专利名称：基于气象信息的光伏发电有功功率在线评估方法
技术领域：
本发明涉及一种用于实现光伏发电有功功率特性在线评估方法，属于新能源发电技术中的光伏发电控制技术领域。
背景技术：
太阳能光伏发电是利用太阳能电池的光伏效应原理将太阳辐射能直接转换为电能的一种发电形式。在全球能源紧张和环境恶化的压力下，光伏发电受到世界各国的重视， 光伏发电产业得到快速发展。截至2008年底，我国光伏发电累计装机容量140MW，并网光伏发电所占比例约20%。随着2009年建筑光伏补贴政策和“金太阳”工程的实施，极大地推动了我国光伏发电的进程，大量集中分布的建筑光伏和地面并网光伏电站开始出现。在太阳能资源丰富地区，大量光伏电站已经或即将开始建设，国内的光伏发电产业开始了跨越式发展，未来光伏发电的增长势头会更加迅猛。然而，由于光伏电站有功出力的可控性差，受太阳辐照的影响大，且云彩遮挡会导致光伏电池出力急剧下降，最大降幅可达50%以上，因此，当局部电网中光伏发电装机容量比重达到一定程度，或该地区以光伏发电为主时，将会对用户的用电可靠性产生很大的影响。无法准确预测光伏发电出力并对其有功功率输出特性进行实时评估是造成上述问题的原因之一。其中，提高光伏发电的预测精度应考虑从提高预测模型的精细度和准确性；提高光伏有功功率输出特性评估的准确性应考虑输入数据源的实时性和准确性。随着光伏发电预测预报技术和通信技术的发展，利用测测光设备实际测光数据、 预测数据和云量监测数据已经能够对短期(未来0-4小时)的光伏发电有功功率输出进行较为准确的预测，预测偏差约为15% 30%。可见，利用测光设备实测数据、预测数据和云量监测数据进行光伏发电有功功率特性实时在线评估成为一种可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决光伏发电有功功率特性的在线评估问题，提供一种能够利用气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，运行于光伏电站、风光互补电站或包含光伏发电的多种电源联合发电系统的监控系统或中央能量管理系统，利用场站内部光伏组件、测光设备的地理分布信息及通过光伏电站测光设备通讯获取实测太阳辐照数据评估光伏发电的有功功率特性，其特征是包括如下步骤(1)选取正南方向为光照基准方向，角度af(l为0°，选择测光设备的安装点为基准点，坐标记为(0，0)，选择样本光伏电池板，安装点坐标记为(xs，ys)，并设数据采集时刻为初始时刻t = 0 ；(2)采集所述样本光伏电池板与所述测光设备的轴线方向，以相对基准方向的偏差角度表示，分别记为％!和afm，若为南偏东方向，角度为正，若为南偏西方向，角度为负；
(3)采集所述光伏电池板与所述测光设备的地理位置信息和倾角数据，所述光伏电池板倾角记为 d，所述测光设备倾角记为a-；(4)采集所述测光设备测得的太阳辐照样本数据、预测数据，包括太阳入射角、直接辐照量、散射辐照量和反射辐照量，太阳入射角记为、直接辐射记为nbm，散射辐射记为Hdm，反射辐射记为η…辐照量单位为kw/m2，采集所述测光设备测得的云量监测数据， 包括云团厚度、相对于所述测光设备的方向、距离所述测光设备的位置，移动方向、移动速度，云团距地面高度记为h，云层厚度记为1，云团在地面的投影坐标为(X。，yc)距离所述测光设备安装点的投影距离记为d。，移动速度记为V。；(5)太阳辐照样本数据和预测数据预处理；(6)云量监测数据预处理，修正太阳辐照数据；(7)计算光伏组件的有功功率输出；(8)得到光伏发电有功功率特性曲线。其中，步骤(5)进一步包括a、获取特定时间周期(Imin)内所述测光设备采集的太阳辐照样本数据、预测数据，进入步骤b;b、计算所述样本光伏电池板接收的太阳直接辐照量，
权利要求
1.基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，运行于光伏电站、风光互补电站或包含光伏发电的多种电源联合发电系统的监控系统或中央能量管理系统，利用场站内部光伏组件、测光设备的地理分布信息及通过光伏电站测光设备通讯获取实测太阳辐照数据评估光伏发电的有功功率特性，其特征是包括如下步骤(1)选取正南方向为光照基准方向，角度af(l为0°，选择测光设备的安装点为基准点， 坐标记为(0，0)，选择样本光伏电池板，安装点坐标记为(xs，ys)，并设数据采集时刻为初始时刻t = 0；(2)采集所述样本光伏电池板与所述测光设备的轴线方向，以相对基准方向的偏差角度表示，分别记为和afm，若为南偏东方向，角度为正，若为南偏西方向，角度为负；(3)采集所述样本光伏电池板与所述测光设备的地理位置信息和倾角数据，所述光伏电池板倾角记为a-，所述测光设备倾角记为a-；(4)采集所述测光设备测得的太阳辐照样本数据、预测数据，包括太阳入射角、直接辐照量、散射辐照量和反射辐照量，太阳入射角记为、直接辐射记为Hbm，散射辐射记为 η ^反射辐射记为η gm，辐照量单位为kw/m2，采集所述测光设备测得的云量监测数据，包括云团厚度、相对于所述测光设备的方向、距离所述测光设备的位置，移动方向、移动速度，云团距地面高度记为h，云层厚度记为1，云团在地面的投影坐标为(x。，y。)距离所述测光设备安装点的投影距离记为d。，移动速度记为V。；(5)太阳辐照样本数据和预测数据预处理；(6)云量监测数据预处理，修正太阳辐照数据；(7)计算光伏组件的有功功率输出；(8)得到光伏发电风光互补电站或包含光伏发电的多种电源联合发电系统的监控系统或中央能量管理系统有功功率特性曲线。
2.根据权利要求1所述的基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，其特征是步骤( 进一步包括a、获取特定时间周期(Imin)内所述测光设备采集的太阳辐照样本数据、预测数据，进入步骤b ；b、计算所述样本光伏电池板接收的太阳直接辐照量，rUd 一 rLbm · rbd/rb
3.根据权利要求1所述的基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，其特征是步骤(6)进一步包括a、定义太阳辐射的大气透过率为k。，k。的取值范围为0 1，判断云团相对于所述测光设备的方向及其移动方向，若不会遮挡光伏电站的太阳辐照，令k。=l，进入步骤七，若可能遮挡光伏电站的太阳辐照，进入步骤b ；b、判断其移动方向是否在所述测光设备及光伏电站、风光互补电站或包含光伏发电的多种电源联合发电系统的监控系统或中央能量管理系统的连线方向，并计算云团遮挡位置的投影坐标(Xj，y」)，若不在连线方向，X丨=xs +X -ctSafd yj =兄若在连线方向，'X丨=I —A -Ctgaqd yj = ys计算相应的距离d。」，(15)dCJ =水Xj - xc)2 + {y, ~yc)2进入步骤C ；C、计算云团遮挡太阳发生的时间为 te = dcj./vc(17)(16)进入步骤d ；d、计算太阳辐射的大气透过率为 kc = l-l/lb (18) 式中，Ib为云团的基准厚度ο
4.根据权利要求1所述的基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，其特征是步骤(7)进一步包括a、计算计及云团影响的所述样本光伏电池板太阳辐照量η， η = kc · nT(19)进入步骤b ；b、计算所述样本光伏电池板的输出功率P，并根据测量数据或预测数据的取得的时间标记时标t,P=ASn [1-0. 005(T0+25)](20)式中，λ为光伏转换效率，S为所述样本光伏电池板面积，单位为m2，Ttl为环境温度，单位为。C，进入步骤c ；c、计算光伏组件的总输出功率Pt，并标记时标t， Pt = nP(20)式中，n为所述样本光伏电池板数量ο
5.根据权利要求1所述的基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，其特征是步骤(8)进一步包括a、整理根据实测数据和预测数据计算得到的光伏组件总输出功率，进入步骤b；b、将时标相同的功率相加得到不同时刻的光伏电站、风光互补电站或包含光伏发电的多种电源联合发电系统的监控系统或中央能量管理系统总输出功率，进入步骤c ；c、将各点连成曲线形成光伏电站、风光互补电站或包含光伏发电的多种电源联合发电系统的监控系统或中央能量管理系统有功功率特性曲线。
全文摘要
基于气象信息的光伏发电有功功率特性在线评估方法，包括如下步骤一、选取基准点、基准方向和样本光伏电池板，并设数据采集时刻为初始时刻t＝0；二、采集光伏电池板与测光设备的轴线方向；三、采集光伏电池板与测光设备的地理位置信息和倾角数据；四、采集测光设备测得的太阳辐照样本数据、预测数据和云量监测数据；五、太阳辐照样本数据和预测数据预处理；六、云量监测数据预处理；七、计算光伏组件的有功功率输出；八、得到光伏发电有功功率特性曲线。本方法以特定时间周期(1min)测光设备实测数据为基础，综合考虑云团对光伏电站的影响，通过近似等功率处理及曲线拟合得到未来0～5min的光伏发电有功功率特性曲线。有效提高有功功率特性分析的效率和准确性，为风光等多电源联合发电系统的互补运行策略及能效管理策略的制定和调整提供依据。
文档编号H02N6/00GK102244483SQ201110068898
公开日2011年11月16日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者汤奕, 王 琦 申请人:苏州市思玛特电力科技有限公司