CN110490377A - 一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，包括以下步骤：设置初始化容配比，逐步增加所述初始化容配比；根据所述初始化容配比计算出对应的全生命周期内逐年容配比；根据所述逐年容配比计算电站投资回报率；获取最大的电站投资回报率对应的初始化容配比为最优容配比值。此发明在初始化容配比的情况下，进一步考虑了光伏全生命周期内，由于组件性能逐年衰减带来的的容配比变化，从而计算出全生命周期内最大投资回报率下的初始容配比值。

Description

一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法
技术领域
本发明涉及一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，属于光伏电站测算领域。
背景技术
在推进平价上网的时代，如何降低光伏投资成本，提高发电效率，是光伏电站系统设计的重要目标。其中，优化组件与逆变器的容配比，是降本增效最显著的手段之一。
现有技术在计算光伏容配比时，仅仅考虑的是电站安装首年甚至只是初始安装时的配比方案，优化的合理性仅仅停留在初始阶段，没有考虑在25年的全生命周期里，光伏组件会有逐年衰减的情况，导致容配比也会随之降低，这样就需要重新考虑初始年计算的容配比是否合理。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，以解决现有技术中存在的计算方法只考虑了初始阶段情况导致容配比不够否合理的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，具体步骤如下，
设置初始化容配比，逐步增加所述初始化容配比；
根据所述初始化容配比计算出对应的全生命周期内逐年容配比；
根据所述逐年容配比计算电站投资回报率；
获取最大的电站投资回报率对应的初始化容配比为最优容配比值。
进一步的，所述逐年容配比的计算方法包括：
Pm＝Pin×N0，
式中，Nn为第n年末的容配比，Pm为组件总安装容量，η1为光伏组件首年衰减值，Pin为逆变器总额定功率，ηa为第二年开始组件的线性衰减值，N0为初始化容配比。
进一步的，所述光伏组件首年衰减值为2％～3％；所述组件的线性衰减值为0.4％-0.8％。
进一步的，所述电站投资回报率根据发电量损失获得。
进一步的，所述发电量损失的获取方法包括：
获取光伏组件的倾斜面辐射量；
根据所述倾斜面辐射量计算每年的发电量损失；
根据所述每年的发电量损失计算全生命周期发电量损失。
进一步的，所述倾斜面辐射量的计算方法包括：
其中，HT是倾斜面辐射量，H是当地水平太阳总辐射量，Hd当地太阳散射辐射量；Rb是太阳直接辐射量与水平总辐射量的比值，β是组件的倾斜角，ρ是地面的反射率，是当地的纬度，ω是太阳时角，δ是太阳高度角；
所述每年的发电量损失计算方法包括：
当n＝1时，P(1)＝Pm×(1-η1)，
当n≥1时，P(n)＝Pm×(1-η1)-Pm×ηa，
其中，ΔE(n)为第n年的发电量损失，HT(i)是第i个小时时刻的斜面辐射量，τ(i)为第i个小时时刻的直流侧发电效率，P(n)为组件在第n年的总装机容量，μ(i)是第i个小时时刻的逆变器转化效率；
所述全生命周期发电量损失计算方法包括：
ΔE＝ΔE(1)+ΔE(2)+…ΔE(n)
其中，当ΔE(n)≤0时，ΔE(n)计为0，即没有发电量损失。
进一步的，所述初始化容配比为1.1～1.2。
进一步的，所述初始化容配比按照0.01～0.02的步长逐步增加。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明提出了一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，在现有的计算方法上，考虑了光伏25年全生命周期的容配比变化情况，通过逐步调节初始容配比值，计算全生命周期内不同容配比下的发电量情况和投资回报率情况，得到最大投资回报率下的初始容配比值，本发明提出的计算方法考虑了光伏组件逐年衰减的特性，计算了全生命周期的容配比变化情况，得出的最优容配比更具合理性。
附图说明
图1是最优容配比的计算流程图，其中，初始容配比为N0，不同初始容配比获得的投资回报率为R。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施对本发明工作原理和技术方案作进一步详细的描述。
实施例，一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，选取山东某地区光伏电站，具体计算步骤如下：
(1)获取项目地点典型气象年的太阳辐照数据和温度数据等，获取方式为在项目地点安装高精度气象观测仪，获取逐分钟的太阳水平辐射量、散射辐射量、地面发射率等值，数据测量步长优选为1～15min之间。
(2)初始化容配比，初始容配比选择1.1～1.2，计算出全生命周期(25年)逐年的容配比；
(3)计算全生命周期，由于超配带来的逐年发电量损失和总发电量损失；
(4)计算初始投资成本，初始投资成本包括设备成本、运维成本、土地租金等，同时计算出该初始容配比下的电站投资回报率I0；
(5)通过逐步增加初始容配比，得到不同初始容配比下的投资回报率值，最大电站投资回报率下的容配比即为电站最优的容配比值。
增加初始容配比时，假定光伏电站的组件总安装容量不变，通过降低逆变器容量来提高容配比，那么由于逆变器容量及相应电气设备的减少，电站的总投资成本会降低，而电站的发电量由于容配比的提高，会带来逆变器限发的电量损失，即电站的发电量可能会逐步降低，那么电站的总度电成本和投资回报率就会相应的变化，因为可以通过逐步增加容配比来寻求最大投资回报率下的初始容配比值。
1、获取典型气象年的太阳辐照数据和温度数据，该数据为现场高精度太阳辐照仪测出的数据，数据测量步长可选择1min。
2.山东地区初始化容配比可选择1.2。
3.全生命周期(25年)逐年的容配比，计算步骤如下：
假定初始化容配比为N0为1.2，组件总安装容量为Pm，逆变器总额定功率为Pin，那么
Pm＝Pin×N0
第一年末容配比N1，
第二年末容配比N2，
第三年末容配比N3，
……
第n年末容配比Nn，
其中，η1为光伏组件首年衰减值，多晶组件一般为2％～3％；ηa为第二年开始，组件的线性衰减值，一般为0.4％-0.8％左右。
4.计算全生命周期，由于超配带来的发电量损失，计算步骤如下：
(1)计算组件倾斜面辐射量HT
其中，H是当地水平太阳总辐射量；Hd是当地太阳散射辐射量；Rb是太阳直接辐射量与水平总辐射量的比值；β是组件的倾斜角；ρ是地面的反射率。
其中，是当地的纬度，ω是太阳时角，δ是太阳高度角。
(2)计算全生命周期发电量损失
第n年发电量损失值为：
其中，因为PVsyst的计算是基于小时级的数据，一年有8760小时，因此i代表计算时刻为第i个小时，HT(i)是第i个小时时刻的斜面辐射量，τ(i)为第i个小时时刻的直流侧发电效率，P(n)为组件在第n年的总装机容量，μ(i)是第i个小时时刻的逆变器转化效率。
当n＝1时，P(1)＝Pm×(1-η1)
当n≥1时，P(n)＝Pm×(1-η1)-Pm×ηa
全生命周期发电量损失值为：
ΔE＝ΔE(1)+ΔE(2)+…ΔE(n)
其中，当ΔE(n)≤0时，在计算时ΔE(n)计为0，即没有发电量损失。
5.逐步调节初始容配比，初始容配比按照0.01～0.02的步长逐步增加。
6.计算不同初始容配比下的投资成本，以及全生命周期的发电量损失情况，在EXCEL直接利用投资回报率的函数进行计算，投资回报率最大时的容配比为最优化容配比。
此发明在初始化容配比的情况下，进一步考虑了光伏全生命周期内，由于组件性能逐年衰减带来的的容配比变化，从而计算出全生命周期内最大投资回报率下的初始容配比值。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：具体步骤如下，
设置初始化容配比，逐步增加所述初始化容配比；
根据所述初始化容配比计算出对应的全生命周期内逐年容配比；
根据所述逐年容配比计算电站投资回报率；
获取最大的电站投资回报率对应的初始化容配比为最优容配比值。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：所述逐年容配比的计算方法包括：
Pm＝Pin×N0，
式中，Nn为第n年末的容配比，Pm为组件总安装容量，η1为光伏组件首年衰减值，Pin为逆变器总额定功率，ηa为第二年开始组件的线性衰减值，N0为初始化容配比。
3.根据权利要求2所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：所述光伏组件首年衰减值为2％～3％；所述组件的线性衰减值为0.4％-0.8％。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：所述电站投资回报率根据发电量损失获得。
5.根据权利要求4所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：所述发电量损失的获取方法包括：
获取光伏组件的倾斜面辐射量；
根据所述倾斜面辐射量计算每年的发电量损失；
根据所述每年的发电量损失计算全生命周期发电量损失。
6.根据权利要求5所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：
所述倾斜面辐射量的计算方法包括：
其中，HT是倾斜面辐射量，H是当地水平太阳总辐射量，Hd当地太阳散射辐射量；Rb是太阳直接辐射量与水平总辐射量的比值，β是组件的倾斜角，ρ是地面的反射率，是当地的纬度，ω是太阳时角，δ是太阳高度角；
所述每年的发电量损失计算方法包括：
当n＝1时，P(1)＝Pm×(1-η1)，
当n≥1时，P(n)＝Pm×(1-η1)-Pm×ηa，
其中，ΔE(n)为第n年的发电量损失，HT(i)是第i个小时时刻的斜面辐射量，τ(i)为第i个小时时刻的直流侧发电效率，P(n)为组件在第n年的总装机容量，μ(i)是第i个小时时刻的逆变器转化效率；
所述全生命周期发电量损失计算方法包括：
ΔE＝ΔE(1)+ΔE(2)+…ΔE(n)
其中，当ΔE(n)≤0时，ΔE(n)计为0，即没有发电量损失。
7.根据权利要求1所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于：所述初始化容配比为1.1～1.2。
8.根据权利要求1所述的一种光伏电站全生命周期最佳容配比的计算方法，其特征在于:所述初始化容配比按照0.01～0.02的步长逐步增加。
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