一種光伏組件除塵策略優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能光伏電池板組件除塵技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種光伏組件除塵策略 優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)主要集中在光伏組件除塵裝置的研宄上，主要是機械結(jié)構(gòu)及電子技術(shù)方 面的創(chuàng)新，主流是用水沖洗或者拖把清掃，沒有涉及除塵策略的算法研宄。現(xiàn)有技術(shù)主要研 宄怎么除塵，較少研宄除塵時間間隔問題。同時光伏電站中的光伏組件數(shù)量眾多，給每個光 伏組件都安裝上除塵裝置設(shè)備價格昂貴。目前光伏電站基本上并未安裝價格昂貴的除塵裝 置，現(xiàn)有光伏電站基本上都是人工除塵，過于頻繁則增加人力成本支出，費用較大；較長時 間不除塵光伏電站發(fā)電量又會受到嚴(yán)重影響；定量的分析測試表明：4g/m2的灰塵堆積使得 光伏組件電能輸出效率銳降60% ;尤其是鳥類的糞便、樹葉、動物攀爬的遺跡等大面積不透 光的污染物覆蓋會產(chǎn)生熱斑效應(yīng)，導(dǎo)致光伏組件局域高溫直至燒毀報廢。
[0003] 因此，光伏組件表面灰塵覆蓋層應(yīng)該及時清理，這對光伏能源發(fā)電企業(yè)提高經(jīng)濟 效益是很重要的；因此合理規(guī)劃除塵時機具有非常大的經(jīng)濟意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種基于覆塵因子影響的光伏 陣列的定時除塵策略，能夠有效的指導(dǎo)光伏企業(yè)擇時進行光伏電板除塵，從而提高光伏企 業(yè)的發(fā)電效率，提高經(jīng)濟效益。
[0005] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種光伏組件除塵策略優(yōu)化方法，包括下列步驟：
[0007] A :由氣象數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)，輸入全日發(fā)電量計算模型，計算出無覆塵情況下光伏 電站應(yīng)該發(fā)電量；
[0008] B :再將無覆塵情況下的應(yīng)該發(fā)電量輸入覆塵因子計算模型；
[0009] C :同時將真實發(fā)電量數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)發(fā)電數(shù)據(jù)輸入覆塵因子計算模型，得出覆塵 因子；
[0010] D :結(jié)合歷史同期覆塵因子數(shù)據(jù)庫，由損失電量計算模型計算得出由于覆塵而損失 的電量；
[0011] E :結(jié)合當(dāng)前上網(wǎng)電價和除塵成本，比較因覆塵損失電量的經(jīng)濟，通過計算判斷是 否需要除塵。
[0012] 工作原理：本發(fā)明通過數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)信息、一系列計算模型、當(dāng)前 上網(wǎng)電價、除塵成本等信息比較計算，采用計算機智能計算得出合理的結(jié)論。
[0013] 本發(fā)明利用歷史發(fā)電數(shù)據(jù)庫，及氣象地理信息實時計算得出光伏電站的覆塵因 子，再對比不同年份相同月份的覆塵因子，計算覆塵因子變化量，從而計算得出少發(fā)的電 量，結(jié)合當(dāng)前上網(wǎng)電價及除塵成本，進而通過計算機計算判斷是否除塵，給出除塵指令。
[0014] 優(yōu)選，所述步驟D之后，要結(jié)合歷史同期覆塵因子數(shù)據(jù)庫，必須是相鄰前一年份的 同期數(shù)據(jù)。
[0015] 本發(fā)明未提及的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0016] 有益效果：本發(fā)明能夠合理規(guī)劃除塵策略，使除塵策略更具備經(jīng)濟效益，合理利用 人力成本；目前的除塵裝置內(nèi)部未有除塵時間算法，本發(fā)明填補了該項空白，由于一兩年之 內(nèi)，光伏電板設(shè)備老化所帶來的發(fā)電量減少遠(yuǎn)沒有覆塵因素大，所以該除塵策略具有較大 的經(jīng)濟價值。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明光伏組件除塵策略優(yōu)化方法工作原理流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0019] 實施例1
[0020] 如圖1所示，由于發(fā)電量可由發(fā)電功率對時間進行積分直接求得，本發(fā)明里為方 便描述直接用發(fā)電功率P代替發(fā)電量；
[0021] A :首先是要通過光伏電站的經(jīng)煒度地理位置信息和氣象信息得到無覆塵情況下 光伏電站理論應(yīng)該發(fā)電量Pct:
[0022]
(1)
[0023] 式中：It為在不考慮任何覆塵情況下，太陽輻射強度能夠達到的最大值，該值僅與 所在區(qū)域的經(jīng)煒度、海拔高度以及時間有關(guān)，其變化規(guī)律是確定的，因此可知匕中僅包含 光伏發(fā)電出力中無覆塵情況下的理論應(yīng)該發(fā)電值，Pst。是標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的光伏電站的輸 出功率，Ist。是標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的太陽輻射強度。
[0024] 其中1,的計算步驟如下：
[0025] It= I b+Id (2)
[0026] Ib為太陽直射輻射強度，I d為太陽散射強度；
[0027] 計算太陽直射強度的公式：
[0028]
[0029] 式（3)中=Itl為太陽直射到地球大氣層上的輻射強度，τ ,為太陽直射輻射的透明 度系數(shù)，Mh為大氣質(zhì)量，是一個隨著海拔高度變化的函數(shù)，可以理解為Mh= f(h)，α為當(dāng)?shù)?的太陽高度角；Φ為該地區(qū)的煒度；S為太陽的赤煒角，與太陽和地球之間的相對位置相 關(guān)；ω為太陽的時角，與每天的時間相關(guān)，對于固定傾角的光伏板，還需考慮其對地傾角的 影響，N表示日序，從每年的1月1日算起，Stl為太陽常數(shù)，表示進入地球大氣的太陽輻射在 單位面積內(nèi)的總量，在地球大氣層之外，垂直于入射光的平面上測量，其值約為1367w/m2;e 是自然對數(shù)；
[0030] 計算太陽散射強度的公式：
(4)
[0031]
[0032] 式（4)中：Td是太陽散射輻射的透明度系數(shù)，k為與大氣質(zhì)量相關(guān)的參數(shù)。當(dāng) 大氣質(zhì)量比較渾濁時，k的取值在[0.60,0. 70]之間；當(dāng)大氣質(zhì)量正常時，k的取值在 [0. 71，0. 80]之間；當(dāng)大氣質(zhì)量比較好時，k的取值在[0. 81，0. 90]之間，Mh為大氣質(zhì)量；
[0033] 結(jié)合式（2)、（3)、（4)可以求出It，再帶入⑴中，可以求得無覆塵情況下光伏電 站理論理應(yīng)發(fā)電量Prf。
[0034] B:由無覆塵情況下光伏電站理論應(yīng)該發(fā)電量減去實時實際發(fā)電量再除以理論發(fā) 電量得到實時光伏覆塵因子，見下面公式：
[0035] 定義光伏出力實時覆塵因子n t為：
[0036]
(5)
[0037] Prt中僅包含光伏發(fā)電出力中確定性的部分，即無覆塵情況下光伏電站理論應(yīng)該發(fā) 電量，Pt為實時實際發(fā)電量。
[0038] C :由歷史同期覆塵因子確定實時覆塵因子的變化量，即由歷史同期覆塵因子與實 時覆塵因子的差值，取絕對值得到實時覆塵因子的變化量Δ nt。
[0039] D :由實時覆塵因子的變化量Λ q t，乘以實時無覆塵發(fā)電量P。,得到實際因覆塵而 損失的電量。
[0040] E :由上網(wǎng)電價乘以實際因覆塵而損失的電量，得到浮塵經(jīng)濟損失；若該損失超過 除塵成本，則發(fā)出除塵信息。
[0041] 本發(fā)明利用歷史發(fā)電數(shù)據(jù)庫，及氣象地理信息實時計算得出光伏電站的覆塵因 子。再對比不同年份相同月份的覆塵因子，計算覆塵因子變化量，從而計算得出少發(fā)的電 量。結(jié)合當(dāng)前上網(wǎng)電價及除塵成本，進而通過計算機計算判斷是否除塵，給出除塵指令。本 發(fā)明只需要一臺計算機就可以得出具體的除塵時間，而可以避免投入大規(guī)模的除塵裝置， 為光伏電站節(jié)約了成本的同時，也能提高發(fā)電效率。況且使用人工除塵能為社會創(chuàng)造就業(yè) 崗位，緩解就業(yè)壓力。
【主權(quán)項】
1. 一種光伏組件除塵策略優(yōu)化方法，其特征在于：包括下列步驟： A:由氣象數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)，輸入全日發(fā)電量計算模型，計算出無覆塵情況下光伏電站 應(yīng)該發(fā)電量； B:再將無覆塵情況下的應(yīng)該發(fā)電量輸入覆塵因子計算模型； C:同時將真實發(fā)電量數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)發(fā)電數(shù)據(jù)輸入覆塵因子計算模型，得出覆塵因 子； D:結(jié)合歷史同期覆塵因子數(shù)據(jù)庫，由損失電量計算模型計算得出由于覆塵而損失的電 量； E:結(jié)合當(dāng)前上網(wǎng)電價和除塵成本，比較因覆塵損失電量的經(jīng)濟，通過計算判斷是否需 要除塵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件除塵策略優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟D之后， 要結(jié)合歷史同期覆塵因子數(shù)據(jù)庫，必須是相鄰前一年份的同期數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏組件除塵策略優(yōu)化方法，主要是通過合理的計算分析得出最優(yōu)的除塵策略，解決了光伏電站尤其是集中式大規(guī)模光伏電站高效除塵的經(jīng)濟技術(shù)問題，從而帶來更大的經(jīng)濟利益。本發(fā)明能夠合理規(guī)劃除塵策略，使除塵策略更具備經(jīng)濟效益，合理利用人力成本；目前的除塵裝置內(nèi)部未有除塵時間算法，本發(fā)明填補了該項空白，由于一兩年之內(nèi)，光伏電板設(shè)備老化所帶來的發(fā)電量減少遠(yuǎn)沒有覆塵因素大，所以該除塵策略具有較大的經(jīng)濟價值。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN104915548
【申請?zhí)枴緾N201510271839
【發(fā)明人】陳湘如, 謝吉華, 楊正和, 林英俊
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月25日