CN111460693A - 一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法，属于新能源光伏发电技术领域。本发明的步骤为：1.利用常规算法计算出最佳安装倾角初值α₁；2.根据当地经纬度和步骤1计算得出的安装倾角初值α₁；3.在一定的光伏场地布置出最大的光伏安装容量P₁；4.利用下式计算出光伏电站度电成本L₁；5.在步骤1计算得出的安装倾角初值α₁的基础上调整至安装倾角α₂；6.计算得出阵列安装间距d₂，光伏安装容量P₂；7.计算出光伏电站度电成本L₂，并与L₁对比；8.重复步骤4、5、6、7，直至找到最低的度电成本L。本发明操作简便，可以获得最低度电成本，取得了较好的经济效益。

Description

一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法

技术领域

本发明涉及新能源光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法。

背景技术

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位，在世界范围内都受到了广泛的重视。国家能源局统计显示截至2016年底，我国光伏发电新增装机容量3454万千瓦，累计装机容量7742万千瓦，新增和累计装机容量均为全球第一。光伏电站的特点之一是占地面积大，而在一定的场地面积的情况下，如何平衡好光伏电站装机规模以获取更高的发电量和更低的光伏电站总投资已经成为本技术领域重要的研究方向。

PVsyst软件是目前国际通用的较权威的光伏系统辅助设计软件之一，软件中集成了大量的系统计算方法、工具和公式，比如组件间距计算、阴影模拟、遮挡电性能分析、发电量模拟等，能够较完整地对光伏发电系统进行研究、设计和数据分析。

现有技术在计算光伏组件的安装倾角时，一般的计算原则是依据《光伏发电站设计规范》，利用光伏电站所在纬度光伏组件斜面上的总辐射量为最大时的倾角为最佳倾角。此种方法计算出的安装倾角及前后阵列间距是常规算法，并没有考虑到当减少组件安装间距可使安装容量增加，虽然增加了部分成本，但是在一定间距范围内获得的发电量的增加，使得光伏电站的度电成本会降低，但当减少组件安装距离又会造成前后排组件遮挡，要获得更高的发电量势必要减少组件安装倾角，所以找到一个获得最低度电成本的安装倾角和安装间距计算方法非常有必要。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法，操作简便，可以获得最低度电成本，取得了较好的经济效益。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法，其步骤为：

1.根据当地经纬度，光伏组件安装倾斜面上总辐射量最大的原则，利用常规算法计算出最佳安装倾角初值α₁；并利用国际通用的光伏发电系统辅助设计软件PVsyst进行验证；

2.根据当地经纬度和步骤1计算得出的安装倾角初值α₁，再由当地冬至日真太阳时9:00～15:00时间前后光伏阵列间无阴影遮挡，计算出阵列安装间距初值d₁；

3.根据步骤1、2计算得出的安装倾角初值α₁和阵列安装间距初值d₁，在一定的光伏场地布置出最大的光伏安装容量P₁；

4.根据步骤1、2、3计算得出的安装倾角初值α₁，阵列安装间距初值d₁和光伏安装容量P₁，利用下式计算出光伏电站度电成本L₁：

其中：L(H，P，d，α)为光伏电站度电成本；I(P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P的条件下，该光伏电站的总投资；A(P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P的条件下，该光伏电站第n年的运维成本；Y(H，P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P，光伏阵列安装斜面上的总辐射量H的条件下，引用国际通用的较权威的光伏辅助设计仿真软件PVsyst，模拟仿真得出该光伏电站第n年的发电量；N为光伏系统总寿命期；i为基于投资所期望的折现率；

5.在步骤1计算得出的安装倾角初值α₁的基础上调整至安装倾角α₂，为简化优化步骤，提高优化效率，可以以度为单位调整安装倾角；

6.在调整后的安装倾角α₂基础上，重复步骤2、3，计算得出阵列安装间距d₂，光伏安装容量P₂；

7.利用步骤5、6计算得出的安装倾角α₂，安装间距d₂，安装容量P₂，再重复步骤4，计算出光伏电站度电成本L₂，并与L₁对比；

8.重复步骤4、5、6、7，直至找到最低的度电成本L，此时的光伏电站安装倾角即为优化后的最佳倾角α，安装间距为优化后的最佳安装间距d。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法，操作简便，可以获得最低度电成本，取得了较好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的度电成本L与安装倾角α的关系曲线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述：

实施例1

如图1所示，本实施例的一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法，其步骤为：

1.根据当地经纬度，光伏组件安装倾斜面上总辐射量最大的原则，利用常规算法计算出最佳安装倾角初值α₁；并利用国际通用的光伏发电系统辅助设计软件PVsyst进行验证；

2.根据当地经纬度和步骤1计算得出的安装倾角初值α₁，再由当地冬至日真太阳时9:00～15:00时间前后光伏阵列间无阴影遮挡，计算出阵列安装间距初值d₁；

3.根据步骤1、2计算得出的安装倾角初值α₁和阵列安装间距初值d₁，在一定的光伏场地布置出最大的光伏安装容量P₁；

4.根据步骤1、2、3计算得出的安装倾角初值α₁，阵列安装间距初值d₁和光伏安装容量P₁，利用下式计算出光伏电站度电成本L₁：

其中：L(H，P，d，α)为光伏电站度电成本；I(P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P的条件下，该光伏电站的总投资；A(P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P的条件下，该光伏电站第n年的运维成本；Y(H，P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P，光伏阵列安装斜面上的总辐射量H的条件下，引用国际通用的较权威的光伏辅助设计仿真软件PVsyst，模拟仿真得出该光伏电站第n年的发电量；N为光伏系统总寿命期；i为基于投资所期望的折现率；

5.在步骤1计算得出的安装倾角初值α₁的基础上调整至安装倾角α₂，为简化优化步骤，提高优化效率，可以以度为单位调整安装倾角；

6.在调整后的安装倾角α₂基础上，重复步骤2、3，计算得出阵列安装间距d₂，光伏安装容量P₂；

7.利用步骤5、6计算得出的安装倾角α₂，安装间距d₂，安装容量P₂，再重复步骤4，计算出光伏电站度电成本L₂，并与L₁对比；

8.重复步骤4、5、6、7，直至找到最低的度电成本L，此时的光伏电站安装倾角即为优化后的最佳倾角α，安装间距为优化后的最佳安装间距d。

图2为度电成本L与安装倾角α的关系曲线示意图。对于给定的光伏组件安装倾角α相对应计算得出相应的度电成本L，通过不断调整优化光伏组件安装倾角，得到最低度电成本时的最佳安装倾角。

本发明以光伏电站发电效益最大化为目的，提出首先计算光伏组件安装倾角初值、安装间距初值、安装容量初值，再计算出光伏电站度电成本初值，最后再不断调整安装倾角、安装间距、安装容量，得出最低度电成本值时的安装倾角、安装间距的优化方法，提高了光伏电站的经济效益，提高了土地利用效率和价值，对在设计光伏电站时确定最佳安装倾角和最佳安装间距有很强的指导意义。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种光伏组件安装最佳倾角和间距的计算方法，其特征在于：其步骤为：

1.根据当地经纬度，光伏组件安装倾斜面上总辐射量最大的原则，利用常规算法计算出最佳安装倾角初值α₁；并利用国际通用的光伏发电系统辅助设计软件PVsyst进行验证；

2.根据当地经纬度和步骤1计算得出的安装倾角初值α₁，再由当地冬至日真太阳时9:00～15:00时间前后光伏阵列间无阴影遮挡，计算出阵列安装间距初值d₁；

3.根据步骤1、2计算得出的安装倾角初值α₁和阵列安装间距初值d₁，在一定的光伏场地布置出最大的光伏安装容量P₁；

4.根据步骤1、2、3计算得出的安装倾角初值α₁，阵列安装间距初值d₁和光伏安装容量P₁，利用下式计算出光伏电站度电成本L₁：

其中：L(H，P，d，α)为光伏电站度电成本；I(P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P的条件下，该光伏电站的总投资；A(P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P的条件下，该光伏电站第n年的运维成本；Y(H，P，d，α)为在基于安装倾角初值α，阵列安装间距初值d，光伏安装容量P，光伏阵列安装斜面上的总辐射量H的条件下，引用国际通用的较权威的光伏辅助设计仿真软件PVsyst，模拟仿真得出该光伏电站第n年的发电量；N为光伏系统总寿命期；i为基于投资所期望的折现率；

5.在步骤1计算得出的安装倾角初值α₁的基础上调整至安装倾角α₂，为简化优化步骤，提高优化效率，可以以度为单位调整安装倾角；

6.在调整后的安装倾角α₂基础上，重复步骤2、3，计算得出阵列安装间距d₂，光伏安装容量P₂；

7.利用步骤5、6计算得出的安装倾角α₂，安装间距d₂，安装容量P₂，再重复步骤4，计算出光伏电站度电成本L₂，并与L₁对比；

8.重复步骤4、5、6、7，直至找到最低的度电成本L，此时的光伏电站安装倾角即为优化后的最佳倾角α，安装间距为优化后的最佳安装间距d。

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