CN109858188B - 一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，根据不同地区历史发电数据与辐照数据，建立发日均电量损失模型；基于清洗对发电量的增益原理，提出一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，可以得到不同清洗节点下组件的清洗增益。本发明对不同清洗节点下组件发电增益进行了计算，为组件清洗策略的制定奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，属于太阳能光伏系统应用技术领域。
背景技术
光伏组件表面积灰会严重影响组件的发电效率，导致电站发电收益下降，且光伏组件自工作开始就会一直受到积灰问题的困扰，由于光伏组件所处环境不同，其积灰现象及所产生的积灰损失问题不尽相同，这给光伏组件清洗周期的确立带来了巨大困难。
目前，光伏积灰问题已经成为制约光伏产业发展的一个重要问题，积灰的清洗周期已成为一个难点，过于频繁的清洗和缺乏清洗都会给光伏电站带来巨大的损失，所以如何确定组件清洗周期，制定合理的清洗计划已成为光伏行业研究的重要方向，光伏电站急需要一种可以有效计算光伏组件不同清洗节点下组件发电收益的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，通过计算光伏组件清洗周期的方法，根据历史发电数据与环境数据，即可计算出每月光伏组件不同清洗节点下组件的清洗收益。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用历史发电数据与环境数据即可计算不同地区光伏组件不同清洗节点下组件发电收益的方法。
一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，包括以下步骤：
1)确定光伏组件日均积灰损失增长速率；
2)计算单位面积光伏组件每月理论日均发电量；
3)按月计算每天由于光伏组件积灰造成的理论收益损失；
4)计算不同清洗节点下光伏组件每月的发电收益。
前述的步骤1)中，当月的光伏组件日均积灰损失增长速率计算如下：
其中，ρi为i月份日均积灰损失增长速率，Pi-1为i月份最长连续不降雨时间段起始天的光伏组件发电效率，Pi-2为i月份最长连续不降雨时间段终止天的光伏组件发电效率，N为i月份对应最长连续不降雨的天数。
前述的Pi-1和Pi-2计算如下：
其中，Hi-1和Hi-2为i月份起始天和终止天时刻辐照连续大于500w/m2的时间段内光伏电站接收的太阳总辐照量，Ei-1和Ei-2为对应Hi-1和Hi-2下光伏电站的理论发电量，PA为光伏电站安装容量，η为光伏电站系统效率。
前述的步骤2)中，单位面积光伏组件每月理论日均发电量计算如下：
其中，Eday-i为i月份单位面积光伏组件理论日均发电量，ni为i月份的总天数，Eni为i月份单位面积光伏组件理论总发电量，
Eni计算如下：
Eni＝Gi×β
其中，Gi为i月份单位面积光伏组件接收的总辐照量，β为光伏组件的光电转换效率。
前述的步骤3)中，光伏组件由于积灰造成的收益损失计算如下：
Ri-j＝Eday-i×ρi×(j-1)×Price
其中，j为i月份的j号，Ri-j为i月份j号当天单位面积光伏组件由于积灰造成的收益损失，Price为当地电价。
前述的步骤4)中，不同清洗节点下光伏组件每月的发电收益计算如下：
Qi＝Ki(ai-1-1)(ni-ai-1)+Ki(ai-2-ai-1)(ni-ai-2)+…+Ki(ai-ε-ai-ε-1)(ni-ai-ε)-εδ
Ki＝Eday-i×ρi×Price
其中，Qi为i月份单位面积组件清洗后的发电收益，ai-1～ai-ε为i月份光伏组件清洗节点1～ε对应的日期，ε为组件i月份总共清洗的次数，δ为单位面积组件的清洗价格。
本发明所达到的有益效果：
本发明可以利用历史发电数据与环境数据，计算得到不同地区光伏组件由于积灰导致的理论发电论损失，从而可得到光伏组件每月不同清洗节点下组件发电收益的方法，为组件和电站提供适时的积灰清理时间点起到指导性的意义。
附图说明
图1为组件积灰造成的理论收益损失示意图；
图2为单次清洗节点ai下组件发电收益的示意图；
图3为两次清洗节点下组件发电收益示意图
图4为实例中计算的不同节点下组件发电收益图。
具体实施方式
下面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。
本发明提供一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，包括以下几个部分：
1、根据历史数据，确定光伏组件日均积灰损失增长速率
以月为周期，取光伏电站最长连续不降雨时间段(当月降雨事件间隔时间最长的时间段)起始、终止天11：00到14：00发电数据，计算当月的日均积灰损失增长速率，具体计算公式如下：
其中，ρi为i月份日均积灰损失增长速率；Pi-1为i月份最长连续不降雨时间段起始天的组件发电效率；Hi-1为起始天时刻辐照连续大于500w/m2的时间段内(在11：00到14：00间)的光伏电站接收的太阳总辐照量；Ei-1为对应Hi-1下光伏电站的理论发电量；PA为电站安装容量；η为电站系统效率，包括综合该电站的系统可用率、光照利用率、逆变器效率、线路损耗等，根据电站实际情况取值；N为i月份对应最长连续不降雨的天数；下标i-1，i-2分别代表i月份最长连续不降雨时间段(以天计)的起始、终止天。
2、根据历史辐照数据，计算单位面积组件每月理论日均发电量
首先计算每月单位面积组件(即1m2组件)的理论总发电量，再求取理论日均发电量，具体计算公式如下：
Eni＝Gi×β (4)
其中：Eni为i月份单位面积组件理论总发电量，Gi为i月份单位面积组件接收的总辐照量；ni为i月份的总天数；β为组件的光电转换效率；Eday-i为i月份的理论日均发电量。
3、按月计算每天由于组件积灰造成的理论收益损失
以理论日均发电量代替每天实际的发电量，结合日均积灰损失增长速率，计算组件由于积灰造成的收益损失，具体计算公式如下：
Ri-j＝Eday-i×ρi×(j-1)×Price (6)
其中：j为i月份的j号；Ri-j为i月份j号当天单位面积组件由于积灰造成的收益损失；Price为当地电价。
为方便说明，把Eday-i×ρi×Price记为Ki，则式(6)可简化为：
Ri-j＝Ki(j-1) (7)
下图1为每天由于组件积灰造成的理论收益损失计算示意图，横坐标代表i月份日期，纵坐标代表i月份每天组件由于积灰造成的收益损失，阴影面积则表示i月份组件积灰造成的理论收益损失之和。
4、计算不同清洗节点下光伏组件每月的发电收益
若按每月清洗一次计算，假设i月份的第a天为清洗节点，记为ai，图2为计算i月份在清洗节点ai下组件发电收益的示意图，直线Ri-j＝Ki(j-1)与横轴，纵轴围成的面积代表i月份组件积灰造成的理论收益损失之和，A点为清洗节点，阴影部分面积代表清洗完后当月理论组件发电收益，此时阴影部分面积减去清洗花费则为实际每月的发电收益。
组件每月的发电收益具体计算公式如下：
Qi＝Ki(ai-1)(ni-ai)-δ (8)
其中：Qi为i月份单位面积组件一次清洗后的发电收益；δ为单位面积组件的清洗价格。
若按每月清洗两次计算，假设i月份的第a天和b为清洗节点，分别记为ai和bi，图3为计算i月份在清洗节点ai和bi下组件发电收益的示意图，对应A、B为两个清洗节点，则阴影部分面积减去两次清洗花费应为实际每月的发电收益。
组件每月的发电收益具体计算公式如下：
Qi＝Ki(ai-1)(ni-ai)+Ki(bi-ai)(ni-bi)-2δ (9)
其中：Qi为i月份单位面积组件两次清洗后的发电收益；δ为单位面积组件的清洗价格。
同理，依据上述公式，即可求取当月多个不同清洗节点下组件发电的收益，具体计算公式如下：
Qi＝Ki(ai-1-1)(ni-ai-1)+Ki(ai-2-ai-1)(ni-ai-2)+…+Ki(ai-ε-ai-ε-1)(ni-ai-ε)-εδ(10)
其中，ai-1～ai-ε为i月份组件清洗节点1～ε对应的日期；ε为组件i月份总共清洗的次数。
按以上步骤我们即可得到不同地区光伏组件和电站不同清洗节点下组件发电的收益。
为了验证本发明方法的可行性，选取常州地区2017年五月份发电数据与环境数据，采用本发明方法计算当地光伏组件一次清洗节点下组件发电收益，计算可得日均发电量Eday-5值为0.5度，Price取0.5/度，日均损失增长率ρ5等于0.767％，不同清洗周期下收益Q5值如下图4所示，可得到在算例中常州地区五月份最佳清洗周期为16天，清洗收益Q5＝0.03152元/m2。
本发明适用于不同地区光伏组件和电站每月不同清洗节点下组件发电收益的计算，实验和计算结果反映了本发明的参考价值及适用性。
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 (5)
1.一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定光伏组件日均积灰损失增长速率；
2)计算单位面积光伏组件每月理论日均发电量；
3)按月计算每天由于光伏组件积灰造成的理论收益损失；
4)计算不同清洗节点下光伏组件每月的发电收益，如下：
Qi＝Ki(ai-1-1)(ni-ai-1)+Ki(ai-2-ai-1)(ni-ai-2)+…+Ki(ai-ε-ai-ε-1)(ni-ai-ε)-εδ，
Ki＝Eday-i×ρi×Price，
其中，Qi为i月份单位面积组件清洗后的发电收益，Eday-i为i月份单位面积光伏组件理论日均发电量，ai-1～ai-ε为i月份光伏组件清洗节点1～ε对应的日期，ni为i月份的总天数，ρi为i月份日均积灰损失增长速率，ε为组件i月份总共清洗的次数，δ为单位面积组件的清洗价格，Price为当地电价。
2.根据权利要求1所述的一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，其特征在于，所述步骤1)中，当月的光伏组件日均积灰损失增长速率计算如下：
其中，Pi-1为i月份最长连续不降雨时间段起始天的光伏组件发电效率，Pi-2为i月份最长连续不降雨时间段终止天的光伏组件发电效率，N为i月份对应最长连续不降雨的天数。
3.根据权利要求2所述的一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，其特征在于，所述Pi-1和Pi-2计算如下：
其中，Hi-1和Hi-2为i月份起始天和终止天时刻辐照连续大于500w/m2的时间段内光伏电站接收的太阳总辐照量，Ei-1和Ei-2为对应Hi-1和Hi-2下光伏电站的理论发电量，PA为光伏电站安装容量，η为光伏电站系统效率。
4.根据权利要求3所述的一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，其特征在于，所述步骤2)中，单位面积光伏组件每月理论日均发电量计算如下：
其中，Eni为i月份单位面积光伏组件理论总发电量，
Eni计算如下：
Eni＝Gi×β，
其中，Gi为i月份单位面积光伏组件接收的总辐照量，β为光伏组件的光电转换效率。
5.根据权利要求4所述的一种计算不同清洗节点下光伏组件发电收益的方法，其特征在于，所述步骤3)中，光伏组件由于积灰造成的收益损失计算如下：
Ri-j＝Eday-i×ρi×(j-1)×Price，
其中，j为i月份的j号，Ri-j为i月份j号当天单位面积光伏组件由于积灰造成的收益损失。
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