CN109286355B - 一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，将系统区域分为不受风机塔筒遮挡组件区域和受遮挡组件区域，所述受遮挡组件区域内的光伏组件阵列以塔筒为中心，放射状排列，以沿塔筒向外射线方向排布为列，每个所述光伏组件阵列由若干列平行的光伏组件子列组成，光伏组件阵列长边与射线方向平行，宽边宽度不超过塔筒直径，光伏组件阵列距离塔筒中心最近距离不小于R，R值根据下式确定：（L+D）/R=T/24*2π，其中L为光伏组件阵列宽度，单位为m，D为塔筒直径，单位为m，T为距离塔筒最近组件每日遮挡时间，单位为h。本发明采用的排布方法，可以增加光伏组件的装机量，减小热斑效应以及提高发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，属于新能源发电技术领域。
背景技术
风光互补发电系统，是一将太阳能和风能转化为电能的装置，太阳能及风能均具有能量密度低、随机性强的特点，单独使用风力发电或太阳能发电可能难以提供稳定的电能输出，无法满足供电的需要，利用太阳能资源的互补性，弥补了风电和光电独立系统的缺陷。按一定容量配比的复合出力更加平稳，也会很大程度的减少对电网的冲击，有利于提高电网接纳可再生能源的积极性。
由于光伏组件的热斑效应，现有的风光互补系统需考虑风机的阴影遮挡问题，如阴影区不铺装光伏组件会导致风机周边区域大面积的土地资源浪费，或是按照常规铺装方式铺装会由于阴影遮挡导致光伏组件造成热斑的产生，从而降低电站的发电效率，严重的会导致组件的损坏甚至火灾的发生。
现有降低光伏组件热斑效应发生的方法如CN201510242187.0所示。方案通过热斑效应控制装置实时监测光伏组件阵列是否发生热斑效应，以及发生热斑效应的电池数，然后光伏热斑效应组件控制装置会实时的控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行控制，保证整个光伏组件稳定发电，避免因光伏组件热斑效应而引起光伏组件的发电效率下降，可有效提高光伏发电系统的可靠性与稳定性。
上述方案需更改光伏系统原有配置来实现降低组件热斑产生的影响，方案实施会增加系统的改造及设备成本。
现有的风光互补系统需考虑风机的阴影遮挡问题，如阴影区不铺装光伏组件会导致风机遮挡区域大面积的土地资源浪费。
如按照常规方式在风机周边铺装光伏组件，将会对组件有遮挡，造成光伏组件产生热斑，热斑效应在一定条件下，串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将当做负载，消耗其他被光照的太阳能电池组件所产生的能量，被遮挡的太阳能电池组件此时将会发热，降低输出功率，严重将会永久性破坏太阳能电池组件，甚至烧毁组件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种如何增加风光互补发电系统中光伏组件装机容量以及减少光伏组件由于风机遮挡导致的热斑产生的光伏组件排布方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，将系统区域分为不受风机塔筒遮挡组件区域和受遮挡组件区域，所述受遮挡组件区域内的光伏组件阵列以塔筒为中心，放射状排列，以沿塔筒向外射线方向排布为列，每个所述光伏组件阵列由若干列平行的光伏组件子列组成，光伏组件阵列长边与射线方向平行，宽边宽度不超过塔筒直径，光伏组件阵列距离塔筒中心最近距离不小于R，R值根据下式确定：（L+D）/R=T/24*2π，其中L为光伏组件阵列宽度，单位为m，D为塔筒直径，单位为m，T为距离塔筒最近组件每日遮挡时间，单位为h。
在距离塔筒中心为R的圆弧上，各个所述光伏组件阵列以互不遮挡并留有检修通道为限，密集排布为排布规则，构成第一光伏组件阵列单元，在所述第一光伏组件阵列单元中各个所述光伏组件阵列的间隙，按照所述排布规则，布置第二光伏组件阵列单元，在所述第二光伏组件阵列单元中各个所述光伏组件阵列与所述第一光伏组件阵列单元中各个所述光伏组件阵列的间隙，按照所述排布规则，布置第三光伏组件阵列单元，以此类推排布，至所述受遮挡组件区域耗尽。
同列光伏组件子列构成光伏组串，每个所述光伏组串正极与防反二极管串联后再接线汇入汇流箱。
所述受遮挡组件区域以地区冬至日光照情况进行确定。
所述受遮挡组件区域内光伏组件采用平铺固定式或平单轴跟踪式进行排布。
所述不受风机塔筒遮挡组件区域光伏组件采用通用排布方法。
本发明所达到的有益效果：本发明根据光照阴影移动设置的排布方法，可以有效利用受遮挡区域，增加光伏组件的装机量，通过合理设置防反二极管的连接位置，可以有效降低光伏组件由于风机塔筒遮挡造成的热斑效应影响，同时可以提高系统的发电效率。
附图说明
图1是本发明中光伏组件排布示意图；
图2是本发明中光伏组串连接示意图；
图3是本发明中多组光伏组串连接示意图；
图4是本发明中光伏组件与塔筒最近距离示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，将系统区域分为不受风机塔筒遮挡组件区域和受遮挡组件区域，如图1所示，图中包络线是指一年内冬至日8点到16点风机塔筒阴影遮挡区域（时间段视各地光照实际情况确定）。包络线外为不受遮挡组件区域，包络线内为受遮挡组件区域。不受风机塔筒遮挡组件区域光伏组件采用通用排布方法，可为：平铺、最佳倾角固定式；平单轴、斜单轴、双轴跟踪式等。
受遮挡组件区域内的光伏组件阵列以塔筒为中心，放射状排列，以沿塔筒向外射线方向排布为列，每个所述光伏组件阵列由若干列平行的光伏组件子列组成，光伏组件阵列长边与射线方向平行，宽边宽度不超过塔筒直径，光伏组件阵列距离塔筒中心最近距离不小于R。
图4所示为光伏组件阵列距离塔筒最近距离计算示意图，当太阳照射塔筒阴影在L1方向时，塔筒阴影开始遮挡光伏组件阵列到阴影在L2方向时，组件阵列不再受到遮挡，以L为组件阵列遮挡宽度，D为风机塔筒直径，近似可认为L1、L2夹角为（L+D）/R弧度，近似可认为太阳阴影在地面匀速扫过，因此T小时时间内扫过角度为T/24*2π，因此计算R的长度距离公式可近似为：（L+D）/R=T/24*2，通常，可取每日遮挡时间为0.5小时，此时间可根据项目实际情况调节。此时算得组件阵列距离塔筒中心最近距离为R≈8*（L+D）。
如图1所示，在确定R值后，在距离塔筒中心为R的圆弧上，各个光伏组件阵列以互不遮挡并留有检修通道为限，密集排布为排布规则，构成第一光伏组件阵列单元，在第一光伏组件阵列单元中各个光伏组件阵列的间隙，按照上述排布规则，布置第二光伏组件阵列单元，在第二光伏组件阵列单元中各个光伏组件阵列与第一光伏组件阵列单元中各个光伏组件阵列的间隙，按照上述排布规则，布置第三光伏组件阵列单元，以此类推排布，至受遮挡组件区域耗尽。在此受遮挡组件区域内，光伏组件可以采用平铺固定式、平单轴跟踪式等排布形式进行排布，以提高组件发电效率。
光伏组件子列组件在电气连接时，沿射线方向依次构成多个光伏组串，每个所述光伏组串正极与防反二极管串联后再接线汇入汇流箱，如图2、图3所示，光伏组件阵列开始受到遮挡时，阴影边缘沿组件长边方向，并逐渐增加对组件的遮挡面积。过程中，组件受到自身旁路防反二极管保护，在最左边电池串部分被轻微遮挡后，此电池串即停止发电，此时剩余电池串可继续发电，使整体停止发电时间可最小化，在减少热斑效应发生同时还可提高系统的发电效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，其特征是，将系统区域分为不受风机塔筒遮挡组件区域和受遮挡组件区域，所述受遮挡组件区域内的光伏组件阵列以塔筒为中心，放射状排列，以沿塔筒向外射线方向排布为列，每个所述光伏组件阵列由若干列平行的光伏组件子列组成，光伏组件阵列长边与射线方向平行，宽边宽度不超过塔筒直径，光伏组件阵列距离塔筒中心最近距离不小于R，R值根据下式确定：（L+D）/R=T/24*2π，其中L为光伏组件阵列宽度，单位为m，D为塔筒直径，单位为m，T为距离塔筒最近组件每日遮挡时间，单位为h。
2.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，其特征是，在距离塔筒中心为R的圆弧上，各个所述光伏组件阵列以互不遮挡并留有检修通道为限、密集排布为排布规则，构成第一光伏组件阵列单元，在所述第一光伏组件阵列单元中各个所述光伏组件阵列的间隙，以互不遮挡并与相邻的所述第一光伏组件阵列间留有检修通道为限、密集排布为排布规则，布置第二光伏组件阵列单元，在所述第二光伏组件阵列单元中各个所述光伏组件阵列与所述第一光伏组件阵列单元中各个所述光伏组件阵列的间隙，以互不遮挡并与相邻的所述第一光伏组件阵列和所述第二光伏组件阵列间留有检修通道为限、密集排布为排布规则，布置第三光伏组件阵列单元，以此类推排布，至所述受遮挡组件区域耗尽。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，其特征是，同列光伏组件子列构成光伏组串，每个所述光伏组串正极与防反二极管串联后再接线汇入汇流箱。
4.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，其特征是，所述受遮挡组件区域以地区冬至日光照情况进行确定。
5.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，其特征是，所述受遮挡组件区域内光伏组件采用平铺固定式或平单轴跟踪式进行排布。
6.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统中光伏组件排布方法，其特征是，所述不受风机塔筒遮挡组件区域光伏组件排布方法采用平铺固定式、最佳倾角固定式、平单轴跟踪式、斜单轴跟踪式或双轴跟踪式。
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