一种应用于高倍聚光光伏追日装置的优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种应用于高倍聚光光伏追日装置的 优化调度方法。
【背景技术】
[0002] 光伏发电技术是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电 能。光伏发电技术可分为第一代采用晶硅电池的光伏发电技术、第二代采用薄膜电池的光 伏发电技术与第三代采用高倍聚光的光伏发电技术。与第一代采用晶硅电池的光伏发电技 术和第二代采用薄膜电池的光伏发电技术不同，高倍聚光指通过透镜或反射镜等光学元 件将一定面积的太阳光汇聚在一个狭小的区域（焦斑），进而进行发电的技术，其优势在 于发电效率高、占地面积小、输出功率稳定、易回收等。对于光伏组件而言，影响其发电量的 主要因素有太阳光直射辐射量（DNI，下同）、温度、风速、湿度。对于聚光组件而言，在一天 内影响光伏出力的主要因素为DNI。温度对聚光电池的光伏出力影响远小于单晶硅，且随着 聚光比的增大温度对光伏出力影响逐步减小。
[0003] 由于聚光模组对光线相对太阳时角的要求非常高，入射光线必须在一个很小的角 度之内，追日装置是其中一个很重要的部分，只有这样才能实现实时追日。然而要实现实时 追日，在一定的时间内对电机进行多次通断，因此对追日模块的部件要求很高。正常的光伏 电站设计的工作年限为20年，在保证提高追日精度的前提下，应该使得薄弱部件的替换次 数尽量的少，同时应该使得聚光装置的追光效率尽量的高。
【发明内容】
[0004] 为了达到上述目的，本发明提出了一种应用于高倍聚光光伏追日装置的优化调度 方法，采用的技术方案为：
[0005] -种应用于高倍聚光光伏追日装置的优化调度方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤S101，收集聚光模组相对太阳时角和短路电流数据，根据标准化方法处理，得 到相对电流系数和接收半角的关系图像；
[0007] 步骤S102,根据相对电流系数和接收半角的关系图像得到采样时间为Imin下不 同时间区间的相对发电效率；
[0008] 步骤S103,根据薄弱部件的使用寿命、成本得出机架20年薄弱部件替换经济性；
[0009] 步骤S104,根据采样时间为Imin下不同时间区间的相对发电效率并以历史太阳 光直射辐射强度为参考，设计出平均分档调度方式和不平均分档调度方式。
[0010] 进一步地，所述步骤SlOl的实现过程包括：
[0011] 步骤S201，根据收集聚光模组相对太阳时角和短路电流数据，将在不同的太阳光 直射辐射强度下的短路电流转化成在标准太阳光直射辐射强度下的短路电流；
[0012] 步骤S202,根据标准太阳光直射辐射强度下的短路电流，获得峰值标准太阳光直 射辐射强度下的短路电流；
[0013] 步骤S203,根据峰值标准太阳光直射辐射强度下的短路电流和标准太阳光直射辐 射强度下的短路电流的关系来确定在不同的接收半角下的相对电流系数。
[0014] 进一步地，所述步骤S102的实现过程包括：
[0015] 步骤S301，使用MATLAB的cftool工具箱对相对电流系数和接收半角的关系图进 行函数三次拟合得到相对电流系数和接收半角的分段函数关系；
[0016] 步骤S302,使用MATLAB中的quad()积分函数求得在不同的控制时间间隔下的相 对发电量系数；
[0017] 步骤S303,将采样时间定为Imin,使用MATLAB中的quad ()积分函数求得所述不 同时间区间的相对发电效率。
[0018] 进一步地，所述步骤S103的实现过程包括：
[0019] 步骤S401，测量太阳光直射辐射强度DNI，依据追踪效率η和单个太阳能模组的 发电功率Ρ。，计算因为跟踪次数减少而减少的发电收益C u);
[0020] 步骤S402,依据跟踪次数f，计算20年单个机架少用的薄弱部件而节省的费用 R(f)；
[0021] 步骤S403,根据步骤S401和步骤S402,计算20年单个机架薄弱部件替换经济性。
[0022] 进一步地，所述步骤S104中所述的平均分档调度方式的实现过程包括：
[0023] 步骤S501，设置追踪频率，计算全过程实时追日的光辐射接收量；
[0024] 步骤S502,将全天的光辐射强度平均分档，求出在不同的分档情况下的全过程光 福射接收量；
[0025] 步骤S503,对比分析步骤S502,得出分档数、发电量、精度以及薄弱部件的更换频 率之间的关联。
[0026] 进一步地，所述步骤S104中所述的不平均分档调度方式的实现过程包括：
[0027] 步骤S601，设计不平均分档的求阈值程序；
[0028] 步骤S602,设计不平均分档情况下的优化调度方案；
[0029] 步骤S603,结合历史数据，实现晴天状态下的不平均分档优化调度。
[0030] 进一步地，所述步骤S401中所述的计算因为跟踪次数减少而减少的发电收益C(n) 具体为：
[0031] C⑷=P0XAXBX (1-n) XC ;
[0032] 其中，P。为单个太阳能模组的发电功率；A为一个机架所包含的模组的个数；B为 20年间总的工作天数；C为每天工作时长。
[0033] 进一步地，所述步骤S402中所述的节省的费用R(f)具体为：
[0034] Rin = XMxD-.
[0035] 其中，B为20年间总的工作天数，N为薄弱部件的电寿命，M为薄弱部件的单价，D 为每个机架有2组薄弱部件，f。为实时追踪状态下全天跟踪次数，f为跟踪次数；
[0036] 所述步骤S403中所述的薄弱部件替换经济性具体为：G(f，τι) = R(f)_C(n);其中， G(f，η)表示的是20年之内每个机架经过调度之后节省的费用和因减少跟踪而损失电价 之间的差值。
[0037] 进一步地，所述步骤S501中的追踪频率为2min追踪一次；所述步骤S502中的光 辐射强度平均分档具体为5档或3档。
[0038] 进一步地，所述步骤S603中的历史数据具体为：5年内同一天的晴天的数据。
[0039] 本发明的有益效果：
[0040] 本发明提出的一种高倍聚光光伏追日装置的优化调度方法，既能提高追日精度， 继而提高装置的发电量；又能降低薄弱部件更换次数，因而节约了薄弱部件的替换产生的 成本，从而提高了追日装置在20年经济效益，并使国家电网能够稳定运行，为规模化、大容 量的光伏电站的建立提供了技术依据和理论指导，同时确保光伏电站安全高效地运行，对 促进国家新能源战略的顺利实施大有益处。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明提出的一种应用于高倍聚光光伏追日装置的优化调度方法的流程 图；
[0042] 图2为本发明确定不同的接收半角下的相对电流系数的方法的流程图；
[0043] 图3为本发明聚光模组的相对太阳时角和短路电流之间的散点图；
[0044] 图4为本发明处理后所得到的不同接收半角和相对电流系数之间的散点图；
[0045] 图5为本发明求得不同时间区间的相对发电效率的方法；
[0046] 图6为本发明拟合得到的相对电流系数和接收半角的函数关系；
[0047] 图7为本发明求得机架20年薄弱部件替换经济性的方法；
[0048] 图8为本发明9月19日试验场所测得太阳光直射辐射强度的实际值；
[0049] 图9为本发明对光辐射接收量平均分档的分析方法；
[0050] 图10为本发明最终实验结果，平均分档状态下发电量与分档数目的关系；
[0051] 图11为本发明晴天状态下的不平均分档优化调度方案；
[0052] 图12为本发明不平均分档情况下，求光强阈值的程序。
【具体实施方式】
[0053] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一