一种基于发电量损失优化的跟踪支架连接杆设计方法以及装置与流程

本公开的实施例涉及太阳能发电领域，具体地，涉及一种基于发电量损失优化的跟踪支架连接杆设计方法以及装置。

背景技术：

1、近年来，全球光伏电站井喷式爆发，度电成本(lcoe，levelized cost of energy)已得到全球光伏电站建造商的高度关注。众多技术路线中，平单轴跟踪系统能够大幅降低lcoe，已经成为了光伏发电走向平价时代的关键技术之一，得到广泛发展。

2、平单轴跟踪支架因其结构简单实用、发电增益明显等特点，市场占比不断增高。平单轴跟踪支架可以支持单排太阳能电池板独立转动，也可以2排或多排太阳能电池板联动转动。在具体实施时，可以根据项目特性选择不同的转动方式。

技术实现思路

1、本公开的至少一个实施例提供了一种基于光伏组件发电量损失设计用于跟踪支架的连接杆的方法，其中，跟踪支架上安装有光伏组件，所述方法包括：

2、构建连接杆尺寸与连接杆距光伏组件的距离与光伏组件等效发电损失之间的模型；

3、在第一预设范围内选择连接杆的不同尺寸和在第二预设范围内选择连接杆距光伏组件的不同距离，将连接杆的不同尺寸和连接杆距光伏组件的不同距离组合成不同的参数组，并将所述不同的参数组分别输入所述模型，获得对应于各个参数组的光伏组件等效发电损失；以及

4、选择最小光伏组件等效发电损失，将对应于最小光伏组件等效发电损失的参数组作为连接杆的尺寸和连接杆距光伏组件的距离。

5、在本公开的一个实施例中，构建连接杆尺寸与连接杆距光伏组件的距离与光伏组件等效发电损失之间的模型包括：确定项目信息；基于所述项目信息和连接杆尺寸以及连接杆距离光伏组件的距离，建立遮挡模型；以及基于所述遮挡模型，确定等效发电损失。

6、在本公开的一个实施例中，所述项目信息包括：地理位置、光伏组件尺寸、电池尺寸、支架限位角、系统安装间距、以及气象信息。

7、在本公开的一个实施例中，基于所述项目信息和连接杆尺寸以及连接杆距离光伏组件的距离，建立遮挡模型包括：

8、根据等式(1)，基于日期时间计算太阳光的直射光入射角度：

9、

10、其中，θ表示太阳光的直射光入射角度，α为太阳高度角；γ为太阳方位角；

11、根据等式(2)，基于所述直射光入射角度确定太阳光在光伏组件上的投影距离：

12、h＝l/2*sin(a)  (3)，

13、其中，x表示太阳光在光伏组件上的投影距离，h表示连接杆距离光伏组件底端的高度，l表示光伏组件长度，a表示光伏组件跟踪角度；

14、根据等式(4)，基于投影距离x以及连接杆与光伏组件的水平距离s，计算连接杆阴影在光伏组件上沿光伏组件长度方向上的长度y：

15、y＝l/2*(x-s)/x  (4)；

16、根据等式(5)，基于投影距离x、连接杆阴影在光伏组件上沿光伏组件长度方向上的长度y、以及光伏组件上电池片的尺寸和位置，确定每片电池片的遮挡比例：

17、

18、其中，η表示遮挡比例，s遮当表示遮挡面积，s电池表示电池片总面积。

19、在本公开的一个实施例中，基于所述遮挡模型，确定等效发电损失包括：

20、根据等式(6)和等式(7)，基于遮挡比例，分别确定正面无遮挡辐照和遮挡后的光伏组件正面辐照：

21、rf＝in+id+if  (6)，

22、rf遮挡＝ηmax*in+id+if  (7)，

23、其中，rf表示正面无遮挡辐照，rf遮挡表示遮挡后的光伏组件正面辐照，in表示斜面直射辐照，id表示斜面散射辐照，if表示斜面反射辐照，ηmax表示光伏组件中的各个电池片的最大遮挡比例(由于光伏电池片的串联特性，取各个电池片的遮挡比例中的最大值ηmax，参与辐照损失计算)；以及

24、根据等式(8)，基于正面无遮挡辐照和遮挡后的光伏组件正面辐照，确定辐照遮挡损失：

25、

26、其中，ε表示遮挡损失，rf表示正面无遮挡辐照，rf遮挡表示遮挡后的光伏组件正面辐照。

27、在本公开的一个实施例中，所述第一预设范围和所述第二预设范围由跟踪支架和连接杆可靠性确定。

28、在本公开的一个实施例中，在第一预设范围内选择连接杆的不同尺寸和在第二预设范围内选择连接杆距光伏组件的不同距离，将连接杆的不同尺寸和连接杆距光伏组件的不同距离组合成不同的参数组，包括：

29、在第一预设范围内选择连接杆的最小尺寸，并以第一步进增大，获得连接杆的尺寸集；

30、在第二预设范围内选择连接杆距光伏组件的最小距离，并以第二步进增大，获得连接杆距光伏组件的距离集；以及

31、从连接杆的尺寸集选择连接杆的尺寸以及从连接杆距光伏组件的距离集选择连接杆距光伏组件的距离，组合成不同的参数组。

32、在本公开的一个实施例中，所述第一步进为10mm，第二步进为50mm。

33、在本公开的一个实施例中，所述第一步进为5mm，第二步进为25mm。

34、本公开的至少一个实施例还提供了一种用于设计用于跟踪支架的连接杆的装置，其中，所述跟踪支架上安装有光伏组件，所述装置包括：

35、等效发电损失模型构建模块，配置为构建连接杆尺寸和连接杆距光伏组件的距离与光伏组件等效发电损失之间的模型；

36、参数组构建模块，配置选择连接杆的不同尺寸和连接杆距光伏组件的不同距离，组合成不同的参数组；

37、等效发电损失确定模块，配置为根据所述模型和所述不同的参数组，确定对应于各个参数组的光伏组件等效发电损失；以及

38、结构确定模块，配置为选择最小光伏组件等效发电损失，将对应于最小光伏组件等效发电损失的参数组确定为连接杆的尺寸和连接杆距光伏组件的距离。

39、在本公开的一个实施例中，所述等效发电损失模型构建模块包括：

40、项目信息确定单元，配置为确定项目信息；

41、遮挡模型建立单元，配置为基于所述项目信息和连接杆尺寸以及连接杆距离光伏组件的距离，建立遮挡模型；以及

42、等效发电损失确定单元，配置为基于所述遮挡模型，确定等效发电损失。

43、在本公开的一个实施例中，所述项目信息包括：地理位置、光伏组件尺寸、电池尺寸、支架限位角、系统安装间距、以及气象信息。

44、在本公开的一个实施例中，所述遮挡模型建立单元配置为：

45、根据等式(1)，基于日期时间计算太阳光的直射光入射角度：

46、

47、其中，θ表示太阳光的直射光入射角度，α为太阳高度角，γ为太阳方位角；

48、根据等式(2)，基于所述直射光入射角度确定太阳光在光伏组件上的投影距离：

49、h＝l/2*sin(a)  (3)，

50、其中，x表示太阳光在光伏组件上的投影距离，h表示连接杆距离光伏组件底端的高度，l表示光伏组件长度，a表示光伏组件跟踪角度；

51、根据等式(4)，基于投影距离x以及连接杆与光伏组件的水平距离s，计算连接杆阴影在光伏组件上沿光伏组件长度方向上的长度y：

52、y＝l/2*(x-s)/x  (4)；

53、根据等式(5)，基于投影距离x、连接杆阴影在光伏组件上沿光伏组件长度方向上的长度y、以及光伏组件上电池片的尺寸和位置，确定每片电池片的遮挡比例：

54、

55、其中，η表示遮挡比例，s遮挡表示遮挡面积，s电池表示电池片总面积。

56、在本公开的一个实施例中，所述等效发电损失确定单元配置为：

57、根据等式(6)和等式(7)，基于遮挡比例，分别确定正面无遮挡辐照和遮挡后的光伏组件正面辐照：

58、rf＝in+id+if  (6)，

59、rf遮挡＝ηmax*in+id+if  (7)，

60、其中，rf表示正面无遮挡辐照，rf遮挡表示遮挡后的光伏组件正面辐照，in表示斜面直射辐照，id表示斜面散射辐照，if表示斜面反射辐照，ηmax表示光伏组件中的各个电池片的最大遮挡比例(由于光伏电池片的串联特性，取各个电池片的遮挡比例中的最大值ηmax，参与辐照损失计算)；以及

61、根据等式(8)，基于正面无遮挡辐照和遮挡后的光伏组件正面辐照，确定辐照遮挡损失：

62、

63、其中，ε表示遮挡损失，rf表示正面无遮挡辐照，rf遮挡表示遮挡后的光伏组件正面辐照。

64、在本公开的一个实施例中，所述第一预设范围和所述第二预设范围由跟踪支架和连接杆可靠性确定。

65、在本公开的一个实施例中，所述参数值构建单元配置为：

66、在第一预设范围内选择连接杆的最小尺寸，并以第一步进增大，获得连接杆的尺寸集；

67、在第二预设范围内选择连接杆距光伏组件的最小距离，并以第二步进增大，获得连接杆距光伏组件的距离集；以及

68、从连接杆的尺寸集选择连接杆的尺寸以及从连接杆距光伏组件的距离集选择连接杆距光伏组件的距离，组合成不同的参数组。

69、在本公开的一个实施例中，所述第一步进为10mm，第二步进为50mm。

70、在本公开的一个实施例中，所述第一步进为5mm，第二步进为25mm。

71、在根据本公开实施例的基于发电量损失优化的跟踪支架连接杆设计方法以及装置中，通过构建连接杆尺寸与连接杆距光伏组件的距离与光伏组件等效发电损失之间的模型，确定连接杆的不同尺寸和连接杆距跟踪支架的不同距离下所产生的光伏组件等效发电损失，将产生最小光伏组件等效发电损失的连接杆的尺寸和连接杆距光伏组件的距离作为连接杆的尺寸和连接杆的安装位置，在保证支架系统的强度和可靠性的情况下，可以有效降低等效发电损失。