基于光伏组件衰减的多年发电量计算常见问题及探讨

在光伏电站设计及决策中都需要计算光伏电站寿命期内各年的发电量,该计算均基于组件的衰减系数进行。但在实际计算中,常因对衰减系数定义的理解偏差等原因导致采用错误的方法。本文针对计算中的常见问题进行了整理及对比,并在计算中新增部分影响因素,以提高多年发电量,尤其是首年发电量的计算结果精确程度,为光伏电站的投资决策提供更科学准确的参考。     

不同安装倾角对光伏电站发电量的影响研究

通过采集某光伏电站内各种安装倾角下的同年发电量值,对比研究倾角对电站发电量的影响。采用倾斜面辐射量计算方法 Reindl模型计算对应角度下理论发电量,验证模型工程计算方法的适用性。在此基础上,按照春分、夏至、秋分和冬至4个节气每相邻两个节气的中间点为分界点,比较14°、34°和38°3种角度下光伏组件的发电能力,并计算在不考虑角度限制后的最佳季调倾角发电能力。结果显示,若在各季节分界点实施调节,3种倾角下全年发电量较固定倾角安装可提高约4.6%,不考虑角度限制后的可调倾角方案全年发电量比固定倾角可提高约5.7%。     

可调式光伏支架探索

根据日照原理,对大唐国际格尔木光伏电站中光伏阵列每月太阳辐射量进行研究,按照电站季节性的日照轨迹变化,通过PVsyst软件对光伏阵列进行最佳倾角的计算,获得年最大发电量;并对固定倾角、可调支架和自动跟踪3种不同方式的年发电量及成本进行分析比较,总结采用可调节支架的经济效益。     

基于PVsyst软件模拟发电量数据的光伏电站电能损耗的分析方法研究

电能损耗是光伏电站非常重要的综合性指标,对其进行分析可以为光伏电站能效管理提供数据支持。在电能损耗的计算过程中,最大负荷损耗小时数的选取非常关键。提出了一种基于PVsyst软件模拟所得的发电量数据来分析光伏电站电能损耗的方法,结合工程实际情况给出了精确计算年最大负荷损耗小时数的改进算法数学模型,并对采用不同算法得到的年最大负荷损耗小时数进行了比较分析;以山西省大同市鸦儿崖乡100 MW光伏电站为算例,对其电气设备及线缆的电能损耗进行详细分析,验证了所提出光伏电站电能损耗分析方法的正确性。研究结果表明：1)由于光伏电站容配比的影响,应分别计算光伏电站直流侧和交流侧的年最大负荷损耗小时数,直流侧和交流侧的电能损耗也需要分别计算。2)该方法基于PVsyst软件模拟得到的光伏电站全年各小时的发电量数据,可准确计算出光伏电站的年最大负荷损耗小时数,在数学逻辑上合理,可以提高光伏电站电能损耗计算的准确度。该方法也可应用于其他实际运行的发电项目的电能损耗分析。     

基于IEC 61400-12-1标准的风电机组年发电量计算方法的优化研究

在充分研究了IEC 61400-12-1标准中关于风电机组年发电量计算方法的基础上,结合概率论的相关理论,对该标准中计算方法存在的缺陷进行了分析,提出了一种优化算法,并对优化算法和标准算法的计算结果进行了对比分析。结果表明,在相同置信区间内,采用优化算法计算的年发电量结果的不确定度更低。     

中国西北、华中、华南3个地区光伏电站的清洗效益比较分析

分别以中国西北地区的甘肃省金塔县某集中式光伏电站、华中地区的湖南省平江县某集中式光伏电站、华南地区的广东省广州市某工业园屋顶分布式光伏电站作为研究对象，对中国西北、华中、华南3个地区(下文简称为“中国北中南三地”)光伏电站的清洗方式和清洗频率进行了研究，对清洗工具的适用情况及使用情况进行了总结，并对清洗效益进行了经济性分析。研究结果表明：中国北中南三地中，清洗成本呈现由北向南依次递增的趋势；集中式光伏电站的单位清洗成本小于屋顶分布式光伏电站的；华南地区屋顶光伏电站的清洗盈亏平衡点最高，清洗效益最优。研究结果对中国乃至全球光伏电站发电效率提升具有重大意义。     

基于非平稳太阳辐照强度计算和LMS滤波器光伏电站功率预测方法

光伏电站功率预测对电力系统调度及安全稳定运行具有重要意义,对于光伏电站输出功率时间序列表征出来的周期性非平稳特性,采用计算理论太阳辐照强度的方法完成去趋势化的数据预处理,在此基础上提出了一种理论太阳辐照强度计算和LMS自适应滤波器相结合的光伏电站功率预测方法。将光伏电站过去时刻运行值作为滤波器的输入,当前时刻运行值作为滤波器的期望值,自适应滤波器即可建立光伏电站功率预测模型的有限脉冲响应逼近模型。该算法简单,能够实时显式结果。使用某光伏电站运行数据进行验证结果表明该方法对超短期功率预测精度较高。     

光伏组件间阴影遮挡预测模型的建立

由于地形等原因，部分特殊区域光伏电站建成后光伏组件间往往容易产生阴影遮挡。通过利用计算几何、空间解析几何中平面与直线相交的相关理论，进行了光伏组件间在某一时刻产生阴影遮挡的研究分析，得到了一种光伏组件间阴影遮挡的预测模型，并利用光伏支架钻孔灌注桩位放样时采集的坐标数据对该预测模型进行验证。通过光伏组件间阴影遮挡预测模型可计算出经光伏组件上任意1角点的太阳光线与相邻光伏组件的位置关系，解决了光伏组件间阴影遮挡问题，从而提高光伏电站发电量。     

小型光伏电站成本回收问题的研究

为了给青岛地区的用户在安装小型分布式光伏并网电站时提供理论依据,对青岛地区小型光伏电站成本回收问题进行研究。以青岛大学自建光伏电站为例,说明适用于青岛地区的屋顶小型光伏并网电站的安装与测量方法;实际测量、统计、筛选电站安全运行期间内的天气与发电数据,得到870组有效数据,实际验证青岛地区各个月份的光照时间、实际发电时间、日发电量之间的关系,分析影响青岛地区光伏发电的因素,并重点分析湿度与风速对日发电量的影响;给出光伏电站运行维护的一般经验,得到适用于青岛地区的以查表法为基础的预测年发电量的公式,计算电站回收成本需要的时间。     

山地光伏电站的近场阴影模拟研究

结合复杂山地地形条件下光伏组件的布置方案，基于PVsyst软件和Helios 3D软件建立了山地光伏电站三维近场阴影仿真模型，以模拟计算近场阴影遮挡损失修正系数；另外根据项目建设区域内实际的光伏组件倾角和光伏方阵方位角，结合光伏电站朝向替代计算，得到近场阴影遮挡损失修正系数；最后对3种计算方案得到的近场阴影遮挡损失修正系数与该项目实际值进行对比。研究结果表明：由于山地光伏电站项目建设区域地形中的坡度、坡向变化对光伏组件倾角、光伏方阵方位角存在影响，导致山地场景下的近场阴影遮挡损失修正系数比平地场景下的更大。提出的Helios 3D模拟计算方案和公式计算方案同样适用于其他山地光伏电站，可以对特定地形条件下光伏发电系统的阴影情况进行模拟，以评估光伏组件倾角、光伏方阵方位角对近场阴影遮挡损失修正系数的影响，可为精细化评估山地光伏电站中光伏组件布置方案对近场阴影遮挡损失修正系数的影响程度提供合理的分析、研究方案。     

风能资源评估中的功率曲线问题

本文通过利用不同地区的3座测风塔的完整年测风数据进行计算,比较了利用静态功率曲线和动态功率曲线计算得到的年发电量的不同,分析了其中的规律。通过比较不同条件下利用静态功率曲线与动态功率曲线计算结果的差异得出,不同条件下,动态功率曲线计算结果相对静态功率曲线计算结果百分比的经验值,对以后直接利用静态功率曲线计算年发电量具有较好的指导作用。     

湍流强度对风电场发电量的影响

准确估算湍流强度变化影响下的发电量,为风电项目开发与投资提供可靠的依据。从10 min级湍流强度变化的角度,提出了利用实时湍流强度计算风电场发电量的方法,通过多项式展开公式和数值积分,对风电机组的发电量进行估算。以新疆某风电场的实际风资源为例,与实际年发电量、静态理论年发电量和普遍采用的修正发电量功率曲线的方法对比,表明该方法估算的发电量误差小,更贴近实际年发电量。     

不同天气类型对光伏电站理论发电量影响的研究

利用浙江某分布式屋顶光伏电站近一年的数据,对不同天气类型下光伏电站的发电特性进行分析。结合当地每日气象数据对天气类型进行分类,分析不同天气类型对光伏电站发电量及发电效率的影响;考虑不同天气类型以及环境温度对太阳电池板的影响,提出一种拟合度较高的理论发电量计算统计模型。最终的模型结果揭示了不同天气类型下,辐射量、温度与发电量之间的耦合关系确实有较大差异,为进一步建立更精确的光伏电站理论发电量模型提供了依据和指导。     

光伏电站发电量计算方法研究

光伏电站的发电量计算结果受多种因素影响,而发电量计算的准确性又影响到电站投资回报率的计算,决定了建设光伏电站的可行性。本文对比了标准法、组件面积法、标准小时法、经验系数法4种计算方法各自的优缺点,并讨论了4种方法的适用性。     

基于PVsyst的斜单轴光伏跟踪系统倾角及发电量计算

以包头光伏电站项目为例,基于PVsyst计算此项目所用斜单轴跟踪系统倾角及发电量,并进行了首年发电量和25年发电量的计算。     

漂浮式光伏电站中漂浮方阵的流荷载数值预报研究

漂浮式光伏电站遭遇突发泄洪等极端情况时流荷载骤增,对漂浮方阵的整体安全构成威胁,正确评估漂浮方阵的流荷载变得十分重要。以国家能源菏泽发电有限公司建设的某大型漂浮式光伏电站为例,首先基于计算流体力学(CFD)方法对单个浮体模型所受流荷载进行数值研究,确定符合计算要求的最优网格数量;然后通过计算光伏组件以10行10列(即10×10)方式排布的漂浮方阵在0°～90°流向角下的流荷载,得到该漂浮方阵最大流荷载流向和初步的流荷载分布规律;最后通过对比分别利用3D、2.5D和2D计算方法得到的30×28漂浮方阵流荷载计算结果,完成了195×98漂浮方阵整体流荷载的预测。研究结果显示：1)不同流向角下,0°流向角时漂浮方阵所受的流荷载最大,随着流向角增大流荷载逐渐减小;当流向角为90°时,流荷载达到最小值,仅为0°流向角时的48%左右。2) 0°流向角时,迎流第1行浮体所受流荷载最大,受遮蔽效应影响,后续各行的流荷载逐渐减小。3)漂浮方阵所受流荷载基本不随列变化;30×28漂浮方阵中间某列采用2D和2.5D计算方法得到的漂浮方阵流荷载与采用3D计算方法所得的结果一致。研究成果可为漂浮式光伏电站等类似...     

基于地理位置相关性的光伏故障监控方法研究

对光伏系统实时状态的监控是光伏电站科学运维的关键,也是实现光伏电站智能监控的重要基础。光伏故障的实时识别定位是光伏电站实时状态监控的一项主要内容。为实现对各区域光伏电站的实时全局监控,文章以江苏省某光伏企业作为研究目标,通过数据分析首次提出了基于地理位置相关性的分布式光伏电站故障识别定位实时监控方法,在理论分析的基础上,开发了分布式光伏电站实时状态监控系统,并结合实际工程进行测试与完善。研究结果表明:该分布式光伏电站故障识别定位实时监控方法能够实现各区域分布式光伏电站异常现象的识别与故障定位,具有一定的创新性;该分布式光伏电站实时状态监控系统能够准确实现光伏故障的识别定位,极大地提升了光伏企业对光伏故障的实时监控能力和全局调控能力,应用前景广阔。     

采用超声Lamb波测量钢球磨煤机的料位

采用仿真和实验的方法分析超声Lamb波在火电机组钢球磨煤机中的传播特性，研究钢球磨煤机料位测量的新方法。以某200MW火力发电机组钢球磨煤机为原形，建立了相应的实验装置。在合理的简化假设条件下，采用波动理论建立了固体颗粒负载层中Lamb波传播的理论模型。采用两层模型和单层模型进行分析，得到理论计算结果。并采用相速度测量和接收能量分析的方法，在实验台上进行对应的物理实验。将实验结果与理论计算进行比较，结果证明了理论模型的正确性。     

娜姑光伏电站的太阳能资源评估及发电量预测

云南省是中国太阳能资源最丰富的地区之一，光伏发电已成为该省实现能源转型的中坚力量和减少碳排放的重要举措。基于Meteomorm和SolarGIS数据库，对在云南省曲靖市会泽县拟建的娜姑光伏电站所在区域的太阳能资源时空分布特征进行了分析；并通过计算能够反映太阳能资源丰富程度、稳定度和太阳直接辐射状况的量化指标，评估了该光伏电站建设地的气候适宜性；然后利用光伏发电系统设计软件，结合电站所在地的实际地形，对该电站光伏阵列的布置方式进行了优化，并预测了电站的发电量。分析结果表明：1)基于Meteomorm和SolarGIS数据库分别计算得到的月均水平面太阳辐射量及月均水平面太阳散射辐射量的变化趋势和数值基本接近；2)根据SolarGIS数据库计算得到的娜姑光伏电站建设区域的年总水平面太阳辐射量、月均法向太阳直接辐射量和年总水平面太阳散射辐射量分别为1655.9、1361.8和755.0 kWh/m2;3)娜姑光伏电站装机容量为151.2 MW时，预计其25年的总发电量为5499833.0 MWh，年均发电量为219993.3 MWh，年均等效利用小时数为1454.9 h。该研究可为娜姑光伏电站...     

基于小波包与LSSVM的短期光伏输出功率预测研究

由于太阳辐照度及其他气象会随时发生变化,导致光伏电站输出功率具有可变性和不确定性,这将会对电网的安全运行造成重大影响。文章研究了影响光伏电站输出功率的几种气象因素,提出了一种基于小波包与最小二乘支持向量机(LSSVM)的短期光伏电站输出功率预测方法。首先,利用小波包将原始光伏电站输出功率,以及太阳辐照度、环境温度、环境湿度等气象因素进行分解,得到基频信号和多层高频信号;然后,利用最小二乘支持向量机所具有的处理小样本数据和解决非线性函数的能力,将得到的基频信号和多层高频信号作为最小二乘支持向量机的输入变量;最后,将不同尺度的输出结果进行叠加、合成,得到原始光伏电站输出功率的预测值。仿真结果表明,与传统的最小二乘支持向量机预测法、BP神经网络预测法,以及EMD与LSSVM相结合的预测方法相比,文章预测方法的预测精度较高,可以有效地预测光伏电站输出功率。