[发明专利]一种光伏发电预测系统的预测方法

权利要求书

1.一种光伏发电预测系统的预测方法，其特征在于：所述光伏发电预测系统包括：定时启动预测模块，手动启动预测模块，预测统计运算模块，设备管理模块，天气检测模块，其中：

所述定时启动预测模块与预测统计运算模块连接，其内部预设有启动时间，在到达启动时间后触发预测统计运算模块对设备和天气数据进行统计；

所述天气检测模块通过检测接口连接国际气象站服务器，可以实时读取实时天气状况、实时云层数据、实时温湿度、实时气压及实时风压值，还可以读取历史天气数据，将读取的数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；

所述设备管理模块连接光伏发电设备的服务器，以获取光伏发电设备的编号、经纬度、放置角度及光伏材料类型数据，同时设备管理模块将数据传输到预测统计运算模块进行预测，同时发送至数据库保存；

所述手动启动预测模块与预测统计运算模块连接，以手动触发启动预测系统；

所述预测统计运算模块将统计的天气数据，设备数据进行结合，利用数学模型运算获得预测发电量，并将预测的发电量及发电功率值存储至数据库内；

预测系统实现的光伏发电预测方法，包括如下步骤：

a、在定时启动预测模块内预先设置预测启动时间值，所述定时启动预测模块每一小时触发一次，在时间值到达预设的启动时间时，启动预测程序，触发预测统计运算模块进行数据读取；

b、设备管理模块连接到设备服务器读取待预测的光伏设备的信息，包括设备编号、设备所在地的经纬度、设备的安装角度、安装坡度、光伏材料及光伏板的数量，并将读取的数据传输给预测统计运算模块及数据库；

c、所述预测统计运算模块根据设备管理模块反馈的数据，结合设备所在地的经纬度确定设备所在的国家和城市，启动天气检测模块采集该地的天气数据；

d、所述天气检测模块通过检测接口连接到国际气象站服务器，读取待预测光伏设备所在地的天气数据，包括实时天气状况、实时云层数据、实时温湿度值、实时气压值及实时风压值，还读取历史天气数据，将读取的数据传输给预测统计运算模块及数据库；

e、所述预测统计运算模块将天气数据和设备数据进行汇总并结合预测算法各步骤进行运算获得预测的发电量及发电功率值，并将预测的发电量及发电功率值存储到数据库中，同时开启下一轮循环继续步骤a～e；本步骤中所述预测算法各步骤包括确定太阳位置，计算光谱入射强度，发电量的计算，通过确定的太阳位置获得具体的太阳时，经纬度入射角以及大气质量，根据上述数据获得各个波长下的光谱辐射强度，结合各个波长的光谱辐射强度从而计算得出短路电流值，进而计算得到发电量；

所述通过确定的太阳位置获得具体的太阳时，经纬度入射角以及大气质量，其中：

大气质量由天顶角的余弦的倒数求得：θ_z为天顶角；

太阳时Solar time＝Standard time+E+4(L_st-L_loc)，其中Standard time表示标准时间，时间表示为XX:XX，

E＝229.2(0.000075+0.001868cosB-0.032077sinB-0.014615cos2B-0.04089sin2B)，

L_st是标准经度，L_loc是本地经度，n是一年中的第几天；

入射角θ表示直射到平面的光束与平面法线所成的角，

cosθ＝sinδsinφcosβ-sinδcosφsinβcosγ+cosδcosφcosβcosω+cosδsinφsinβcosγcosω+cosδsinβsinγsinω，

其中：纬度φ表示当地纬度，北边为正，-90°≤φ≤90°；

赤纬角δ＝(180/π)(0.0069180.399912 cosB+0.070257 sinB-0.006758 cos2B+0.000907 sin2B-0.002697 cos3B+0.00148 sin3B)，23.45°≤δ≤23.45°；

斜度β：0°≤β≤180°；

方位角γ：-180°≤γ≤180，西为正东为负；

时角ω：正午为0，早上负下午正，一小时＝15°；

所述光谱入射强度分为直射光谱辐射强度及散射光谱辐射强度，其中直射光谱辐射强度I_dλ＝H_OλDT_rλT_aλT_wλT_oλT_uλ，

其中，H_Oλ是在平均日地距离下波长为λ的地外辐射；

T_rλ、T_aλ、T_wλ、T_oλ、T_uλ分别是瑞利 散射、尘埃衰减、水蒸气吸收、臭氧吸收、统一混合空气吸收引起的在波长λ下的透射率方程，D是日地距离修正因子

D＝1.00011+0.034221cosφ+0.00128sinφ+0.000719cos2φ+000077sin2φ

φ＝2π(d-1)/365，d是一年中的第几天，其中天数范围1-365；

散射光谱辐射强度I_sλ＝I_rλ+I_aλ+I_gλ；

其中I_rλ表示气溶胶反射值，I_aλ表示尘埃反射值；I_rλ表示其他悬浮物反射值；

通过运用公式其中n为二极管理想因子，k为玻尔兹曼常数，值为1.3806488×10-23，T为板子的温度，单位为K，V为电压，RS和Rsh分别为串联电阻和并联电阻，I_o为饱和电流；通过扫描法从电压为0处一直扫描到电流为0处得到一组I-V曲线，记录电压和电流的乘积寻找最大功率输出，找到最大功率点电压和电流，求出指定太阳时条件下的功率输出，乘以两时间节点的时间差就得到了指定太阳时条件下的产能输出；

所述瑞利散射

其中M’是气压关联的大气质量，M’＝MP/P₀，其中P₀＝1013mb，MP是表面压强，时间表示为mb；

尘埃衰减表达式：

其中α_n和β_n的值通过一个大气气溶胶模型得出，波长小于0.5μm时α₁＝1.0274，波长大于等于0.5μm时α₂＝1.2060，可以通过一个单一的α_n值来代表这个模型，即α_n＝1.14；β_n的值对不同的光谱间隙都取不同的值以满足在0.5μm左右浑浊度的精确度要求；

水蒸气吸收T_wλ＝exp[-0.2385a_wλWM/(1+20.07a_wλWM^0.45]；

其中W是可降水量，a_wλ是水蒸气吸收因子，M是大气质量；

臭氧吸收T_oλ＝exp(-a_oλO₃M₀)；

统一混合气体透射率方程为：

其中O₃是0.34，h₀为最大臭氧密度的高度，为22km，M₀是臭氧质量，单位弧度，M₀＝(1+h₀/6370)/(cosZ²+2*(h₀/6370))^0.5，a_uλ为吸收系数和空气数量的统一，a_oλ是根据实际环境观测产生的参考值，Z为天顶角。