[发明专利]一种计算雾霾对光伏发电量定量影响的方法

说明书

本发明提供了一种计算雾霾对光伏发电量定量影响的方法。本发明首先，收集气象数据、空气质量数据、光伏发电数据，完成数据过滤、数据季节归一化，建立晴空数据库。采用改进的的灰色关联度分析光伏发电系统中各影响因素与光伏发电量的关联度；根据关联度分析，建立雾霾与辐照度的指数线性复合关系模型，得到雾霾对辐照度的定量影响。根据已有光伏发电系统建立simulink光伏发电系统模型，得到无雾霾对应的光伏发电量，获得雾霾对光伏发电量定量影响。本发明方法可以定量的描述雾霾对光伏发电量的影响，对新建光伏系统经济性评估、在役光伏系统发电量预测及调度上有重要意义，为新能源的应用开发提供决策参考，为提高空气质量做出贡献。

技术领域

本发明属于光伏发电领域，涉及到定量分析气象中雾霾(PM2.5)降低直接辐射、增加散射辐射导致造成太阳辐照度降低，基于改进的灰色斜率关联度分析各影响因素与光伏发电功率的影响权重，创建指数线性复合模型，具体涉及一种定量分析PM2.5造成光伏发电量损失的方法。

背景技术

雾霾是极为常见且污染范围极大的一种大气污染现象，自2013年以来，我国许多地区在冬天经常性爆发雾霾天气，经过近几年治理以及太阳能等清洁能源的发展，中国的雾霾问题得到了显著的改善；但相比其他发达国家来说，中国的空气污染问题形式依然严峻。空气污染主要包括小颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)等等，其中PM2.5是雾霾的主要成分，其对太阳辐照度的影响是降低直接辐射，增加了散射辐射，进而导致光伏组件表面接受到的辐照强度降低。雾霾污染的一个主要原因是中国的能源结构过于偏重煤炭，由于煤炭的高污染性，所以雾霾污染并没有明显的下降趋势，为了解决对煤炭的依赖问题，积极的发展清洁能源十分重要。由于光伏发电的无噪声，无污染以及其不受地域限制的特点，发展极为迅速，据统计，截至到2018年底，全国光伏发电装机容量累计为1.74亿KW。随着目前经济的快速发展，雾霾天气仍可能持续，导致太阳辐照度持续减少，进而难以估量其影响。

太阳辐射作为人类活动的重要能量来源，而人类活动产生的雾霾天气则会减少到达地表的太阳辐射量。研究发现，不同的雾霾浓度对太阳辐照度的影响程度不同，当雾霾浓度达到一定值时，会成为影响辐照度的主要因素，严重降低光伏发电量；很多研究通过构建表示大气状况的指数或者建立雾霾与太阳辐射的关系式分析，进而揭示太阳污染对太阳辐照度的影响。还有研究通过对大气中颗粒物浓度进行观测实验同时利用太阳辐射观测数据进行对比分析二者之间的变化趋势进一步证实了雾霾天气对太阳辐射具有非常明显的影响怕。再有通过量化天气类型和雾霾程度，根据相似日控制除雾霾外其他气象因素相似，进而分析雾霾对光伏发电量的独立影响。

已有的研究在大气污染对太阳太阳辐射量影响方面取得了一些进展，但多数研究仅从定性的角度探讨雾霾浓度与辐照度的关系，而定量分析雾霾浓度与地面太阳辐射的研究较少，太阳辐射量与光伏发电量的转换多是粗略的光电转换效率，导致分析结果有较大误差。本文通过分析雾霾等因素与光伏发电量的关联度，建立雾霾与辐照度的关系式，定量分析雾霾天气下辐照度的损失，结合实际的光伏发电站建立光伏发电系统模型获得雾霾天气下光伏发电量的定量损失量，为太阳能资源的合理利用提供科学依据。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种计算雾霾对光伏发电量定量影响的方法。

一种计算雾霾对光伏发电量定量影响的方法，具体步骤如下：

步骤1、收集气象数据、空气质量数据、光伏发电数据，进行数据合理性完整性检验，完成数据过滤，数据季节归一化，建立晴空数据库。

通过建立数据过滤器去除晴天以外的数据，数据季节归一化采用最大-最小规范化对数据进行一种线性变化，能保持原始数据之间的联系，使得数据标准化后在分析中不会产生误导性的结果。

步骤2、使用改进的的灰色斜率关联度分析建立光伏发电系统的系统特征序列和系统相关因素序列。改进的灰色斜率关联度计算方法如下：