一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于光伏電站的能效分析技術(shù)，特別是關(guān)于一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù) 測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電是新能源的重要組成部分，被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最有發(fā)展前景的 新能源技術(shù)，各發(fā)達(dá)國(guó)家均投入巨額資金競(jìng)相研究開發(fā)，并積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，大力開拓 市場(chǎng)應(yīng)用。在我國(guó)，太陽能光伏發(fā)電雖然只有小規(guī)模應(yīng)用，但具有開發(fā)前景。相比傳統(tǒng)發(fā)電 方式，太陽能光伏發(fā)電具有數(shù)量大、清潔、獲取方便、時(shí)間長(zhǎng)久的優(yōu)點(diǎn)，是取之不盡，用之不 竭的理想能源。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，太陽能將是未來人類主要的能源來源，據(jù)預(yù)計(jì)，2020年時(shí)光伏發(fā) 電在世界電力生產(chǎn)中所占比例將達(dá)1 %左右，到2050年時(shí)將占到25%。光伏發(fā)電正在快速進(jìn) 入電力能源結(jié)構(gòu)，并且將逐步成為其重要的組成部分。近年來光伏發(fā)電雖然從技術(shù)和市場(chǎng) 上都得到了飛速發(fā)展，太陽能的利用雖然無地域限制，隨處可得，但目前光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電 效率偏低、發(fā)電成本偏高是光伏發(fā)電大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測(cè)方法，以為未建光伏電站的建 站選址提供能效預(yù)測(cè)結(jié)果并作為理論參考，針對(duì)正常運(yùn)行中的光伏電站，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與 理論計(jì)算的對(duì)比，實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估與故障診斷。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測(cè)方法，該 能效預(yù)測(cè)方法包括：
[0005] 將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為光伏陣列組件、直流線纜組件、光伏匯流箱組件及逆變器組 件，分別計(jì)算光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的功率 損耗及逆變器組件的功率損耗；
[0006] 根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的功 率損耗及逆變器組件的功率損耗計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效。
[0007] -實(shí)施例中，計(jì)算光伏陣列組件的輸出功率，包括：
[0008] 根據(jù)光伏陣列組件工程模型計(jì)算光伏陣列組件的最大輸出功率；
[0009] 根據(jù)MPPT效率及所述最大輸出功率計(jì)算光伏陣列組件的輸出功率。
[0010] -實(shí)施例中，計(jì)算直流線纜組件的功率損耗，包括：
[0011] 根據(jù)所述光伏陣列組件的輸出功率計(jì)算所述直流線纜組件的直流輸出電流；
[0012] 根據(jù)所述直流輸出電流計(jì)算直流線纜的壓降與最大功率點(diǎn)電壓的比值；
[0013] 根據(jù)光伏匯流箱的光伏組串的電流、光伏組串到匯流箱的電纜等效電阻及所述壓 降與最大功率點(diǎn)電壓的比值計(jì)算直流線纜組件的功率損耗。
[0014] -實(shí)施例中，計(jì)算光伏匯流箱組件的功率損耗，包括：
[0015] 根據(jù)防反二極管的數(shù)量、導(dǎo)通電流及通態(tài)壓降計(jì)算所述光伏匯流箱組件中的防反 二極管的功率損耗。
[0016] -實(shí)施例中，該能效預(yù)測(cè)方法還包括；
[0017] 根據(jù)所述光伏陣列組件的輸出功率及所述直流線纜組件的功率損耗計(jì)算直流線 纜組件輸出功率。
[0018] -實(shí)施例中，該能效預(yù)測(cè)方法還包括:根據(jù)所述防反二極管的功率損耗及所述直 流線纜組件輸出功率計(jì)算光伏匯流箱組件的輸出功率。
[0019] -實(shí)施例中，計(jì)算逆變器組件的功率損耗，包括：
[0020] 根據(jù)逆變器的效率及所述光伏匯流箱組件的輸出功率計(jì)算所述逆變器組件的功 inverterloss ：
[0021 ] Pinverterl OSS P * ( l_rlinv)；
[0022] 其中，lUnv為逆變器的效率，ninv = f (Pin)，Pin為逆變器輸入功率，P為光伏匯流箱組 件的輸出功率。
[0023] -實(shí)施例中，所述光伏陣列組件工程模型為：
[0024] 、
L V r ^. y _
[0025] 其中，T為修正溫度，Im為最大功率點(diǎn)電流，Um為最大功率點(diǎn)電壓，Tair是空氣溫度，k 為溫度系數(shù)，S為光照輻射強(qiáng)度，Imrrf為最大功率參考電流，Umrrf為最大功率參考電壓，Srrf為 參考光照幅度，T ref為參考溫度，e為自然對(duì)數(shù)底數(shù)，a、b、c均為常數(shù)。
[0026] -實(shí)施例中，所述光伏陣列組件的輸出功率
[0n?7i
[0028] 其中，riMPPT 為 MPPT 效率。
[0029] -實(shí)施例中，所述防反二極管的功率損耗PD為：
[0030]
[0031]其中，Nb為防反二極管的數(shù)量、If為導(dǎo)通電流，Vf為通態(tài)壓降，P QUtS光伏陣列組件 的輸出功率，Um為最大功率點(diǎn)電壓，U。。為開路電壓，為光伏陣列組件的瞬時(shí)最大輸出功 宇? ^comhine'rloss 為光伏匯流箱的最大功率損耗。
[0032] -實(shí)施例中，所述光伏匯流箱組件的輸出功率PS:
[0033]
[0034] 其中，為直流線纜的最大功率損耗；為光伏匯流箱的最大功率損 耗;Pi為直流線纜組件的功率損耗。
[0035] -實(shí)施例中，根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流 箱組件的功率損耗及逆變器組件的功率損耗計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效，包括：
[0036] 根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的功 率損耗及逆變器組件的功率損耗計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的總輸出功率：
[0037:
[0038] 根據(jù)所述總輸出功率及光伏陣列組件的輸出功率PQUt計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效。
[0039] 通過本發(fā)明，可以為未建光伏電站的建站選址提供能效預(yù)測(cè)結(jié)果并作為理論參 考;針對(duì)正常運(yùn)行中的光伏電站，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算的對(duì)比，可實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)行狀 態(tài)的評(píng)估與故障診斷，為最大限度地利用光伏陣列所產(chǎn)生的能量提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041 ]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的能效預(yù)測(cè)方法流程圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的光伏陣列組件的輸出功率的計(jì)算方法流程圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的直流線纜組件的功率損耗計(jì)算方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測(cè)方法，如圖1所示，該能效預(yù)測(cè)方 法包括：
[0047] S101:將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為光伏陣列組件、直流線纜組件、光伏匯流箱組件及逆變 器組件，分別計(jì)算光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的 功率損耗及逆變器組件的功率損耗；
[0048] S102:根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件 的功率損耗及逆變器組件的功率損耗計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效。
[0049 ]光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括:光伏電池陣列、直流線纜、光伏匯流 箱及光伏逆變器，各部分的電氣端口特性、能效特性均受前級(jí)組件的影響，因此在分析光伏 發(fā)電系統(tǒng)的