CN107546765A - 光伏电站容量配置方法与装置 - Google Patents

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CN107546765A CN201610480219.5A CN201610480219A CN107546765A CN 107546765 A CN107546765 A CN 107546765A CN 201610480219 A CN201610480219 A CN 201610480219A CN 107546765 A CN107546765 A CN 107546765A
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唐彬伟
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Abstract

本发明实施例提供了一种光伏电站容量配置方法与装置，其中，光伏电站容量配置方法包括：获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与所述光伏组件在标准测试条件STC下的STC辐照度，其中，所述实际辐照度表示所述光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；根据所述实际辐照度和所述STC辐照度，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；根据所述实际短路电流和所述实际开路电压，确定所述光伏组件的实际最大输出功率；根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。通过本发明实施例，有效利用了光伏电站中的光伏组件和逆变器资源，解决了现有光伏电站中逆变器资源浪费的问题。

Description

光伏电站容量配置方法与装置
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏电站容量配置方法与装置。
背景技术
光伏电站是利用太阳光能、逆变器、采用特殊材料诸如晶硅板等电子元件组成的发电体系。在光伏电站中，光伏组件是一个光伏电站中基本的组织，通常每个光伏组件配置有若干台逆变器。
目前，大量已建成的光伏电站中，对光伏组件和逆变器的典型配置为将光伏组件(也称光伏板)和逆变器二者的功率匹配，即，每1MWp的光伏组件容量配置1MW的逆变器。
但在实际运行中，受到当地光资源条件、环境条件等影响，1MWp装机容量的光伏组件往往无法达到1MW的额定输出功率。因此，逆变器在大部分时间都在小于额定功率的情况下运行，未能达到满功率状态，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏电站容量配置方法与装置，以解决现有技术无法有效配置光伏电站中的光伏组件和逆变器的容量配比，造成光伏电站中逆变器资源浪费的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种光伏电站容量配置方法，包括：获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与所述光伏组件在标准测试条件STC下的STC辐照度，其中，所述实际辐照度表示所述光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；根据所述实际辐照度和所述STC辐照度，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；根据所述实际短路电流和所述实际开路电压，确定所述光伏组件的实际最大输出功率；根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。
根据本发明的另一方面，还提供了一种光伏电站容量配置装置，包括：获取模块，用于获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与所述光伏组件在标准测试条件STC下的STC辐照度，其中，所述实际辐照度表示所述光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；第一确定模块，用于根据所述实际辐照度和所述STC辐照度，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；第二确定模块，用于根据所述实际短路电流和所述实际开路电压，确定所述光伏组件的实际最大输出功率；配置模块，用于根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。
根据本发明实施例提供的光伏电站容量配置方案，首先获得光伏电站中的光伏组件的实际辐照度和STC(Standard Test Condition，标准测试条件)辐照度；然后，根据该实际辐照度和STC辐照度可以确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；接着，确定光优组件实际的最大输出功率；进而，根据该最大输出功率，配置光伏组件与逆变器的容量配比。可见，与现有的光伏电站中光伏组件与逆变器采用固定的功率匹配的容量配比方式相比，本发明实施例提供了一种可根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度，最终获得实际的最优光伏组件与逆变器的容量配比的方案，有效利用了光伏电站中的光伏组件和逆变器资源。
并且，通过实际辐照度和STC辐照度，一方面，可以以较为简单的方式确定实际辐照度与STC辐照度之间的比值，然后根据该比值确定光伏组件的实际短路电流与实际开路电压，进而确定光伏组件的最大输出功率及光伏组件与逆变器的容量配比，无需繁杂的处理和计算，节约了实现成本；另一方面，因实际辐照度为充分考虑了光伏电站实际运行环境因素后的辐照度，因此，根据实际辐照度获得的光伏组件的实际最大输出功率可以认为是将环境因素对光伏组件的输出功率的影响进行了量化后的输出功率，根据该输出功率配置的光伏组件和逆变器的容量配比有效优化了现有容量配比方案，其不仅考虑了光伏组件的输出功率，而且考虑了影响光伏组件功率输出的环境因素。通过该容量配比，可以最大化地利用逆变器的功能，优化其输出，有效解决了现有光伏电站中逆变器资源浪费的问题。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例一的一种光伏电站容量配置方法的步骤流程图；
图2示出了根据本发明实施例二的一种光伏电站容量配置方法的步骤流程图；
图3示出了根据本发明实施例三的一种光伏电站容量配置方法的步骤流程图；
图4示出了根据本发明实施例四的一种光伏电站容量配置装置的结构框图；
图5示出了根据本发明实施例五的一种光伏电站容量配置装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
实施例一
参照图1，示出了根据本发明实施例一的一种光伏电站容量配置方法的步骤流程图。
本实施例的光伏电站容量配置方法包括以下步骤：
步骤S102：获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与光伏组件在STC下的STC辐照度。
其中，实际辐照度表示光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度，如，光伏组件在倾斜面上的直射辐照度、散射辐照度和反射辐照度。
STC标准测试条件包括：辐照度：1000W/m2；温度：(25±1)℃；光谱特性：AM1.5标准光谱。本步骤中，STC辐照度表示光伏组件在标准测试条件下的辐照度，即，1000W/m2。
在获取了光伏组件的实际辐照度和STC辐照度后，可将二者的关系作为参考依据，以获得计算光伏组件的最大输出功率的其它参数。
步骤S104：根据实际辐照度和STC辐照度，确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压。
短路电流是在一定的温度和辐照度条件下，光伏组件在端电压为零时的输出电流；开路电压是在一定的温度和辐照条件下，光伏组件在空载(开路)情况下的电压。目前的光伏电站中，通常采用STC下的STC短路电流和STC开路电压，然而该STC短路电流和STC开路电压与光伏组件的实际短路电流和实际开路电压通常有一定差别。为此，本发明实施例中，利用光伏组件的实际辐照度和STC辐照度之间的比值，获得实际的光伏组件的短路电流和开路电压。
步骤S106：根据实际短路电流和实际开路电压，确定光伏组件的实际最大输出功率。
在获得了光伏组件的实际短路电流和实际开路电压后，即可获得光伏组件实际的最大输出功率。
步骤S108：根据实际最大输出功率配置光伏组件的容量。
每个逆变器都具有一定的功率，光伏组件作为逆变器的输入设备，在光伏组件的实际最大输出功率确定后，即可根据该功率配置光伏组件和其对应的逆变器的容量配比。
本发明实施例中，保持逆变器容量不变，仅对光伏组件进行调整，以使逆变器尽可能地满负荷或高负荷运行。例如，两个光伏组件的STC输出功率为1000KWp，则按照现有配置方式，为该光伏组件配置两台逆变器，每台逆变器的输入功率为500KW。然而，若实际情况是两个光伏组件的实际最大输出功率仅为800KWp，则为该光伏组件配置的两台逆变器没有达到满功率状态。在确定了光伏组件的实际最大输出功率仅为800KWp的情况下，根据该光伏组件的STC输出功率与实际最大输出功率的比值，即1000KWp/800KWp＝1.25，也即，1.25个STC输出功率为1000KWp的光伏组件配置1000KW的逆变器(500KW的逆变器两台)。可以认为，1.25个光伏组件可配置1台逆变器，也即，在保持2台逆变器不变的情况下，可以将光伏组件的数量增加到2.5个，以充分利用逆变器的资源。需要说明的是，上述实例仅为示例性说明，并不用于限定本实施例。
通过本实施例的光伏电站容量配置方法，首先获得光伏电站中的光伏组件的实际辐照度和STC辐照度；然后，根据该实际辐照度和STC辐照度可以确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；接着，确定光优组件实际的最大输出功率；进而，根据该实际最大输出功能，配置光伏组件与逆变器的容量配比。可见，与现有的光伏电站中光伏组件与逆变器采用固定的功率匹配的容量配比方式相比，本实施例提供了一种可根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度，最终获得实际的最优光伏组件与逆变器的容量配比的方案，有效利用了光伏电站中的光伏组件和逆变器资源。
并且，通过实际辐照度和STC辐照度，一方面，可以以较为简单的方式确定实际辐照度与STC辐照度之间的比值，然后根据该比值确定光伏组件的实际短路电流与实际开路电压，进而确定光伏组件的最大输出功率及光伏组件与逆变器的容量配比，无需繁杂的处理和计算，节约了实现成本；另一方面，因实际辐照度为充分考虑了光伏电站实际运行环境因素后的辐照度，因此，根据实际辐照度获得的光伏组件的实际最大输出功率可以认为是将环境因素对光伏组件的输出功率的影响进行了量化后的输出功率，根据该输出功率配置的光伏组件和逆变器的容量配比有效优化了现有容量配比方案，其不仅考虑了光伏组件的输出功率，而且考虑了影响光伏组件功率输出的环境因素。通过该容量配比，可以最大化地利用逆变器的功能，优化其输出，有效解决了现有光伏电站中逆变器资源浪费的问题。
实施例二
参照图2，示出了根据本发明实施例二的一种光伏电站容量配置方法的步骤流程图。
本实施例的光伏电站容量配置方法可以由光伏电站中的控制系统执行，该控制系统可以提供用于以下功能的灵活平台，所述功能包括：对多个光伏电站的电站装置进行实时功率控制，用于光伏电站运作和用于非时间关键控制能力的监管控制功能以及用于监视光伏电站性能和用于支持运作和维护的数据获取功能。但不限于此，本领域技术人员应当理解，在实际应用中，任意其它适当的可实现本发明实施例的光伏电站配置方案的设备均可参照本实施例执行。
本实施例的光伏电站容量配置方法包括以下步骤：
步骤S202：控制系统获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与光伏组件在STC下的STC辐照度。
其中，实际辐照度表示光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度。实际辐照度可以参照相关技术获得，如，分别获得光伏组件在倾斜面上的直射辐照度、散射辐照度和反射辐照度之后，以三者之和作为光伏组件的实际辐照度。
步骤S204：控制系统根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度，确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压。
在本发明的一可选实施例中，获取光伏组件的实际辐照度和STC辐照度后，可以计算出实际辐照度/STC辐照度的比值，进而根据该比值确定实际短路电流与STC短路电流的关系，以及实际开路电压和STC开路电压的关系。也即，在本步骤中，可以先确定光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值；然后，根据该辐照度比值，确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压。通过该比值，可以使得后续实际短路电流和实际开路电压的处理和获取更为简单，节约了数据处理成本。
基于实际辐照度和STC辐照度的比值，在本发明一可选实施例中，可以根据所述辐照度比值、以及光伏组件在STC下的短路电流，确定光伏组件的实际短路电流。光伏组件的短路电流与太阳辐照度之间呈正比关系，可以根据实际辐照度与STC辐照度之间的比值、该正比关系和光伏组件的STC短路电流，确定光伏组件的实际短路电流。如，ISC(E)＝ISC(STC)×E，其中，ISC(E)表示光伏组件的实际短路电流，ISC(STC)表示光伏组件的STC短路电流，E表示实际辐照度与STC辐照度之间的比值。
而在确定光伏组件的实际开路电压时，在一可选方案中，可以根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的比值、光伏组件的热电压、光伏组件的饱和电流、以及光伏组件的实际短路电流，确定光伏组件的实际开路电压；在另一可选方案中，可以根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的比值、光伏组件在STC下的开路电压、以及光伏组件的热电压，确定光伏组件的实际开路电压；在又一可选方案中，可以根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的比值、以及光伏组件在STC下的开路电压，确定光伏组件的实际开路电压。
其中，在闭合电路中，由于两点间存在温差而出现的电位差叫做热电压Vt，也称为温度的电压当量，表示为其中，k表示玻尔兹曼常数，T表示温度，q表示单个电子所带的电荷量。具有正的温度系数，而三极管的BE结电压VBE具有负的温度系数，二者的平衡可以产生一个在某一温度下温度系数为零的基准电压。当T＝300K(开氏度)时，根据k(k＝1.38×10J/K)和q(q＝1.6×10C)的数值可求得kT/q≈0.026V(伏)。
因光伏组件的开路电压与太阳辐照度之间呈对数关系，在一种根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的比值、光伏组件的热电压、光伏组件的饱和电流、以及光伏组件的实际短路电流，确定光伏组件的实际开路电压的优选实施方式中，可以根据公式或者，根据公式确定所述光伏组件的实际开路电压；其中，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压，E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；表示光伏组件的热电压，ISC(E)和均表示光伏组件的实际短路电流，I0表示光伏组件的饱和电流，ln()表示求对数。
在一种根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的比值、光伏组件在STC下的开路电压、以及光伏组件的热电压，确定光伏组件的实际开路电压的优选实施方式中，可以根据公式VOC(E)＝VOC(STC)+Vtln(E)，或者，根据公式确定光伏组件的实际开路电压；其中，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压，E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；VOC(STC)表示光伏组件在STC下的开路电压，Vt表示光伏组件的热电压，ln()表示求对数。
在一种根据光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的比值、以及光伏组件在STC下的开路电压，确定光伏组件的实际开路电压的优选实施方式中，可以根据公式VOC(E)＝VOC(STC)+26mV×ln(E)，或者，根据公式确定光伏组件的实际开路电压；其中，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压，E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；VOC(STC)表示光伏组件在STC下的开路电压，mV表示毫伏，ln()表示求对数。
需要说明的是，上述优选实施方式均为示例性说明，在实际应用中，本领域技术人员可以根据本发明实施例公开的内容，对上述示例中的公式进行相应的修改或者变形，如进行适当的参数处理等，均应在本发明的保护范围内。
步骤S206：控制系统根据光伏组件的实际短路电流和实际开路电压，确定光伏组件的实际最大输出功率。
在确定了光伏组件的实际短路电流和实际开路电压后，即可确定光伏组件的实际最大输出功率，在一种可选实施方式中，可以根据实际短路电流、实际开路电压、以及光伏组件的填充系数，确定光伏组件的实际最大输出功率。光伏组件在STC下的STC短路电流和STC开路电压以及STC最大输出功率都可以通过仪器测试获得，通过这三个参数还可以得到填充系数。需要说明的是，在获得了光伏组件的实际短路电流和实际开路电压后，因填充系数的变化十分微小，通常小于万分之几的量级，因此填充系数的变化可以忽略。
一种优选方式中，可以根据公式Pmpp(E)＝FF×VOC(E)ISC(E)，或者，根据公式确定光伏组件实际的实际最大输出功率。其中，Pmpp(E)和均表示光伏组件的实际最大输出功率,E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；FF表示光伏组件的填充系数，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压,ISC(E)和均表示光伏组件的实际短路电流。需要说明的是，该优选实施方式为示例性说明，在实际应用中，本领域技术人员可以根据本发明实施例公开的内容，对该优选方式中的公式进行相应的修改或者变形，如进行适当的参数处理等，均应在本发明的保护范围内。
步骤S208：控制系统根据实际最大输出功率和光伏组件的温度，配置光伏组件和对应的逆变器的容量配比。
光伏组件将一部分的太阳辐射能转换为电能的同时，还会将其他的辐射能转化为热能，这部分热能将提高光伏组件的温度，使其高于环境温度。光伏组件的转化效率会随着光伏组件温度的升高而下降，例如，对于硅基光伏电池，光伏组件的温度每升高1℃，转化效率会下降约0.4％。为此，在根据光伏组件实际的最大输出功率配置光伏组件和其对应的逆变器的容量配比时，可以采用考虑了光伏组件的温度的优选方案，即采用本步骤的方案。但需要说明的是，本领域技术人员在根据光伏组件的实际最大输出功率配置光伏组件和对应的逆变器的容量配比时，也可以不考虑温度的影响，或者，采用其它方式消除温度的影响，如根据历史数据统计后的结果或者根据经验值，对温度升高对光伏组件的输出功率的影响进行处理等。
在一种优选方式中，控制系统可以先获取光伏组件的温度，根据该温度确定相应的温度系数；然后根据该温度系数，优化实际最大输出功率；根据优化的实际最大输出功率配置光伏组件的容量。在对光伏组件和其对应的逆变器进行容量配比的过程中，充分考虑到温度因素的影响，可以更准确地确定光伏组件的输出功率，更为精准地对光伏组件和逆变器进行容量配比。
此外，在一种优选方案中，在对光伏组件和对应的逆变器进行具体的容量配比时，可以获取光伏组件在STC下的STC输出功率和获得的实际最大输出功率的比值，根据所述比值配置光伏组件和对应的逆变器的容量配比。在一种更优选方案中，可以将STC输出功率与实际最大输出功率的比值，作为光伏组件和对应的逆变器的容量配比。当然，更优选地，可以将STC输出功率与考虑了温度因素后的实际最大输出功率，如经温度系数修正后的实际最大输出功率的比值，作为光伏组件和对应的逆变器的容量配比。
在确定了光伏组件和逆变器的容量配比后，光伏电站的工作人员即可根据该配比对光伏组件和逆变器的数量进行配置。
通过本实施例，提供了光伏电站中光伏组件和逆变器容量配比的具体实现方案。在本实施例的方案中，通过实际辐照度和STC辐照度的比值，一方面，可以较为简单地确定光伏组件的实际短路电流与实际开路电压，进而确定光伏组件的实际最大输出功率及光伏组件与逆变器的容量配比，无需繁杂的处理和计算，节约了实现成本；另一方面，因实际辐照度为充分考虑了光伏电站实际运行环境因素后的辐照度，因此，根据实际辐照度获得的光伏组件的实际最大输出功率可以认为是将环境因素对光伏组件的输出功率的影响进行了量化后的输出功率，根据该输出功率配置的光伏组件和逆变器的容量配比有效优化了现有容量配比方案，其不仅考虑了光伏组件的输出功率，而且考虑了影响光伏组件功率输出的环境因素。并且，在最终确定光伏组件和逆变器的容量配比，还考虑了温度的影响，使得本实施例获得的容量配比更为精确。通过该容量配比，可以最大化地利用逆变器的功能，优化其输出，有效解决了现有光伏电站中逆变器资源浪费的问题，有效利用了光伏电站中的光伏组件和逆变器资源。
实施例三
参照图3，示出了根据本发明实施例三的一种光伏电站容量配置方法的步骤流程图。
本实施例以一具体实例的形式，对本发明光伏电站容量配置方案进行说明。本实施例的光伏电站容量配置方法包括以下步骤：
步骤S302：获得光伏组件在倾斜面上的直射辐照度、散射辐照度和反射辐照度，根据直射辐照度、散射辐照度和反射辐照度获得光伏组件的实际辐照度。
在确定光伏组件的各种辐照度时，需要根据光伏组件所在的光伏电站的地理位置信息首先获得光伏电站的相关气象数据，如，根据光伏电站的经纬度信息，查找存储有光伏电站所在位置的气象数据的数据库如NASA数据库，以获得相关的气象数据。
本实施例中，首先确定光伏电站所处位置的经纬度信息；然后，在NASA的数据库中，查得当地的月平均水平面峰值辐照度(如表1所示)、月平均晴空指数(如表2所示)、月平均日出时角(如表3所示)。
表1月平均水平面峰值辐照度(kW/m2)
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
G 0.47 0.56 0.62 0.67 0.69 0.67 0.66 0.62 0.54 0.48 0.44 0.42
表2月平均晴空指数
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
K 0.47 0.56 0.62 0.67 0.69 0.67 0.66 0.62 0.54 0.48 0.44 0.42
表3月平均日出时角
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ωs 73.2 80.3 88.6 97.4 105 108 107 100 92.3 83.5 75.5 71.2
在获得了上述气象数据后，首先计算地表水平面上的辐照度，包括：
(1)计算地表水平面上的散射辐照度D，其计算公式为：
D＝G(1-1.13KT)
式中，G为地表水平面总辐照度(如表1中的水平面峰值辐照度)，KT为晴空指数(如表2中的晴空指数)。
(2)根据散射辐照度D，计算地表水平面上的直射辐照度B，其计算公式为：
B＝G-D
式中，G为地表水平面总辐照度(如表1中的水平面峰值辐照度)，D为地表水平面上的散射辐照度。
基于获得的地表水平面的散射辐照度和直射辐照度，可以计算出在光伏组件倾斜面上的辐照度，包括：
(3)根据计算得的地表水平面的直射辐照度B，计算倾斜角为β的光伏组件的倾斜面上的直射辐照度B(β)和散射辐照度D(β)。
其中，计算直射辐照度B(β)的公式为：
式中，B为地表水平面上的直射辐照度，ω0＝min{ωs,ω's}，ω's＝cos-1{-tan(φ-β)tanδ}，φ为光伏电站所在地当地的纬度，δ为太阳赤纬角，ωs为日出时角，β为光伏组件与水平面间的夹角。
计算散射辐照度D(β)公式为：
式中，D为地表水平面上的散射辐照度，β为光伏组件与水平面间的夹角。
(4)由于地面的漫反射作用，一部分太阳辐射通过地面反射到光伏组件上，产生光伏组件的反射辐照度R(β)。
其中，光伏组件的反射辐照度R(β)的计算公式为：
式中，ρ为光伏组件所处环境地面的反射度，β为光伏组件与水平面间的夹角，G为地表水平面总辐照度。
(5)根据直射辐照度B(β)、散射辐照度D(β)和反射辐照度R(β)，获得光伏组件在倾斜面上的实际辐照度G(β)。
其中，实际辐照度G(β)的计算公式为：
G(β)＝B(β)+D(β)+R(β)
以表1、表2和表3中的数据为例，由上述公式计算出的光伏组件倾斜面(以倾斜角度为34度为例)上的实际辐照度(也可称为峰值辐照度)如见表4所示。
表4光伏组件表面月平均峰值辐照度(kW/m2)
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
辐射 0.65 0.74 0.73 0.69 0.64 0.59 0.59 0.60 0.59 0.59 0.59 0.57
步骤S304：获得光伏组件的实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值。
在STC下，太阳辐照度GSTC为1000W/m2。本实施例中，设定光伏组件上实际辐照度G(β)与GSTC辐照度的比值为E，则：
E＝G(β)/GSTC
式中，G(β)为光伏组件的实际辐照度，GSTC为光伏组件在STC条件下的辐照度。
步骤S306：根据确定的辐照度比值，确定光伏组件的实际短路电流。
光伏组件的短路电流与太阳辐照度之间是正比关系，随着辐照度的提高而升高，随着辐照度的降低而减小，则光伏组件的实际短路电流ISC(E)如下：
ISC(E)＝ISC(STC)×E
式中，ISC(E)为光伏组件的实际短路电流，ISC(STC)为光伏组件在STC条件下的STC短路电流，E为辐照度比值。
步骤S308：根据确定的辐照度比值，确定光伏组件的实际开路电压。
光伏组件的开路电压与太阳辐照度之间是对数关系，随着辐照度的升高而增大，随着辐照度的降低而减小。因此，光伏组件的实际开路电压VOC(E)如下：
式中，VOC(E)为光伏组件的实际开路电压，ISC(E)为光伏组件的实际短路电流，I0为光伏组件的饱和电流，VOC(STC)为光伏组件在STC下的STC开路电压，E为辐照度比值。(毫伏)为光伏组件的热电压。
需要说明的是，在实际应用中，当采用VOC(E)＝VOC(STC)+Vtln(E)或者VOC(E)＝VOC(STC)+26mV×ln(E)计算光伏组件的实际开路电压时，步骤S306和S308的执行可以不分先后顺序，也可以并行执行。
步骤S310：确定光伏组件的实际最大输出功率。
在获得了光伏组件的实际短路电流ISC(E)和实际开路电压VOC(E)的基础上，填充系数(FF)的变化可以忽略，光伏组件的实际最大输出功率Pmpp(E)为：
Pmpp(E)＝FF×VOC(E)ISC(E)
式中，FF为光伏组件的填充系数，VOC(E)为光伏组件的实际光照下的实际开路电压，ISC(E)为光伏组件实际光照下的实际短路电流。其中，填充系数FF可以按照常规方法获得。
步骤S312：根据光伏组件的温度，修正光伏组件的实际最大输出功率。
从能量守恒定律可知，光伏组件将一部分的太阳辐射能转换为电能，而其他的辐射能即转化为热能。而这部分热能将提高光伏组件的温度，使其高于环境温度。
一般来说，在光伏电站中，在光照强度较高的中午时分，电池结温一般比环境温度高出20℃左右。其中，具体温度差也会受到光照、风速等因素的影响。光伏组件的温度升高会对光伏组件的实际开路电压和实际短路电流均产生一定的影响。以Virtus光伏组件JC250M-24/Bb为例，标称电池工作温度为45℃±2℃，开路电压V_oc的温度系数为-0.30％/℃，短路电流I_sc的温度系数为0.04％/℃，峰值功率P_mpp的温度系数为-0.40％/℃。对于高于标准测试条件STC的温度25℃时，每提高1℃，短路电流提高0.03％，开路电压下降2mV。
填充因子(FF)和光伏组件的转化效率均会随着光伏组件温度的升高而下降。对于硅基光伏电池，光伏组件温度每升高1℃，转化效率下降约0.4％。以上参数的温度系数会随着不同光伏组件的型号会略有不同，具体的不同可参见相关的各种光伏组件的具体参数表，在此不再赘述。
由上可知，考虑到温度升高对光伏组件的输出功率的影响，设定温度升高的度数为N，功率的温度系数为P，则最终的实际最大输出功率P’mpp(E)可以为：
P’mpp(E)＝Pmpp(E)(1-NP)
步骤S314：将光伏组件在STC下的STC最大输出功率与修正后的最大输出功率进行对比，确定光伏组件和对应的逆变器的容量配比。
设定光伏组件的STC最大输出功率为Pmpp，则容量配比M为：
M＝Pmpp/P’mpp(E)
以下，以2015年1月13日的某一光伏电站的光伏组件的功率数据为例，对比计算单个光伏组件的模拟值和实测的实际功率值，以验证上述计算方法的准确性。经验证，该计算方法的准确性达到98％以上。因此，该计算方法得到的输出功率可认为是光伏组件(光伏板)实际输出功率。其具体过程如下：
由表4中的数据可知，2、3月份光伏组件倾斜面上的辐照度达到峰值，该电站环境温度为10度左右，电池片结温为30度左右，高于标准测试条件STC约5摄氏度。
在对应的辐照度和温度影响下，光伏组件实际运行中的实际短路电流为6.53A，实际开路电压为37.79V，最大输出功率为181.13W。功率输出比值大概为72.452％。以1MWp装机容量的方阵为例，在该日照条件下，光伏组件方阵的输出功率大约在724.452kW左右，配置的2台500kW逆变器并没有满功率运行。
因此，可以提高光伏组件与逆变器的容量配比到1.38(M＝Pmpp/P’mpp(E)＝(2×500kW)/724.452kW≈1.38)，而不至于超出逆变器的最大直流输入功率。若考虑其他的因素或计算误差，取1.1的安全系数，则2台500kW的逆变器仍可以连接1.25MW(1.38除以1.1的安全系数)的光伏组件。这个比值也高于目前大多数电站的容量配比。
以一个在建中50MW的光伏电站为例，若采用1.25的容量配比，需要80台500kW逆变器、40台1000kVA箱变及配套的线缆等。若采用1.1的容量配比，则需要90台500kW逆变器、45台1000kVA箱变及配套线缆等。若采用1的容量配比，则需要100台500kW逆变器、50台1000kVA箱变及配套线缆等。
通过对比可知，1.25的容量配比对比1.1的容量配比，可节省下10台500kW逆变器，5台1000kVA箱变及配套线缆，节省初期经济投入约360万元。1.25的容量配比对比1的容量配比，可节省下20台500kW逆变器、10台1000kVA箱变及配套线缆，节省初期经济投入约720万元。
通过本实施例，合理设计了光伏电站的光伏组件装机容量和逆变器的容量配比，提升了逆变器、箱变、线缆等的设备利用率，单位容量的光伏组件所需要的逆变器数量更少，降低了光伏组件的单位MW工程建设成本，最大化单个光伏组件的发电效益。
实施例四
参照图4，示出了根据本发明实施例四的一种光伏电站容量配置装置的结构框图。
本实施例光伏电站容量配置装置包括：获取模块402，用于获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与光伏组件在STC下的STC辐照度，其中，实际辐照度表示光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；第一确定模块404，用于根据实际辐照度和STC辐照度，确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；第二确定模块406，用于根据实际短路电流和实际开路电压，确定光伏组件的实际最大输出功率；配置模块408，用于根据实际最大输出功率配置光伏组件的容量。
通过本实施例，提供了光伏电站中光伏组件和逆变器容量配比的具体实现装置。在本实施例的装置中，通过实际辐照度和STC辐照度的比值，一方面，可以较为简单地确定光伏组件的实际短路电流与实际开路电压，进而确定光伏组件的最大输出功率及光伏组件与逆变器的容量配比，无需繁杂的处理和计算，节约了实现成本；另一方面，因实际辐照度为充分考虑了光伏电站实际运行环境因素后的辐照度，因此，根据实际辐照度获得的光伏组件的实际最大输出功率可以认为是将环境因素对光伏组件的输出功率的影响进行了量化后的输出功率，根据该输出功率配置的光伏组件和逆变器的容量配比有效优化了现有容量配比方案，其不仅考虑了光伏组件的输出功率，而且考虑了影响光伏组件功率输出的环境因素。并且，在最终确定光伏组件和逆变器的容量配比，还考虑了温度的影响，使得本实施例获得的容量配比更为精确。通过该容量配比，可以最大化地利用逆变器的功能，优化其输出，有效解决了现有光伏电站中逆变器资源浪费的问题，有效利用了光伏电站中的光伏组件和逆变器资源。
实施例五
参照图5，示出了根据本发明实施例五的一种光伏电站容量配置装置的结构框图。
本实施例的光伏电站容量配置装置包括：获取模块502，用于获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与光伏组件在STC下的STC辐照度，其中，实际辐照度表示光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；第一确定模块504，用于根据实际辐照度和STC辐照度，确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；第二确定模块506，用于根据实际短路电流和实际开路电压，确定光伏组件的实际最大输出功率；配置模块508，用于根据实际最大输出功率配置光伏组件的容量。
优选地，第一确定模块504用于确定实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值；根据辐照度比值，确定光伏组件的实际短路电流和实际开路电压。
优选地，第一确定模块504包括电流确定模块5042，用于根据实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值、以及光伏组件在STC下的短路电流，确定光伏组件的实际短路电流。
优选地，第一确定模块504包括电压确定模块5044，用于根据实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值，确定光伏组件的实际开路电压。
其中，电压确定模块5044包括：
第一电压确定模块50442，用于根据实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值、光伏组件的热电压、光伏组件的饱和电流、以及光伏组件的实际短路电流，确定光伏组件的实际开路电压；
或者，
第二电压确定模块50444，用于根据实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值、光伏组件在STC下的开路电压、以及光伏组件的热电压，确定光伏组件的实际开路电压；
或者，
第三电压确定模块50446，用于根据实际辐照度和STC辐照度的辐照度比值、以及光伏组件在STC下的开路电压，确定光伏组件的实际开路电压。
优选地，第一电压确定模块50442用于根据公式或者，根据公式确定光伏组件的实际开路电压；其中，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压，E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；表示光伏组件的热电压，ISC(E)和均表示光伏组件的实际短路电流，I0表示光伏组件的饱和电流，ln()表示求对数。
第二电压确定模块50444用于根据公式VOC(E)＝VOC(STC)+Vtln(E)，或者，根据公式确定光伏组件的实际开路电压；其中，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压，E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；VOC(STC)表示光伏组件在STC下的开路电压，Vt表示光伏组件的热电压，ln()表示求对数。
第三电压确定模块50446用于根据公式VOC(E)＝VOC(STC)+26mV×ln(E)，或者，根据公式确定光伏组件的实际开路电压；其中，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压，E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；VOC(STC)表示光伏组件在STC下的开路电压，mV表示毫伏，ln()表示求对数。
优选地，第二确定模块506用于根据实际短路电流、实际开路电压、以及光伏组件的填充系数，确定光伏组件的实际最大输出功率。
优选地，第二确定模块506用于根据公式Pmpp(E)＝FF×VOC(E)ISC(E)，或者，根据公式确定光伏组件的最大输出功率；其中，Pmpp(E)和均表示光伏组件的最大输出功率,E＝G(β)/GSTC，G(β)表示光伏组件的实际辐照度，GSTC表示光伏组件的STC辐照度，E表示G(β)和GSTC的比值；FF表示光伏组件的填充系数，VOC(E)和均表示光伏组件的实际开路电压,ISC(E)和均表示光伏组件的实际短路电流。
优选地，配置模块508用于根据实际最大输出功率和光伏组件的温度，配置光伏组件和对应的逆变器的容量配比。
优选地，配置模块508用于获取光伏组件的温度，根据温度确定相应的温度系数；根据温度系数，优化实际最大输出功率；根据优化后的实际最大输出功率配置光伏组件的容量。
优选地，配置模块508用于获取光伏组件在STC下的STC输出功率和实际最大输出功率的比值，根据所述比值配置光伏组件的容量。
本实施例的光伏电站容量配置装置用于实现前述多个方法实施例中相应的光伏电站容量配置方法，并具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明的目的。
上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种光伏电站容量配置方法，包括：
获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与所述光伏组件在标准测试条件STC下的STC辐照度，其中，所述实际辐照度表示所述光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；
根据所述实际辐照度和所述STC辐照度，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；
根据所述实际短路电流和所述实际开路电压，确定所述光伏组件的实际最大输出功率；
根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述实际辐照度和所述STC辐照度，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压的步骤包括：
确定所述实际辐照度和所述STC辐照度的辐照度比值；
根据所述辐照度比值，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述辐照度比值，确定所述光伏组件的实际短路电流的步骤包括：
根据所述辐照度比值、以及所述光伏组件在STC下的短路电流，确定所述光伏组件的实际短路电流。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述辐照度比值，确定所述光伏组件实际开路电压的步骤包括：
根据所述辐照度比值、所述光伏组件的热电压、所述光伏组件的饱和电流、以及所述光伏组件的实际短路电流，确定所述光伏组件的实际开路电压；
或者，
根据所述辐照度比值、所述光伏组件在STC下的开路电压、以及所述光伏组件的热电压，确定所述光伏组件的实际开路电压；
或者，
根据所述辐照度比值、以及所述光伏组件在STC下的开路电压，确定所述光伏组件的实际开路电压。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，根据所述实际短路电流和所述实际开路电压，确定所述光伏组件的实际最大输出功率的步骤包括：
根据所述实际短路电流、所述实际开路电压、以及所述光伏组件的填充系数，确定所述光伏组件的实际最大输出功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量的步骤包括：
获取所述光伏组件的温度，根据所述温度确定相应的温度系数；
根据所述温度系数，优化所述实际最大输出功率；
根据所述优化后的实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量的步骤包括：
获取所述光伏组件在STC下的STC输出功率和所述实际最大输出功率的比值，根据所述比值配置所述光伏组件的容量。
8.一种光伏电站容量配置装置，包括：
获取模块，用于获取光伏电站的光伏组件的实际辐照度与所述光伏组件在标准测试条件STC下的STC辐照度，其中，所述实际辐照度表示所述光伏组件的表面在设定时间段内实际接收到的辐照度；
第一确定模块，用于根据所述实际辐照度和所述STC辐照度，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压；
第二确定模块，用于根据所述实际短路电流和所述实际开路电压，确定所述光伏组件的实际最大输出功率；
配置模块，用于根据所述实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，第一确定模块，用于确定所述实际辐照度和所述STC辐照度的辐照度比值；根据所述辐照度比值，确定所述光伏组件的实际短路电流和实际开路电压。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一确定模块包括电流确定模块，用于根据所述辐照度比值、以及所述光伏组件在STC下的短路电流，确定所述光伏组件的实际短路电流。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一确定模块包括电压确定模块，；
所述电压确定模块包括：
第一电压确定模块，用于根据所述辐照度比值、所述光伏组件的热电压、所述光伏组件的饱和电流、以及所述光伏组件的实际短路电流，确定所述光伏组件的实际开路电压；
或者，
第二电压确定模块，用于根据所述辐照度比值、所述光伏组件在STC下的开路电压、以及所述光伏组件的热电压，确定所述光伏组件的实际开路电压；
或者，
第三电压确定模块，用于根据所述辐照度比值、以及所述光伏组件在STC下的开路电压，确定所述光伏组件的实际开路电压。
12.根据权利要求8-11任一项所述的装置，其中，所述第二确定模块，用于根据所述实际短路电流、所述实际开路电压、以及所述光伏组件的填充系数，确定所述光伏组件的实际最大输出功率。
13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述配置模块，用于获取所述光伏组件的温度，根据所述温度确定相应的温度系数；根据所述温度系数，优化所述实际最大输出功率；根据所述优化后的实际最大输出功率配置所述光伏组件的容量。
14.根据权利要求8所述的装置，其中，所述配置模块，用于获取所述光伏组件在STC下的STC输出功率和所述实际最大输出功率的比值，根据所述比值配置所述光伏组件的容量。
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