CN104915548B - 一种光伏组件除尘策略优化方法 - Google Patents
一种光伏组件除尘策略优化方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明专利公开了一种光伏组件除尘策略优化方法，主要是通过合理的计算分析得出最优的除尘策略，解决了光伏电站尤其是集中式大规模光伏电站高效除尘的经济技术问题，从而带来更大的经济利益。本发明能够合理规划除尘策略，使除尘策略更具备经济效益，合理利用人力成本；目前的除尘装置内部未有除尘时间算法，本发明填补了该项空白，由于一两年之内，光伏电板设备老化所带来的发电量减少远没有覆尘因素大，所以该除尘策略具有较大的经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏电池板组件除尘技术领域，特别是一种光伏组件除尘策略优化方法。
背景技术
现有技术主要集中在光伏组件除尘装置的研究上，主要是机械结构及电子技术方面的创新，主流是用水冲洗或者拖把清扫，没有涉及除尘策略的算法研究。现有技术主要研究怎么除尘，较少研究除尘时间间隔问题。同时光伏电站中的光伏组件数量众多，给每个光伏组件都安装上除尘装置设备价格昂贵。目前光伏电站基本上并未安装价格昂贵的除尘装置，现有光伏电站基本上都是人工除尘，过于频繁则增加人力成本支出，费用较大；较长时间不除尘光伏电站发电量又会受到严重影响；定量的分析测试表明:4g/m2的灰尘堆积使得光伏组件电能输出效率锐降60％；尤其是鸟类的粪便、树叶、动物攀爬的遗迹等大面积不透光的污染物覆盖会产生热斑效应，导致光伏组件局域高温直至烧毁报废。
因此，光伏组件表面灰尘覆盖层应该及时清理，这对光伏能源发电企业提高经济效益是很重要的；因此合理规划除尘时机具有非常大的经济意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术不足，本发明提供了一种基于覆尘因子影响的光伏阵列的定时除尘策略，能够有效的指导光伏企业择时进行光伏电板除尘，从而提高光伏企业的发电效率，提高经济效益。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种光伏组件除尘策略优化方法，包括下列步骤：
A：由气象数据及地理数据，输入全日发电量计算模型，计算出无覆尘情况下光伏电站应该发电量；
B：再将无覆尘情况下的应该发电量输入覆尘因子计算模型；
C：同时将真实发电量数据库中的对应发电数据输入覆尘因子计算模型，得出覆尘因子；
D：结合历史同期覆尘因子数据库，由损失电量计算模型计算得出由于覆尘而损失的电量；
E：结合当前上网电价和除尘成本，比较因覆尘损失电量的经济，通过计算判断是否需要除尘。
工作原理：本发明通过数据库、气象数据及地理数据信息、一系列计算模型、当前上网电价、除尘成本等信息比较计算，采用计算机智能计算得出合理的结论。
本发明利用历史发电数据库，及气象地理信息实时计算得出光伏电站的覆尘因子，再对比不同年份相同月份的覆尘因子，计算覆尘因子变化量，从而计算得出少发的电量，结合当前上网电价及除尘成本，进而通过计算机计算判断是否除尘，给出除尘指令。
优选，所述步骤D之后，要结合历史同期覆尘因子数据库，必须是相邻前一年份的同期数据。
本发明未提及的技术均为现有技术。
有益效果：本发明能够合理规划除尘策略，使除尘策略更具备经济效益，合理利用人力成本；目前的除尘装置内部未有除尘时间算法，本发明填补了该项空白，由于一两年之内，光伏电板设备老化所带来的发电量减少远没有覆尘因素大，所以该除尘策略具有较大的经济价值。
附图说明
图1是本发明光伏组件除尘策略优化方法工作原理流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1所示，由于发电量可由发电功率对时间进行积分直接求得，本发明里为方便描述直接用发电功率P代替发电量；
A：首先是要通过光伏电站的经纬度地理位置信息和气象信息得到无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量Pct：
式中：It为在不考虑任何覆尘情况下，太阳辐射强度能够达到的最大值，该值仅与所在区域的经纬度、海拔高度以及时间有关，其变化规律是确定的，因此可知Pct中仅包含光伏发电出力中无覆尘情况下的理论应该发电值，Pstc是标准测试条件下的光伏电站的输出功率，Istc是标准测试条件下的太阳辐射强度。
其中It的计算步骤如下：
It＝Ib+Id (2)
Ib为太阳直射辐射强度，Id为太阳散射强度；
计算太阳直射辐射强度的公式：
式(3)中：I0为太阳直射到地球大气层上的辐射强度，τb为太阳直射辐射的透明度系数，Mh为大气质量，是一个随着海拔高度变化的函数，可以理解为Mh＝f(h)，α为当地的太阳高度角；φ为该地区的纬度；δ为太阳的赤纬角，与太阳和地球之间的相对位置相关；ω为太阳的时角，与每天的时间相关，对于固定倾角的光伏板，还需考虑其对地倾角的影响，N表示日序，从每年的1月1日算起，S0为太阳常数，表示进入地球大气的太阳辐射在单位面积内的总量，在地球大气层之外，垂直于入射光的平面上测量，其值约为1367w/m2；e是自然对数；
计算太阳散射强度的公式：
式(4)中:τd是太阳散射辐射的透明度系数，k为与大气质量相关的参数。当大气质量比较浑浊时，k的取值在[0.60,0.70]之间；当大气质量正常时，k的取值在[0.71,0.80]之间；当大气质量比较好时，k的取值在[0.81,0.90]之间，Mh为大气质量；
结合式(2)、(3)、(4)可以求出It，再代入式(1)中，求得无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量Pct。
B:由无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量减去实时实际发电量再除以理论应该发电量得到实时光伏覆尘因子，见下面公式：
定义光伏出力实时覆尘因子ηt为：
Pct中仅包含光伏发电出力中确定性的部分，即无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量，Pt为实时实际发电量。
C：由历史同期覆尘因子确定实时覆尘因子的变化量，即由历史同期覆尘因子与实时覆尘因子的差值，取绝对值得到实时覆尘因子的变化量Δηt。
D：由实时覆尘因子的变化量Δηt，乘以实时无覆尘理论应该发电量Pct得到实际因覆尘而损失的电量。
E：由上网电价乘以实际因覆尘而损失的电量，得到浮尘经济损失；若该损失超过除尘成本，则发出除尘信息。
本发明利用历史发电数据库，及气象地理信息实时计算得出光伏电站的覆尘因子。再对比不同年份相同月份的覆尘因子，计算覆尘因子变化量，从而计算得出少发的电量。结合当前上网电价及除尘成本，进而通过计算机计算判断是否除尘，给出除尘指令。本发明只需要一台计算机就可以得出具体的除尘时间，而可以避免投入大规模的除尘装置，为光伏电站节约了成本的同时，也能提高发电效率。况且使用人工除尘能为社会创造就业岗位，缓解就业压力。
Claims (1)
1.一种光伏组件除尘策略优化方法，其特征在于：包括下列步骤：
A：首先是要通过光伏电站的经纬度地理位置信息和气象信息得到无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量Pct：
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</mrow>
式中：It为在不考虑任何覆尘情况下，太阳辐射强度能够达到的最大值，Pstc是标准测试条件下的光伏电站的输出功率，Istc是标准测试条件下的太阳辐射强度；
其中It的计算步骤如下：
It＝Ib+Id (2)
Ib为太阳直射辐射强度，Id为太阳散射强度；
计算太阳直射辐射强度的公式：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "}">
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<mi>sin</mi>
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式(3)中：I0为太阳直射到地球大气层上的辐射强度，τb为太阳直射辐射的透明度系数，Mh为大气质量，α为当地的太阳高度角；φ为该地区的纬度；δ为太阳的赤纬角，与太阳和地球之间的相对位置相关；ω为太阳的时角，N表示日序，从每年的1月1日算起，S0为太阳常数，e是自然对数；
计算太阳散射强度的公式：
<mrow>
<mfenced open = "{" close = "}">
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<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(4)中:τd是太阳散射辐射的透明度系数，k为与大气质量相关的参数，Mh为大气质量；
结合式(2)、(3)、(4)可以求出It，再代入式(1)中，求得无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量Pct；
B：由无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量减去实时实际发电量再除以理论应该发电量得到实时光伏覆尘因子，见下面公式：
定义光伏出力实时覆尘因子ηt为：
<mrow>
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<mi>t</mi>
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<mo>=</mo>
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Pct中仅包含光伏发电出力中确定性的部分，即无覆尘情况下光伏电站理论应该发电量，Pt为实时实际发电量；
C：由历史同期覆尘因子确定实时覆尘因子的变化量，即由历史同期覆尘因子与实时覆尘因子的差值，取绝对值得到实时覆尘因子的变化量Δηt；
D：由实时覆尘因子的变化量Δηt，乘以实时无覆尘理论应该发电量Pct得到实际因覆尘而损失的电量；
E：由上网电价乘以实际因覆尘而损失的电量，得到浮尘经济损失；若浮尘经济损失超过除尘成本，则发出除尘信息。
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