一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于光伏電站的能效分析技術(shù)，特別是關(guān)于一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù) 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電是新能源的重要組成部分，被認(rèn)為是當(dāng)前世界上最有發(fā)展前景的 新能源技術(shù)，各發(fā)達(dá)國家均投入巨額資金競相研究開發(fā)，并積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，大力開拓 市場應(yīng)用。在我國，太陽能光伏發(fā)電雖然只有小規(guī)模應(yīng)用，但具有開發(fā)前景。相比傳統(tǒng)發(fā)電 方式，太陽能光伏發(fā)電具有數(shù)量大、清潔、獲取方便、時間長久的優(yōu)點(diǎn)，是取之不盡，用之不 竭的理想能源。長遠(yuǎn)來看，太陽能將是未來人類主要的能源來源，據(jù)預(yù)計，2020年時光伏發(fā) 電在世界電力生產(chǎn)中所占比例將達(dá)1 %左右，到2050年時將占到25%。光伏發(fā)電正在快速進(jìn) 入電力能源結(jié)構(gòu)，并且將逐步成為其重要的組成部分。近年來光伏發(fā)電雖然從技術(shù)和市場 上都得到了飛速發(fā)展，太陽能的利用雖然無地域限制，隨處可得，但目前光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電 效率偏低、發(fā)電成本偏高是光伏發(fā)電大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測方法，以為未建光伏電站的建 站選址提供能效預(yù)測結(jié)果并作為理論參考，針對正常運(yùn)行中的光伏電站，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與 理論計算的對比，實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)行狀態(tài)的評估與故障診斷。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測方法，該 能效預(yù)測方法包括：
[0005] 將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為光伏陣列組件、直流線纜組件、光伏匯流箱組件及逆變器組 件，分別計算光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的功率 損耗及逆變器組件的功率損耗；
[0006] 根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的功 率損耗及逆變器組件的功率損耗計算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效。
[0007] -實(shí)施例中，計算光伏陣列組件的輸出功率，包括：
[0008] 根據(jù)光伏陣列組件工程模型計算光伏陣列組件的最大輸出功率；
[0009] 根據(jù)MPPT效率及所述最大輸出功率計算光伏陣列組件的輸出功率。
[0010] -實(shí)施例中，計算直流線纜組件的功率損耗，包括：
[0011] 根據(jù)所述光伏陣列組件的輸出功率計算所述直流線纜組件的直流輸出電流；
[0012] 根據(jù)所述直流輸出電流計算直流線纜的壓降與最大功率點(diǎn)電壓的比值；
[0013] 根據(jù)光伏匯流箱的光伏組串的電流、光伏組串到匯流箱的電纜等效電阻及所述壓 降與最大功率點(diǎn)電壓的比值計算直流線纜組件的功率損耗。
[0014] -實(shí)施例中，計算光伏匯流箱組件的功率損耗，包括：
[0015] 根據(jù)防反二極管的數(shù)量、導(dǎo)通電流及通態(tài)壓降計算所述光伏匯流箱組件中的防反 二極管的功率損耗。
[0016] -實(shí)施例中，該能效預(yù)測方法還包括；
[0017] 根據(jù)所述光伏陣列組件的輸出功率及所述直流線纜組件的功率損耗計算直流線 纜組件輸出功率。
[0018] -實(shí)施例中，該能效預(yù)測方法還包括:根據(jù)所述防反二極管的功率損耗及所述直 流線纜組件輸出功率計算光伏匯流箱組件的輸出功率。
[0019] -實(shí)施例中，計算逆變器組件的功率損耗，包括：
[0020] 根據(jù)逆變器的效率及所述光伏匯流箱組件的輸出功率計算所述逆變器組件的功 inverterloss ：
[0021 ] Pinverterl OSS P * ( l_rlinv)；
[0022] 其中，lUnv為逆變器的效率，ninv = f (Pin)，Pin為逆變器輸入功率，P為光伏匯流箱組 件的輸出功率。
[0023] -實(shí)施例中，所述光伏陣列組件工程模型為：
[0024] 、
L V r ^. y _
[0025] 其中，T為修正溫度，Im為最大功率點(diǎn)電流，Um為最大功率點(diǎn)電壓，Tair是空氣溫度，k 為溫度系數(shù)，S為光照輻射強(qiáng)度，Imrrf為最大功率參考電流，Umrrf為最大功率參考電壓，Srrf為 參考光照幅度，T ref為參考溫度，e為自然對數(shù)底數(shù)，a、b、c均為常數(shù)。
[0026] -實(shí)施例中，所述光伏陣列組件的輸出功率
[0n?7i
[0028] 其中，riMPPT 為 MPPT 效率。
[0029] -實(shí)施例中，所述防反二極管的功率損耗PD為：
[0030]
[0031]其中，Nb為防反二極管的數(shù)量、If為導(dǎo)通電流，Vf為通態(tài)壓降，P QUtS光伏陣列組件 的輸出功率，Um為最大功率點(diǎn)電壓，U。。為開路電壓，為光伏陣列組件的瞬時最大輸出功 宇? ^comhine'rloss 為光伏匯流箱的最大功率損耗。
[0032] -實(shí)施例中，所述光伏匯流箱組件的輸出功率PS:
[0033]
[0034] 其中，為直流線纜的最大功率損耗；為光伏匯流箱的最大功率損 耗;Pi為直流線纜組件的功率損耗。
[0035] -實(shí)施例中，根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流 箱組件的功率損耗及逆變器組件的功率損耗計算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效，包括：
[0036] 根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的功 率損耗及逆變器組件的功率損耗計算光伏發(fā)電系統(tǒng)的總輸出功率：
[0037:
[0038] 根據(jù)所述總輸出功率及光伏陣列組件的輸出功率PQUt計算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效。
[0039] 通過本發(fā)明，可以為未建光伏電站的建站選址提供能效預(yù)測結(jié)果并作為理論參 考;針對正常運(yùn)行中的光伏電站，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論計算的對比，可實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)行狀 態(tài)的評估與故障診斷，為最大限度地利用光伏陣列所產(chǎn)生的能量提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041 ]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的能效預(yù)測方法流程圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的光伏陣列組件的輸出功率的計算方法流程圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的直流線纜組件的功率損耗計算方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效預(yù)測方法，如圖1所示，該能效預(yù)測方 法包括：
[0047] S101:將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為光伏陣列組件、直流線纜組件、光伏匯流箱組件及逆變 器組件，分別計算光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件的 功率損耗及逆變器組件的功率損耗；
[0048] S102:根據(jù)光伏陣列組件的輸出功率、直流線纜組件的功率損耗、光伏匯流箱組件 的功率損耗及逆變器組件的功率損耗計算光伏發(fā)電系統(tǒng)的能效。
[0049 ]光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括:光伏電池陣列、直流線纜、光伏匯流 箱及光伏逆變器，各部分的電氣端口特性、能效特性均受前級組件的影響，因此在分析光伏 發(fā)電系統(tǒng)的