[发明专利]基于代表性水平面辐射数据优化光伏面板安装倾角的方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电规划的技术领域，具体是一种基于代表性水平面辐射数据优化光伏面板安装倾角的方法，可以生成地区的月最佳倾角、季最佳倾角和年最佳倾角。

背景技术

目前，随着人们节约能源和保护环境的意识的提高，新能源发电逐渐成为研究热点。光伏发电以其洁净性和太阳能资源的丰富性等优势在国内外的电力供应中占据了重要的地位。光伏发电系统规划设计时，由于太阳辐射会因地理纬度、季节和时间造成太阳位置的改变而改变，通常将光伏阵列朝向赤道倾斜安装，从而使得光伏发电系统全年的发电量最大。选择不同的倾角，光伏发电系统的发电能力差异较大。因此，光伏倾角优化是光伏发电规划过程中不可缺少的重要环节。

目前，国内只有少部分地区的最佳倾角得到了研究，同时由于研究方法、原始辐射数据等差异，不同学者对同一地区优化的最佳倾角不同。在实际工程应用中，国内太阳能工作者往往根据经验(倾角为当地纬度，或当地纬度加5～20°)来确定光伏板的倾角，这样的做法显然不太合适，直接影响了光伏发电系统所带来的经济效益。因此，为了使光伏面板接收到的平均日辐射均匀性最好、太阳能能量利用价值最高，需要确定一种优化光伏倾角的方法，从而满足国内光伏应用的需要。

发明内容

发明目的：本发明为使光伏面板接收到的平均日辐射均匀性最好、提高光伏发电系统所带来的经济效益，提出了一种基于代表性水平面辐射数据优化光伏面板安装倾角的方法，对光伏发电规划相关技术的研究具有重要意义。

技术方案：本发明提供以下技术方案：一种基于代表性水平面辐射数据优化光伏面板安装倾角的方法，包括如下步骤：

1)根据获取的气象站实测气象数据，基于改进的TMY method理论构建区域的典型年数据；

2)依托于相应的典型年数据，计算区域的水平面日太阳总辐射月平均值；

3)基于一个通用模型，估算光伏面板在不同倾斜角度下倾斜面上的日太阳总辐射值月均值；

4)比较得出不同倾角下倾斜面上太阳总辐射月均值的最大值，其所对应的倾角即为区域月最佳倾角；

5)通过计算每个季节的月最佳倾角的平均值，获得该季节的最佳倾角；

6)求取一年的月最佳倾角的平均值，即得到了年最佳倾角；

7)综合分析不同时段的最佳倾角，针对不同应用目标，选择适用的最佳倾角的类型。

进一步的，所述步骤1)中，获取的气象站实测气象数据包括8种指标数据：风速的日最高值、日平均值，太阳辐射的日总辐射量，温度的日最高值、日最低值、日平均值和大气相对湿度的日最低值、日平均值。

进一步的，所述步骤1)中，基于改进的TMYmethod理论构建区域的典型年数据的关键在于典型年的生成。典型年由12个典型月组成，改进的TMYmethod理论中，对应于每个月，有5个候选月，比较5个候选月的日总太阳辐射值与其历年的平均值之间的均方根误差，误差最小值的月份则被选为典型月，计算均方根误差的公式如下：

式中，RMSD是指太阳辐射的均方根误差；H_y,m,i是第y年，m月，i日的总太阳辐射值；H_ma是指第m月的日总太阳辐射量历年的均值；N是指第m月的总日数；

对应于每个月，选取8种气象指标的加权统计值WS最小的5个月作为该月的候选月，加权运算的公式为：

式中，WS(y,m)是第y年，m月，FS的加权统计值；WF_x是某气象指标x的权重；FS_x(y,m)是第y年，m月，某气象指标x的FS的统计值；M是所统计的气象指标的总数；

历年各月的8种气象指标统计量FS的计算公式如下：

式中，FS_x(y,m)是第y年，m月，某气象指标x的FS的统计值；CDF_m(x_i)是指对于所有观测年的第m月，某气象指标x的长期累积分布值；CDF_y,_m(x_i)是指对于第y年的第m月，某气象指标x的短期累积分布值；N是指第m月的总日数；

计算各个指标各月的长期分布函数和每年该月的短期分布函数的计算公式为：

式中，S_n(x)是某气象指标x的累积分布值；n是某指标x元素的总个数；i为序数。