效 果：本發明通過最優安裝傾角的設計，減少了光伏組件功率，提高了離網光伏發電系統綜合 效益，通過合理安排負載運行方式，可大幅減少蓄電池容量。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明的流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0018] 本發明的實施方式涉及一種投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法，該方法中 離網光伏發電系統的蓄電池用于削峰補谷和連續陰雨天時必要生活用電的儲備，包括以下 步驟：
[0019] (1)確定光伏組件的最優傾角，具體步驟如下：
[0020] 在0° -90°安裝傾角范圍內，計算任意角度下光伏組件各月均日輻射量，傾斜面 瞬時輻射量動態模型如下：
[0021] 太陽組件上的年輻射總量為（其中Mend為每月最后一天的日序）：
[0022]
[0026] cos 〇 = (-cos a cos γ , -cos α sin γ , -sin α ) · (-sin β , 0, -cos β )
[0027] = cos α cos γ sin β+sin α cos β (5)
[0028] τ d= 〇· 271-0. 294 τ b (6)
[0029] τ r= 〇· 271+0. 706 τ b (7)
[0030] 上式中，Β。為地球大氣層外的太陽輻射量；k"為月均日照系數；τ b為直射輻射透 明度系數；τ 3為散射輻射透明度系數；τ 1^為反射輻射透明度系數；σ為太陽光線與太陽 電池板中心法線的夾角；η為日序；h為當地海拔高度；MhS-定地形高度下的大氣量；α 為太陽光線高度角；Y為太陽光方位角；β為太陽電池組件的安裝傾角。
[0031] 根據式（1)對任意角度下月均日輻射量的最小值進行比較，從而得到最優傾角。 本實施方式以新疆哈密地區為例，通過計算，可得哈密地區的最優傾角為7Γ。
[0032] (2)根據最優傾角結合式（1)計算月均日輻射量。哈密地區光伏組件為7Γ時， 月均日輻射量最小月為12月份，其值為4. OKW · h/m2 · d，而12月份煒度角安裝時的輻射量 為3. 6KW 前者比后者增加了 11. 1%。
[0033] (3)根據月均日輻射量和負載用電情況計算光伏組件功率。
[0034] 光伏組件功率按式（8)進行計算：
[0035] (8)
[0036] 式⑶中，P1^:負載消耗的總能量;A :光電轉換的系數，一般為0. 5-0. 6。從式（8) 可得哈密地區最優傾角下的光伏組件功率比煒度角的減少了 11. 1%。
[0037] 蓄電池容量按式（9)進行計算：
[0038] m
[0039] 式（9)中，D :連續陰雨天數；DOD :放電的深度；η :效率；V :系統的直流側電壓。
[0040] 在本發明中，蓄電池主要用于削峰補谷隊和連續陰雨天時必要生活用電的儲備 B2，不考慮生產用電（假設生活用電為生產用電1/15)。
[0041] 哈密地區連續陰雨天為2天，削峰補谷中D取0. 5,則
[0042]
[0043] 若按蓄電池傳統設計方式，則
[0047] 可見，與傳統設計容量相比，本發明的蓄電池容量節省了 70%。
[0048] 不難發現，本發明通過最優安裝傾角的設計，減少了光伏組件功率，提高了離網光 伏發電系統綜合效益，通過合理安排負載運行方式，可大幅減少蓄電池容量。
【主權項】
1. 一種投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法，其特征在于，該方法中離網光伏發 電系統的蓄電池用于削峰補谷和連續陰雨天時必要生活用電的儲備，包括以下步驟： (1) 確定光伏組件的最優傾角； (2) 根據最優傾角計算月均日輻射量； (3) 根據月均日輻射量和負載用電情況計算光伏組件功率。2. 根據權利要求1所述的投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法，其特征在于，所 述步驟（1)具體包括： (11) 在0° -90°安裝傾角范圍內，計算任意角度下光伏組件各月均日輻射量； (12) 對任意角度下月均日輻射量的最小值進行比較，從而得到最優傾角。3. 根據權利要求2所述的投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法，其特征在于，所 述步驟（11)中計算在任意角度下光伏組件各月均日輻射量時采用的傾斜面瞬時輻射量動為地球大氣層外的太陽輻射量；k為月均日照系數；Tb為直射輻射透明度系數；Td為散射 輻射透明度系數；^為反射輻射透明度系數；〇為太陽光線與太陽電池板中心法線的夾 角；a為太陽光線高度角邛為太陽電池組件的安裝傾角A= 0-5%"'5%+夂Mh 為一定地形高度下的大氣量，Mend為每月最后一天的日序。4. 根據權利要求1所述的投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法，其特征在于，所
【專利摘要】本發明涉及一種投資最小化的均衡負載離網光伏優化方法，該方法中離網光伏系統的蓄電池用于削峰補谷和連續陰雨天時必要生活用電的儲備，包括以下步驟：確定光伏組件的最優傾角；根據最優傾角計算月均日輻射量；根據月均日輻射量和負載用電情況計算光伏組件功率。本發明能夠提高離網光伏發電系統的綜合效益。
【IPC分類】H02S10/20
【公開號】CN105048934
【申請號】CN201510444732
【發明人】梅曉妍, 陳健, 李科偉, 李豪義, 童心
【申請人】寧波綠光能源科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月27日