一种建筑集成光伏系统斜面总辐射量的估算方法与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种建筑集成光伏系统斜面总辐射量的估算方法。

背景技术：

光伏发电系统中，受限于光伏组件生产成本高和转换效率低的特点，系统的投资成本远高于常规的化石能源，大大限制了光伏发电系统的普及应用。为了降低系统成本、提高系统效率，研究人员从光伏组件的材料、系统的优化设计等角度进行了广泛的探索。一种将光伏发电系统与建筑有机结合在一起的建筑集成光伏(Building Integrated Photovoltaic，BIPV)系统受到了重点关注。BIPV系统不需要额外占用土地资源，并且同时利用组件的电气属性和材料属性，从而能够有效降低系统成本，缩短投资回收期，已成为城市大规模应用光伏发电系统的重要研究和发展方向。BIPV系统中，发电量预测对于经济效益和社会效益的评估具有至关重要的意义，是光伏系统前期投资决策的重要参考依据。而光伏系统的发电量与光伏阵列安装地理位置以及光伏组件的安装形式和安装角度关系密切。因此，如何更加准确地预估发电量也日益成为可再生能源发电领域的研究热点之一。

目前，用于光伏系统发电量预测的、特别用于前期投资决策阶段的方法主要有以下两种：基于RETScreen、PVsyst等光伏设计软件的模拟估算法；基于太阳总辐照数据、发电站坐标、周围环境和系统效率的物理方法。光伏系统设计软件模拟法，应用到光伏板为平行列阵形分布的大型集中并网式发电站时，具有较准确的参考价值，而在应用到BIPV建系统时，因其考虑单一安装角度因素就显得不够精确。随着BIPV的出现，因其与建筑的结合方式复杂，分析各组件的斜面辐射量也变得越发复杂，仅用光伏系统设计软件进行系统斜面辐射量计算和BIPV系统发电量预测，已经不满足误差要求。物理方法的特点是需要太阳能辐照预报的准确数据、发电站坐标及其系统效率等数据。在前期投资决策阶段，物理方法中太阳能辐照参数的获取，一般采用通用的斜面总辐射量计算公式。因其含有多参数多级算式，当用于含多安装角度的BIPV系统时，计算量大，过程繁琐，误差偏大。因此，通用的斜面总辐射量计算公式不适用计算BIPV系统的斜面总辐射量。

由此可见，上述两种方法并不能够满足准确估算BIPV系统斜面总辐射量，以达到BIPV系统发电量准确预测的目的。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术并不能够满足准确估算BIPV系统斜面总辐射量，以达到BIPV系统发电量准确预测的技术问题，提供一种建筑集成光伏系统斜面总辐射量估算方法。

一种建筑集成光伏系统斜面总辐射量的估算方法，包括：

获取建筑集成光伏系统中各光伏阵列的不同安装条件；

根据所述的不同安装条件，利用气象数据库，得到所述不同安装条件所对应的各光伏阵列斜面辐照量；

根据所述的光伏阵列斜面辐照量，建立以所述光伏阵列的铺设面积为自变量的分段连续函数；

根据牛顿莱布尼茨公式，对所述的分段连续函数进行定积分；

根据所述的定积分公式，建立建筑集成光伏系统斜面总辐照量的函数关系式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明根据不同的安装条件分别获得光伏阵列斜面辐照量，进而建立分段函数，将不同安装条件下的光伏阵列斜面辐照量计算参数，形象直观的进行分段、分类显示，对应关系明显、一目了然。根据牛顿莱布尼茨公式，对所述的分段连续函数进行定积分，进而建立建筑集成光伏系统斜面总辐照量的函数关系式，使得本估算方法具有较高的精确度。整个过程简便、易操作，具有较好的工程实用价值。

附图说明

图1为本发明一种建筑集成光伏系统斜面总辐射量的估算方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附表、附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种建筑集成光伏系统斜面总辐射量的估算方法的工作流程图，包括：

步骤S101，获取所述BIPV系统中各光伏阵列的安装条件，所述安装条件包括所述BIPV系统所在位置的地理坐标数据、所述BIPV系统中光伏组件和建筑物的结合形式、所述结合形式中光伏阵列的安装角度；还包括所述结合形式中各光伏阵列铺设面积。

所述BIPV系统所在位置的地理坐标数据包括所述BIPV系统所在位置的经度和纬度；

所述结合形式包括建筑屋顶光伏、建筑外墙光伏、建筑天窗光伏；

所述安装角度包括安装倾角和方位角；

所述建筑屋顶包括m个双坡屋顶、n个单坡屋顶和t个平屋顶，其余建筑外墙、建筑天窗的光伏阵列斜面辐照量计算方式等同单坡屋顶；

所述m个双坡屋顶的光伏阵列安装方位角为和其中i＝1,2,…,m；所述n个单坡屋顶的光伏阵列安装方位角为其中j＝1,2,…,n；所述t个平屋顶的光伏阵列安装方位角为0度；

所述双坡屋顶和单坡屋顶的光伏阵列沿屋面坡度平铺，所述安装倾角为屋顶坡面角度；所述平屋顶的光伏阵列安装倾角为最佳倾角；

步骤S102，根据所述BIPV系统中光伏阵列的安装条件，利用气象数据库，优选地采用Meteonorm数据库，得到不同安装条件所对应光伏阵列铺设面积上的组件斜面辐照量，见表1；

表1本发明所述BIPV系统斜面总辐照量计算参数表

步骤S103，建立不同安装条件下光伏阵列斜面辐照量的分段连续函数H(s)；

步骤S104，根据牛顿莱布尼茨公式，对分段连续函数H(s)进行定积分：

其中，

步骤S105，建立BIPV系统斜面总辐照量函数关系式，则有

所述E为某一时间段内的系统逐时直流发电量理想值；所述S为系统内各光伏阵列总铺设面积；所述H_A为系统斜面总辐照量，即为日峰值小时数或月峰值小时数或年峰值小时数。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。