一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法、记录媒体及系统与流程

本发明属于光伏组件效能控制，公开了一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法、记录媒体及系统。

背景技术：

1、伴随着我国市场经济的不断发展，能源性问题显得越发明显，光伏发电是新能源中的一种有效体现，在环境保护以及能源再生等方面的作用非常突出。近年来尤其是大、中型地面并网光伏电站发展十分迅速，然而随着生态保护、基本农田、林地等空间管理日益严格，新能源发展用地不足的现象越发明显，激增的光伏需求与巨大的项目建设用地供应缺口亟需化解。双面光伏组件由于其具备背面增益，且度电成本比单面组件低，目前得到广泛的普及与应用。

2、然而，受制于双面组件光电转换效率低的缺点，光伏发电成本居高不下。资料显示，目前商用单晶硅组件转换效率为22％左右，而多晶硅组件为20％左右。因此，提高双面光伏组件对光照资源的利用极为重要。

3、目前的双面光伏组件支架常用模式有固定倾角模式和跟踪模式。但由于跟踪模式投资较大，占地面积是固定倾角模式的2倍左右，考虑到系统的可靠性、经济性和维护性，光伏电站普遍采用固定倾角模式。现有的光伏支架立柱长确定方法基于地形坡度一致，然而实际中，光伏组件布置的场区地形复杂，高度不一致，采用相同支架立柱长会使光伏电站阴影遮挡损耗过大，光伏电站发电效率过低。为减少支架成本一味缩减支架长度还会造成双玻组件背面受光量(地表放射光)的不平衡，降低组件背面发电量，因此如何在控制光伏支架成本的同时，减少光伏组件之间的阴影遮挡，保证组件背面发电量，最大限度提高光伏电站发电效率，对提高光伏电站的经济性具有非常重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，具体方案包括如下步骤：

2、勘测相邻光伏组件的支架所处地表位置的高度差，所述相邻光伏组件为相互间形成遮挡关系的组件；

3、构建光伏组件背面增益模型，确定任一光伏组件中心的最小离地高度；

4、分析光伏组件安装位置全年的太阳高度角、赤纬角、方位角，利用所述高度差构建所述相邻光伏组件的阴影遮挡模型；所述阴影遮挡模型以所述最小离地高度和组件外形尺寸为约束条件，包括计算光伏组件的全年阴影遮挡总量的函数；所述函数按天计算单日所有光伏组件阴影遮挡量并汇总至全年，通过对所述函数求极值来确定各光伏组件中心的最优离地高度；

5、依据所述最优离地高度及支架埋深规范计算任一时段对应光伏组件支架立柱的理想长度，配置能伸缩的光伏支架立柱，通过实时调整伸缩量来保证支架立柱的长度与所述理想长度一致。

6、优选的，所述光伏组件背面增益模型包括公式：

7、

8、其中，bge为光伏组件背面增益；a＝1.031，b＝8.691，c＝0.125是经验参数；ρ是地表反射系数；bifa是双面因子；s为框架对背面阴影的常数因子，取值为0.95；r是光伏组件最低点离地高度；

9、所述确定任一光伏组件中心的最小离地高度的方法为：在所述公式中对光伏组件最低点离地高度赋初值计算背面增益，随后在所述初值的基础上以预设的步长递增为迭代赋值并计算对应的背面增益；当前后两次计算得出的背面增益之差在预设的经验值△k之内，则将前次赋值的作为光伏组件最低点离地的最小允许高度

10、优选的，所述阴影遮挡模型包括光伏组件i对背面相邻的光伏组件i+1产生的阴影遮挡量si+1,t，j的计算方法如下：

11、

12、其中

13、其中，一年内太阳第t天，第j时刻太阳的高度角为αt,j，方位角为βt,j，光伏组件宽度d，hi为光伏组件i中心海拔高度，hi为光伏组件i中心的离地高度，θ为光伏组件倾角，d1为相邻光伏组件之间的前后间距。

14、优选的，所述阴影遮挡模型包括对所有组件的阴影遮挡量进行全年汇总的函数，其中，t为全年日照天数，j为每天日照总时长，n为组件总数；所述极值为所述函数的最小值，所述最小值对应的光伏组件i中心的离地高度即为光伏组件i中心的最优离地高度；所述函数的约束条件为：其中，光伏组件倾角为θ，光伏组件上、下两边距离为l,hu为双面光伏组件的最大离地高度，hs为所有立柱的最大长度限制值。

15、优选的，所述求极值的方法为内点法。

16、本发明的另一方案在于提供一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，当执行指令时，将致使处理电路执行上述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法。

17、本发明的又一方案在于提供一种调整双面光伏组件支架立柱长度的系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行上述一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法。

18、本发明通过将光伏组件离地高度作为决策变量，建立光伏组件背面增益模型获取光伏组件最小离地高度，并以此为约束条件，建立光伏组件阴影遮挡模型，获取光伏组件的最优离地高度，根据光伏组件最优离地高度，设计地形自适应性的支架立柱，避免了支架立柱设计的主观性，同时增加了光伏组件背面增益，减少了光伏组件之间的阴影遮挡，提高了光伏电站的发电效能。

技术特征：

1.一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，其特征在于，所述光伏组件背面增益模型包括公式：

3.根据权利要求2所述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，其特征在于，所述阴影遮挡模型包括光伏组件i对背面相邻的光伏组件i+1产生的阴影遮挡量si+1，t，j的计算方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，其特征在于，所述阴影遮挡模型包括对所有组件的阴影遮挡量进行全年汇总的函数：其中，t为全年日照天数，j为每天日照总时长，n为组件总数；所述极值为所述函数的最小值，所述最小值对应的光伏组件i中心的离地高度即为光伏组件i中心的最优离地高度；所述函数的约束条件为：其中，光伏组件倾角为θ，光伏组件上、下两边距离为l,hu为双面光伏组件的最大离地高度，hs为所有立柱的最大长度限制值。

5.根据权利要4所述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，其特征在于，所述求极值的方法为内点法。

6.一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，其特征在于，当执行指令时，将致使处理电路执行权利要求1-5中任一项所述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法。

7.一种调整双面光伏组件支架立柱长度的系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，其特征在于，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行权利要求1-5中任一项所述的一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法。

技术总结
本发明属于电场测试技术领域，特别涉及一种调整双面光伏组件支架立柱长度的方法，通过将光伏组件离地高度作为决策变量，建立光伏组件背面增益模型获取光伏组件最小离地高度，并以此为约束条件，建立光伏组件阴影遮挡模型，获取光伏组件的最优离地高度，以此配置地形自适应性的支架立柱，增加了光伏组件背面增益，减少了光伏组件之间的阴影遮挡，提高了光伏电站的发电效能。本发明还提供一种存储有该方法程序的非暂态可读记录媒体及包含该媒体的系统，通过处理电路可以调用程序，执行上述方法。适宜在山地应用双面光伏组件的项目中推广。

技术研发人员：代力,喻飞,叶任时,李成子,李胜,甘乐,刘凯,索吉明,丁志斌,刘璟
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15