CN107086856A - 落尘对发电效率影响的实验装置及计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种落尘对发电效率影响的实验装置，包括组串和配套发电系统，配套发电系统与组串相连，还包括清洗机器人，组串共有两条，其中一条组串为普通组串，另一条组串为清洗组串，普通组串与清洗组串相邻，清洗机器人安装在清洗组串上；配套发电系统包括汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜和并网变压器；汇流箱共计两个，分别为普通汇流箱和清洗汇流箱，普通组串与普通汇流箱串联，清洗组串与清洗汇流箱串联，普通汇流箱与清洗汇流箱并联，普通汇流箱与直流配电柜串联，清洗汇流箱与直流配电柜串联，直流配电柜与逆变器串联，逆变器与交流配电柜串联，交流配电柜与并网变压器串联。本发明还涉及落尘对发电效率影响的计算方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种落尘对发电效率影响的实验装置及计算方法，属于光伏发电领域。
背景技术
光伏系统一般分为独立户用系统、BIPV和大型并网光伏电站。独立户用系统发电效率：60-65％；BIPV发电效率：70-75％；大型并网光伏电站发电效率：75-80％。随着技术的发展，组件发电效率、逆变系统、储能系统的效率都会得到大大的提升，尤其是一些大型荒漠发电站因其没有储能系统所以整体效率可以做到85％左右。
落尘对光伏电池板的影响主要来源于两个方面，一是落尘性质，二是当地的环境条件。落尘具备多种化学、生物和静电性质，同时根据大小、形状和重量的差别可分为不同的类型。当地环境因素则包括当地建筑用地性质、建筑特征(安装的方向和角度)、环境特点(植被种类)以及气候条件等。光伏面板的表面情况也相当重要，一个粗糙的、带有粘合性残留物的粘滞表面比更光滑的表面更容易积累灰尘。而且落尘本身也会吸附灰尘，一旦有了初始落尘存在，就会导致更多的落尘累计。
在光伏产业的发展中，太阳能电池板表面落尘影响发电效率的问题越发显现出来。相关数据显示，在太阳能光伏发电领域，当光伏电池板表面积灰时，将造成5％到15％的发电量损失。而目前的人工擦洗方式，仍是国内光伏项目电池板主要清洁方法，耗时、费力、效率低。近日，国内相关电气公司自主开发出了一款新型太阳能电池板清洁机器人。该机器人可全自动检测、清洁电池板，保持良好发电状态。据了解，该机器人可实现自动监测和启动，在轮子的带动下，沿着电池板两端的轨道滚动，缓缓向前爬行，其内部有螺旋式的毛刷转动，不用洒水就能将灰尘扫净。
中国专利200410026206.8公开了一种燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法,该测量方法基于燃料的高位发热值,从质量和能量守恒的角度建立了燃油冷凝式锅炉热效率的反平衡计算测量方法:1)选定基准温度和参比温度；2)测定燃料成分；3)测定燃料发热值；4)测定当地大气压力和空气相对湿度；5)测定排烟中各成分体积含量；6)测定排烟温度；7)测定燃料消耗量；8)测定排烟中冷凝水量；9)选定热效率计算方法；10)利用计算模型求得锅炉的热效率。该方法无法有效实际应用于光伏发电领域。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，系统完善，成本低廉，具有较高试验结果的准确性的落尘对发电效率影响的实验装置。本发明还提供了落尘对发电效率影响的计算方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：落尘对发电效率影响的实验装置，包括组串和配套发电系统，配套发电系统与组串相连，其特征在于：还包括清洗机器人，组串共有两条，其中一条组串为普通组串，另一条组串为清洗组串，普通组串与清洗组串相邻，清洗机器人安装在清洗组串上；配套发电系统包括汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜和并网变压器；汇流箱共计两个，分别为普通汇流箱和清洗汇流箱，普通组串与普通汇流箱串联，清洗组串与清洗汇流箱串联，普通汇流箱与清洗汇流箱并联，普通汇流箱与直流配电柜串联，清洗汇流箱与直流配电柜串联，直流配电柜与逆变器串联，逆变器与交流配电柜串联，交流配电柜与并网变压器串联。普通组串与清洗组串在地理位置上相近，减少了实验测试误差。本发明结构简单，系统完善，运用在同一工况相同边界条件下同一参数对比测量结果的方法，能够准确测量计算落尘对光伏电站发电效率反平衡计算影响系数。
落尘对发电效率影响的计算方法，包括如下步骤：通过光伏电站发电效率反平衡计算公式，计算光伏电站反平衡计算效率；
其中，光伏电站发电效率反平衡计算公式为：
η＝q1＝100％-q2-q3-q4-q5-q6-q7-q8-q9-q10-q11-q12，q1为光伏电站反平衡计算效率、q2为落尘对光伏电站发电效率反平衡计算影响系数,q3为组件功率衰减系数,q4为组件串联功率失配损失系数,q5为温升损失系数,q6为方阵相互遮挡损失系数,q7为反射损失系数,q8为光谱偏离损失系数,q9为直流线损损失系数,q10为交流线损损失系数,q11为逆变器效率损失系数,q12为变压器效率损失系数。
q2的计算方法如下：
选取普通组串和清洗组串在清洗机器人停止工作情况下同一时间段内的的直流电流数据做对比，计算清洗机器人停止工作情况下普通组串的直流电流数据与清洗组串的直流电流数据的平均偏差a；
选取普通组串和清洗组串在清洗机器人工作情况下同一时间段内的的直流电流数据做对比；计算清洗机器人工作情况下普通组串的直流电流数据与清洗组串的直流电流数据的平均偏差b；
a与b的差值为q2的测量值。
直流电流数据采用表格记录,剔除表格中因限电、遮挡、辐照过高和辐照过低造成的无效数据：如果出现下列数据，将该数据对应的整行剔除：1)辐照度<200W/m2；2)直流电流数据<0.2A；3)直流电流数据>10A；4)直流电流数据<(0.7*辐照度/100)A，本情况中直流电流数据与辐照度处于同一行；5)直流电流数据>(1.3*辐照度/100)A，本情况中直流电流数据与辐照度处于同一行。剔除因为限电、遮挡、辐照不满足要求等原因造成的无效数据，增加了实验数据精度和正确性。辐照度与该辐照度下的普通组串的直流电流数据与清洗组串的直流电流数据对应，在表格中同一行分别记录辐照度，以及该辐照度下普通组串的直流电流数据与清洗组串的直流电流数据。
相比现有技术，本发明试验中保证其他参数影响不变，将落尘作为唯一的自变量进行计算。因此根据清洗情况，选取一组加装自动清洗机器人的清洗组串和一组地理位置相近的布置角度相同的相同型号的普通组串的数据作为我们模型的输入数据，通过对比模型数据，加装自动清洗机器人的清洗组串清洗之前工况两组组串数据计算两个组串的原始发电电流偏差，加装自动清洗机器人的光伏发电组串清洗之后工况两组组串数据计算其中一个组串清洗之后的两个组串的发电电流偏差，两者偏差之差即为落尘对光伏电站发电效率反平衡计算影响系数。
附图说明
图1是本发明实施例的落尘对发电效率影响的实验装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1。
落尘对发电效率影响的实验装置，包括组串和配套发电系统，配套发电系统与组串相连。
组串共有两条，其中一条组串为普通组串1，另一条组串为清洗组串3，普通组串1与清洗组串3在地理位置上相邻，保证两者光照条件以及其他自然条件相近。
普通组串1与清洗组串3的区别仅在于清洗组串3安装有清洗机器人9，清洗机器人9安装在清洗组串3上。
配套发电系统包括汇流箱、直流配电柜5、逆变器6、交流配电柜7和并网变压器8。汇流箱共计两个，分别为普通汇流箱2和清洗汇流箱4，普通组串1与普通汇流箱2串联，清洗组串3与清洗汇流箱4串联，普通汇流箱2与清洗汇流箱4并联，普通汇流箱2与直流配电柜5串联，清洗汇流箱4与直流配电柜5串联，直流配电柜5与逆变器6串联，逆变器6与交流配电柜7串联，交流配电柜7与并网变压器8串联。
落尘对发电效率影响的计算方法，包括如下步骤：通过光伏电站发电效率反平衡计算公式，计算光伏电站反平衡计算效率；
其中，光伏电站发电效率反平衡计算公式为：
η＝q1＝100％-q2-q3-q4-q5-q6-q7-q8-q9-q10-q11-q12，q1为光伏电站反平衡计算效率、q2为落尘对光伏电站发电效率反平衡计算影响系数,q3为组件功率衰减系数,q4为组件串联功率失配损失系数,q5为温升损失系数,q6为方阵相互遮挡损失系数,q7为反射损失系数,q8为光谱偏离损失系数,q9为直流线损损失系数,q10为交流线损损失系数,q11为逆变器效率损失系数,q12为变压器效率损失系数。
q2的计算方法如下：
选取普通组串1和清洗组串3在清洗机器人停止工作情况下同一时间段内的的直流电流数据做对比，计算清洗机器人停止工作情况下普通组串1的直流电流数据与清洗组串3的直流电流数据的平均偏差a；
选取普通组串1和清洗组串3在清洗机器人工作情况下同一时间段内的的直流电流数据做对比；计算清洗机器人工作情况下普通组串1的直流电流数据与清洗组串3的直流电流数据的平均偏差b；
a与b的差值为q2的测量值。
直流电流数据采用表格记录,剔除表格中因限电、遮挡、辐照过高和辐照过低造成的无效数据：如果出现下列数据，将该数据对应的整行剔除：1)辐照度<200W/m2；2)直流电流数据<0.2A；3)直流电流数据>10A；4)直流电流数据<(0.7*辐照度/100)A，本情况中直流电流数据与辐照度处于同一行；5)直流电流数据>(1.3*辐照度/100)A，本情况中直流电流数据与辐照度处于同一行。剔除因为限电、遮挡、辐照不满足要求等原因造成的无效数据，增加了实验数据精度和正确性。辐照度与该辐照度下的普通组串1的直流电流数据与清洗组串3的直流电流数据对应，在表格中同一行分别记录辐照度，以及该辐照度下普通组串1的直流电流数据与清洗组串3的直流电流数据。
本实施例中[18区3号汇流箱]光伏直流通道13为清洗组串3，[18区3号汇流箱]光伏直流通道11为普通组串1。
参见表1,表1中B列为清洗前日照辐射强度很小一部分数据事例、C列为清洗前[18区3号汇流箱]光伏直流通道11的直流电流很小一部分数据事例、D列为清洗前[18区3号汇流箱]光伏直流通道13的直流电流很小一部分数据事例。
表1
参见表2,表2中B列为清洗后日照辐射强度很小一部分数据事例、C列为清洗后[18区3号汇流箱]光伏直流通道11的直流电流很小一部分数据事例、D列为清洗后[18区3号汇流箱]光伏直流通道13的直流电流很小一部分数据事例。
表2
试验过程：对[18区3号汇流箱]光伏直流通道13进行清洗机器人9在线清洗，[18区3号汇流箱]光伏直流通道11不清洗。试验前后分别读取数据。表3为清洗前工况部分数据。表4为清洗后工况部分数据。
表3
表4
剔除因为限电、遮挡等原因造成的无效数据。表5为清洗前工况部分数据剔除无效数据计算结果。表6为清洗后工况部分数据剔除无效数据计算结果。
表5
表6
试验前后清洗效果＝试验后一段时间内平均偏差-实验前一段时间内平均偏差
＝6.771-3.922
＝2.849％
试验结果：计算落尘对光伏电站发电效率反平衡计算影响系数为2.849％
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种落尘对发电效率影响的实验装置，包括组串和配套发电系统，配套发电系统与组串相连，其特征在于：还包括清洗机器人，组串共有两条，其中一条组串为普通组串，另一条组串为清洗组串，普通组串与清洗组串相邻，清洗机器人安装在清洗组串上；配套发电系统包括汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜和并网变压器；汇流箱共计两个，分别为普通汇流箱和清洗汇流箱，普通组串与普通汇流箱串联，清洗组串与清洗汇流箱串联，普通汇流箱与清洗汇流箱并联，普通汇流箱与直流配电柜串联，清洗汇流箱与直流配电柜串联，直流配电柜与逆变器串联，逆变器与交流配电柜串联，交流配电柜与并网变压器串联。
2.一种落尘对发电效率影响的计算方法，基于权利要求1所述的落尘对发电效率影响的实验装置，其特征在于：包括如下步骤：通过光伏电站发电效率反平衡计算公式，计算光伏电站反平衡计算效率；
其中，光伏电站发电效率反平衡计算公式为：
η=q1=100%-q2-q3-q4-q5-q6-q7-q8-q9-q10-q11-q12，q1为光伏电站反平衡计算效率、q2为落尘对光伏电站发电效率反平衡计算影响系数,q3为组件功率衰减系数,q4为组件串联功率失配损失系数,q5为温升损失系数,q6为方阵相互遮挡损失系数,q7为反射损失系数,q8为光谱偏离损失系数,q9为直流线损损失系数,q10为交流线损损失系数,q11为逆变器效率损失系数,q12为变压器效率损失系数。
3.根据权利要求2所述的落尘对发电效率影响的计算方法，其特征在于：q2的计算方法如下：
选取普通组串和清洗组串在清洗机器人停止工作情况下同一时间段内的的直流电流数据做对比，计算清洗机器人停止工作情况下普通组串的直流电流数据与清洗组串的直流电流数据的平均偏差a；
选取普通组串和清洗组串在清洗机器人工作情况下同一时间段内的的直流电流数据做对比；计算清洗机器人工作情况下普通组串的直流电流数据与清洗组串的直流电流数据的平均偏差b；
a与b的差值为q2的测量值。
4.根据权利要求3所述的落尘对发电效率影响的计算方法，其特征在于：直流电流数据采用表格记录,剔除表格中因限电、遮挡、辐照过高和辐照过低造成的无效数据：如果出现下列数据，将该数据对应的整行剔除：
1）辐照度<200W/m2；
2）直流电流数据<0.2A；
3）直流电流数据>10A；
4）直流电流数据<（0.7*辐照度/100）A，本情况中直流电流数据与辐照度处于同一行；
5）直流电流数据>（1.3*辐照度/100）A，本情况中直流电流数据与辐照度处于同一行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 310030 No. 10 West Garden Road, West Lake science and technology economic Park, Xihu District, Hangzhou, Zhejiang Applicant after: HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 310030 No. 10 West Garden Road, West Lake science and technology economic Park, Xihu District, Hangzhou, Zhejiang Applicant before: Huadian Electric Power Research Institute |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |