CN111488553B - 一种太阳辐照度计算方法及装置 - Google Patents

一种太阳辐照度计算方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种太阳辐照度计算方法及装置，该方案利用待评估区域的光伏电站的逆变器的光伏发电功率反演得到GHI，使得待评估区域内的光伏电站变为虚拟气象站，无需地面气象观测站，成本低且空间分辨率高；同时，利用与待评估区域的光伏电站内的逆变器在一定时间跨度内的输出功率反演得到该地区的太阳辐照，因此提高了太阳辐照度的时间分辨率；而且，该方案依据光伏电站内的各个逆变器的输出功率计算得到虚拟基准逆变器的输出功率，从而使得反演过程的基准数据更准确，而且利用虚拟基准逆变器的输出功率只需构建单台逆变器的光电转换机理模型，因此简化了光电转换机理模型的复杂度。

Description

一种太阳辐照度计算方法及装置
技术领域
本发明属于技术领域，尤其涉及一种太阳辐照度计算方法及装置。
背景技术
太阳辐射是指太阳以电磁波的形式向外传递的能量。太阳辐射随地理、年内、日内、天气状况(云量、能见度、气溶胶等)的不同而不同，太阳辐射变化的不确定性导致光伏发电的输出功率的波动和不确定性。合理准确的光资源评估结果对光伏行业发展产生重要的影响，如在光伏电站选址、选型、设计等方面起到关键指导作用。
目前的太阳辐照度计算方法主要包括两类，一类是利用气象卫星通过对云图等数据加工计算得到地面的太阳辐照，这种方式时空分辨率有限，且计算出的太阳辐照数据精度有限；另一类是基于地面上的气象观测站直接测量出地面太阳辐照，但是地面气象观测站建设成本高、维护成本高，因此地面气象观测站的数量比较少，因此，空间分辨率低，无法满足太阳能开发利用的精细化需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳辐照度计算方法及装置，用以解决目前的太阳辐照度计算方法成本高且时空分辨率有限的问题，其具体的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种太阳辐照度计算方法，包括：
获取光伏电站内各个逆变器在指定时间跨度内的各个预设采集时刻对应的输出功率；
基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率，其中，所述虚拟基准逆变器的输出功率用于表征所述光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力；
根据光电转换机理模型和所述虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值。
可选地，所述基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率，包括：
从各个逆变器的输出功率数据中剔除逆变器发生故障时段的功率数据，得到正常输出功率；
基于各个逆变器对应的正常输出功率之间的相似度，将各个逆变器划分为不同的分组；
选取包含逆变器的数量最多的分组，并计算该分组中各个逆变器在同一预设采集时刻对应的正常输出功率的平均值，得到虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率。
可选地，根据光电转换机理模型和虚拟基准逆变器的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值，包括：
获取所述光伏电站所在地区的太阳辐照度初始区间范围；
对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间；
利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
可选地，所述对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间，包括：
基于二分法将所述太阳辐照度范围划分为两个区间，并利用所述光电转换机理模型分别计算所述两个区间的边界值对应的输出功率计算值；
根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间；
针对该时刻对应的太阳辐照度可能区间，重新利用二分法搜索该时刻对应的新的太阳辐照度可能区间，直到得到的新的太阳辐照度可能区间的长度小于设定数值，得到该时刻对应的太阳辐照度区间。
可选地，所述根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间，包括：
对于所述太阳辐照度范围划分得到的任一区间，判断所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率是否处于该区间的两个边界值所对应的输出功率计算值之间；
若所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率处于该区间的两个边界值所对应的输出功率计算值之间，则确定该区间为该时刻对应的太阳辐照度可能区间。
可选地，所述利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值，包括：
按照给定步长从该时刻对应的太阳辐照度区间中取值，并基于所述光电转换机理模型计算各个太阳辐照度取值对应的输出功率计算值；
依次计算各个输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差；
确定误差小于所述给定数值的太阳辐照度为所述指定时刻对应的地表水平面总辐射值。
第二方面，本发明还提供了一种太阳辐照度计算装置，包括：
实际功率获取模块，用于获取光伏电站内各个逆变器在指定时间跨度内的各个预设采集时刻对应的输出功率；
基准输出功率获取模块，用于基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率，其中，所述虚拟基准逆变器的输出功率用于表征所述光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力；
反演模块，用于根据光电转换机理模型和所述虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值。
可选地，所述实际功率获取模块，包括：
异常数据剔除子模块，用于从各个逆变器的输出功率数据中剔除逆变器发生故障时段的功率数据，得到正常输出功率；
分组子模块，用于基于各个逆变器对应的正常输出功率之间的相似度，将各个逆变器划分为不同的分组；
计算子模块，用于选取包含逆变器的数量最多的分组，并计算该分组中各个逆变器在同一预设采集时刻对应的正常输出功率的平均值，得到虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率。
可选地，所述反演模块，包括：
辐照度初始范围获取子模块，用于获取所述光伏电站所在地区的太阳辐照度初始区间范围；
辐照区间缩小子模块，用于对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间；
辐照度确定子模块，用于利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
可选地，所述辐照区间缩小子模块，具体用于：
基于二分法将所述太阳辐照度范围划分为两个区间，并利用所述光电转换机理模型分别计算所述两个区间的边界值对应的输出功率计算值；
根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间；
针对该时刻对应的太阳辐照度可能区间，重新利用二分法搜索该时刻对应的新的太阳辐照度可能区间，直到得到的新的太阳辐照度可能区间的长度小于设定数值，得到该时刻对应的太阳辐照度区间。
可选地，所述辐照度确定子模块，具体用于：
按照给定步长从该时刻对应的太阳辐照度区间中取值，并基于所述光电转换机理模型计算各个太阳辐照度取值对应的输出功率计算值；
依次计算各个输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差；
确定误差小于所述给定数值的太阳辐照度为所述指定时刻对应的地表水平面总辐射值。
第三方面，本发明还提供了一种用于计算太阳辐照度的设备，包括：存储器和处理器；
所述存储器内存储有可在处理器上运行的程序指令，所述处理器运行所述存储其内存储的程序以实现权利要求1-6任一项所述的方法。
本发明提供的太阳辐照度计算方法，获取光伏电站内各个逆变器在一定时间跨度内对应的输出功率，并基于各个逆变器的输出功率计算得到用于表征光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力的虚拟基准逆变器的输出功率。利用光电转换机理模型计算太阳辐照初始范围对应的输出功率计算值，并依据输出功率计算值确定虚拟基准逆变器在任一时刻的输出功率所处的区间范围并进一步确定该时刻对应的太阳辐照度，即该时刻的地表水平面总辐射值(Global Horizontal Irradiance，GHI)。该方案利用待评估区域的光伏电站的逆变器的光伏发电功率反演得到GHI，使得待评估区域内的光伏电站变为虚拟气象站，无需地面气象观测站，成本低且空间分辨率高；同时，利用与待评估区域的光伏电站内的逆变器在一定时间跨度内的输出功率反演得到该地区的太阳辐照，因此提高了太阳辐照度的时间分辨率；而且，该方案依据光伏电站内的各个逆变器的输出功率计算得到虚拟基准逆变器的输出功率，从而使得反演过程的基准数据更准确，而且利用虚拟基准逆变器的输出功率只需构建单台逆变器的光电转换机理模型，因此简化了光电转换机理模型的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种太阳辐照度计算方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种获得虚拟基准逆变器的输出功率的过程的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种反演得到光伏电站所在地区的GHI过程的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种光伏电站实例的太阳辐照度计算方法的流程图；
图5是本发明实施例提供的一种太阳辐照度计算装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种基准输出功率获取模块的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种反演模块的结构示意图。
具体实施方式
随着太阳辐照资源的大力开发利用，地面光伏电站不断建设，各种小型光伏电站遍布全球，但是这类电站通常不配备环境监测仪等气象监测设备，而且，由于地面气象观测站的数量较少，现有的太阳辐照度计算方法无法提供精细化太阳资源数据。为了解决该技术问题，本发明提供了一种利用光伏发电功率反演地面太阳辐照度的方案，该方案利用光伏电站逆变器的输出功率，并通过光电转换机理模型反演出该光伏电站所在地区的GHI，无需地面气象观测站，因此成本低且空间分辨率高，而且，利用与光伏电站内的逆变器在一定时间跨度内的输出功率反演得到该地区的太阳辐照，因此提高了太阳辐照度的时间分辨率。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，示出了本发明实施例提供的一种太阳辐照度计算方法的流程图，该方法应用于具备计算能力的设备中，例如，PC机、工程计算机等。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S110，获取光伏电站内各个逆变器在指定时间跨度内的各个预设采集时刻对应的输出功率。
该光伏电站为光资源待评估地区内的光伏电站，获取该光伏电站内各个逆变器在一定时间跨度和具有一定时间分辨率的输出功率数据，记为{(ti,pi)}，其中，ti表示采集时刻，pi表示逆变器在ti时刻对应的输出功率。输出功率可以是直流输出功率或交流输出功率，本文对此不做限定。
此外，需要说明的是，如果光伏电站内只有一台逆变器，则光伏发电功率可以采用汇流箱的输出功率或组串的输出功率。
其中，这些逆变器的型号相同，且其接入的光伏组件的安装朝向一致、组串数目一致，时间跨度可以是一日、一周、一个月等，时间分辨率可以是1分钟、5分钟、15分钟等。预设采集时刻与时间跨度及时间分辨率有关，例如，设定时间分辨率为5分钟，即各个预设采集时刻之间的时间间隔为5分钟，各预设采集时刻可能包括9:00、9:15、9:30等。
S120，基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率。
其中，在获取光伏电站内各逆变器的输出功率的同时，获取逆变器的故障告警信息。然后，基于该故障告警信息剔除发生故障的逆变器在其发生故障时段的输出功率数据，得到正常输出功率数据。
然后，基于各个逆变器的正常输出功率数据获得虚拟基准逆变器的输出功率。其中，虚拟基准逆变器的输出功率用来表征光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力。
需要说明的是，为了简化光电转换机理模型，引入虚拟基准逆变器的概念，虚拟基准逆变器并不是光伏电站中真实存在的逆变器。虚拟基准逆变器的输出功率作为待评估地区对应的用于反演太阳辐射的基准光伏发电功率。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，获得虚拟基准逆变器的输出功率的过程如下：
S121，计算各个逆变器的正常输出功率之间的相似度。
在本发明的一个实施例中，输出功率数据之间的相似度可以利用欧式距离来衡量，例如，基于欧式距离的相似度的计算公式如下：
其中，pi,j表示第j台逆变器在i时刻的输出功率，pi,k表示第k台逆变器在i时刻的输出功率，n表示在一定时间跨度和时间分辨率下的总时刻点数。
S122，基于各个逆变器的正常输出功率之间的相似度，对各个逆变器进行聚类，得到逆变器的分组。
基于逆变器的正常输出功率之间的相似度对逆变器进行聚类得到多个聚类簇，每个聚类簇就是一个分组。
采用聚类轮廓系数作为评价指标，确定聚类簇的数量及每个聚类簇中所包含的逆变器的数量。
轮廓系数结合了聚类的凝聚度和分离度，用于评估聚类的效果，其值处于[-1,1]之间，其值越大表示聚类效果越好。具体的计算方法如下：
对于每个样本点i，计算点i与其同一个簇内的所有其他元素距离的平均值，记作a(i)，用于量化簇内的凝聚度。选取点i之外的一个簇b，计算点i与b中所有元素的平均距离，遍历所有其他簇，找到最近的平均距离，记作b(i)，即点i的邻居类，用于量化簇之间的分离度。
对于样本点i，轮廓系数S(i)的计算公式如下：
计算所有样本点的轮廓系数的平均值即当前聚类的整体轮廓系数，度量数据聚类的紧密程度。
S123，选取包含逆变器的数量最多的分组，并计算该分组中各个逆变器在同一预设采集时刻对应的正常输出功率的平均值，作为虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率。
因为分组中包含的逆变器的数量越多越能够代表光伏电站中大部分逆变器的数据，所以选择包含逆变器的数量最多的分组，并计算这些逆变器在同一时刻的正常输出功率的平均值，记为虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率。
例如，聚类得到三个分组，其包含的逆变器的数量分别为3个、5个、7个，则选取包含7个逆变器的分组，计算这7个逆变器在i时刻的正常输出功率的平均值，作为虚拟基准逆变器在i时刻的输出功率，同理计算虚拟基准逆变器在其他时刻对应的输出功率，得到虚拟基准逆变器在各个时刻对应的输出功率。
该步骤通过聚类算法和均一化操作(即，计算包含逆变器数量最大的分组中逆变器的输出功率的平均值)得到虚拟基准逆变器的输出功率，保证了虚拟基准逆变器数据的质量，另一方面因为虚拟基准逆变器的输出功率表征一台逆变器在正常状态下的光电转换能力，所以只需构建基于单台逆变器的光电转换机理模型，因此简化了光电转换机理模型的复杂度。
S130，根据光电转换机理模型和虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到该光伏电站所在地区在各个时刻对应的GHI。
其中，光电转换机理模型所需的参数信息包括：光伏电站的地理位置(经度、纬度)、时区、地面类型、海拔等信息，光伏电站产品信息(如，组件型号、逆变器型号、组件产品参数、逆变器产品参数等)，以及光伏电站安装信息(如，组件安装方式、安装倾角、安装朝向、逆变器接入组串数量等)。光电转换机理模型可表示为：
f(GHI,t,K1,K2,…,Km)＝p (3)
其中，K1,K2,…,Km表示光电转换机理模型中不同的模型参数，例如，K1表示经度、K2表示纬度、K3表示海拔，以此类推，m的数值取决于光电转换机理模型所采用的参数数量；p为t时刻在GHI下对应的逆变器输出功率。
在本发明的一个实施例中，光电转换机理模型内部的计算过程如下：
(1)给定时刻ti下，根据光伏电站经纬度、时区，计算出该时刻下太阳方位角和太阳高度角以及地外辐照度；
(2)给定地表水平面总辐射值GHI，结合地外辐照度计算出晴空指数，进而由晴空指数估算出地表水平面的散射辐射值，利用GHI与散射辐射值计算得到地表水平面的直接辐射值；
(3)结合光伏组件安装朝向和安装倾角，计算组件阵列斜面的直接辐射值；
(4)根据光伏组件产品参数，由组件阵列斜面总辐射计算得到光伏阵列的输出功率；
(5)根据逆变器接入的组串数量及逆变器产品参数，计算得到逆变器输出的直流与交流功率。
将光伏电站的模型参数以及太阳辐照度初始范围，输入至预先建立的光电转换机理模型计算得到指定时刻、指定GHI所对应的输出功率计算值，然后，依据该输出功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率，确定光伏电站所在区域在该时刻的GHI。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，S130包括以下步骤：
S131，确定光伏电站所在地区的太阳辐照度初始范围。
通常GHI与逆变器输出功率呈线性关系，而且，GHI具有理论上限值，因此GHI具有一定的初始范围，即[0，GHImax]，其中，太阳辐照度的单位为W/m2。
S132，对于每一个ti时刻，根据虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率数据以及光电转换机理模型，重复使用二分法从太阳辐照度初始范围中确定该时刻对应的太阳辐照度区间。
在本发明的一个实施例中，重复地使用二分法将太阳辐照度初始范围逐步缩小得到该时刻对应的太阳辐照度区间的过程如下：
(1)对于ti时刻，基于二分法将太阳辐照度范围划分为两个区间，并利用光电转换机理模型分别计算这两个区间的边界值对应的输出功率计算值。
具体的，该步骤可以是将[0，GHImax]划分为两个相等的区间，然后取这两个区间的边界值，这两个区间的边界值即初始范围的最小值0、中间值GHImid和最大值GHImax。然后，将这三个太阳辐射度边界值输入至光电转换机理模型中分别计算对应的输出功率计算值。
(2)根据边界值对应的输出功率计算值及虚拟基准逆变器在ti时刻对应的输出功率，确定出ti时刻对应的太阳辐照度可能区间。
该步骤通过比较虚拟基准逆变器在ti时刻对应的输出功率与上述的两个太阳辐照度区间的边界值对应的输出功率计算值，确定出ti时刻所对应的太阳辐照可能区间。如果虚拟基准逆变器在ti时刻对应的输出功率处于某个太阳辐照度区间的边界值对应的输出功率计算值之间，则确定该太阳辐照度区间为ti时刻对应的太阳辐照可能区间。
在本发明的一个实施例中，分别计算上述三个太阳辐照度边界值对应的输出功率计算值与虚拟基准逆变器在ti时刻对应的输出功率之间的差值，并判断三个差值的符号，选择差值符号互异且GHI数值相邻的两个差值所对应的GHI数值，确定这两个GHI数值对应的区间为该时刻对应的新的太阳辐照度可能区间。
(3)对于上一步骤确定的ti时刻所对应的太阳辐照可能区间，继续采用二分搜索法缩小ti时刻对应的太阳辐照度可能区间，直到太阳辐照度可能区间的长度小于设定数值，得到ti时刻对应的最终的太阳辐照度区间。
其中，区间的长度是指区间的最大值与最小值的差值，设定数值可以根据实际需求设定。
本实施例中利用二分搜索法和穷举算法与光电转换机理模型相结合反演得到GHI，其实现过程简单，而且二分搜索法保证了算法收敛速度，穷举算法保证能够找到最优解。
S133，利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内选取输出功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的GHI。
确定出ti时刻对应的最终的太阳辐照度区间后，利用穷举算法，按照给定步长(0.1W/m2、0.5W/m2、1W/m2等)，将该区间内的各个GHI数值依次输入至光电转换机理模型中得到对应的功率计算值；并计算该功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差，如果误差小于给定数值，则终止穷举算法，并确定此时的GHI数值为ti时刻反演得到的GHI值。其中，给定数值可以根据实际需求设定。
本实施例提供的太阳辐照度计算方法，利用光伏发电功率反演得到GHI，使得待评估区域内的光伏电站变为虚拟气象站，无需地面气象观测站，成本低且空间分辨率高；同时，利用与待评估区域的光伏电站内的逆变器在一定时间跨度内的输出功率反演得到该地区的太阳辐照，因此提高了太阳辐照度的时间分辨率；而且，该方案依据光伏电站内的各个逆变器的输出功率计算得到虚拟基准逆变器的输出功率，从而使得反演过程的基准数据更准确，而且利用虚拟基准逆变器的输出功率只需构建单台逆变器的光电转换机理模型，因此简化了光电转换机理模型的复杂度。
下面以一个具体的实例说明本发明提供的太阳辐照度计算过程：
选择待评估地区的光伏电站，该光伏电站包括10台逆变器，而且，逆变器型号相同，光伏组件安装朝向一致，安装倾角固定。利用本发明提供的太阳辐照度计算方法的过程如图4所示：
S210，获取10台逆变器在前一日且时间分辨率为5分钟的输出功率数据，以及逆变器故障告警信息。
S220，剔除发生故障的逆变器在其发生故障时段的功率数据。
S230，计算任意两台逆变器的输出功率的相似度，并基于相似度对各个逆变器进行聚类，得到逆变器的分组。
利用公式(1)计算任意两台逆变器的输出功率之间的相似度，其中，n表示一日内时间分辨率为5分钟的总时刻点数为288。
例如，对10个逆变器进行聚类后得到3个聚类簇，每个聚类簇是一个分组。其中，三个分组分别包括6台逆变器、3台逆变器、1台逆变器。
S240，计算包含6台逆变器的分组对应的输出功率平均值，得到虚拟基准逆变器的输出功率。
S250，确定该光伏电站所在地区的太阳辐照度初始范围为[0,1500]。
S260，将区间的最小值、最大值及中间值分别输入至光电转换机理模型，将计算得到的输出功率数值与虚拟基准逆变器在时刻ti对应的输出功率之间的差值。
即，Δp1＝f(GHI＝0,ti,K1,K2,…,Km)-pi、Δp2＝f(GHI＝750,ti,K1,K2,…,Km)-pi、Δp3＝f(GHI＝1500,ti,K1,K2,…,Km)-pi。
S270，选取GHI数值相邻且对应的差值符号相反的两个GHI数值所对应区间为时刻ti对应的太阳辐照度可能区间。
分别判断三个差值的符号，如果Δp1＜0,Δp2＞0,Δp3＞0，则时刻ti对应的太阳辐照度可能区间为[0,750]。
S280，判断得到的太阳辐照度可能区间的长度是否小于设定数值；如果是，则确定当前的区间为时刻ti对应的最终的太阳辐照度区间；如果否，则返回执行S260；
其中，设定数值为50W/m2，假设时刻ti下利用二分法搜索得到的最终太阳辐照度区间为[468.75,515.625]。
S290，利用穷举算法，按照给定步长0.1W/m2，将最终的太阳辐照度区间内的GHI数值依次输入至光电转换机理模型中计算得到相应的功率计算值。
S2100，计算各个功率计算值与虚拟基准逆变器在时刻ti对应的输出功率之间的误差，当误差小于给定输出给定数值时，终止穷举算法，确定该GHI数值为时刻ti反演得到的地表水平面总辐射值。
计算利用光电转换机理模型计算的各个输出功率与实际输出功率(虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率)之间的误差。如果误差小于给定数值则确定此时的GHI数值为该时刻对应的GHI。
针对每一时刻，重复执行S250～S2100的过程，得到每一时刻对应的GHI值，即该光伏电站所处地区在一定时间跨度和一定时间分辨率下的GHI。
本实施例提供的太阳辐照度计算方法，利用光伏发电功率反演得到GHI，使得待评估区域内的光伏电站变为虚拟气象站，无需地面气象观测站，成本低且空间分辨率高；同时，利用与待评估区域的光伏电站内的逆变器在一定时间跨度内的输出功率反演得到该地区的太阳辐照，因此提高了太阳辐照度的时间分辨率；而且，该方案依据光伏电站内的各个逆变器的输出功率计算得到虚拟基准逆变器的输出功率，从而使得反演过程的基准数据更准确，而且利用虚拟基准逆变器的输出功率只需构建单台逆变器的光电转换机理模型，因此简化了光电转换机理模型的复杂度。
相应于上述的太阳辐照度计算方法实施例，本申请还提供了太阳辐照度计算装置实施例。
请参见图5，示出了本申请实施例提供的一种太阳辐照度计算装置的结构示意图，该装置应用于具备计算能力的设备中，如，PC机、工程计算机等。如图5所示，该装置包括：实际功率获取模块110、基准输出功率获取模块120、反演模块130。
实际功率获取模块110，用于获取光伏电站内各个逆变器在指定时间跨度内的各个预设采集时刻对应的输出功率。
获取该光伏电站内各个逆变器在一定时间跨度内且具有一定时间分辨率的输出功率数据，记为{(ti,pi)}，其中，ti表示采集时刻，pi表示逆变器在ti时刻对应的输出功率。输出功率可以是直流输出功率或交流输出功率，本文对此不做限定。
基准输出功率获取模块120，用于基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率。
其中，所述虚拟基准逆变器的输出功率用于表征所述光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力。
在本申请的一个实施例中，如图6所示，基准输出功率获取模块120包括：异常数据剔除子模块121、分组子模块122和计算子模块123。
异常数据剔除子模块121，用于从各个逆变器的输出功率数据中剔除逆变器发生故障时段的功率数据，得到正常输出功率。
分组子模块122，用于基于各个逆变器对应的正常输出功率之间的相似度，将各个逆变器划分为不同的分组。
计算子模块123，用于选取包含逆变器的数量最多的分组，并计算该分组中各个逆变器在同一预设采集时刻对应的正常输出功率的平均值，得到虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率。
反演模块130，用于根据光电转换机理模型和虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值。
在本申请的一个实施例中，如图7所示，反演模块130包括：辐照度初始范围获取子模块131、辐照区间缩小子模块132和辐照度确定子模块133。
辐照度初始范围获取子模块131，用于获取所述光伏电站所在地区的太阳辐照度初始区间范围。
辐照区间缩小子模块132，用于对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间。
在本申请的一个实施例中，辐照区间缩小子模块，具体用于：
基于二分法将所述太阳辐照度范围划分为两个区间，并利用所述光电转换机理模型分别计算所述两个区间的边界值对应的输出功率计算值；
根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间；
针对该时刻对应的太阳辐照度可能区间，重新利用二分法搜索该时刻对应的新的太阳辐照度可能区间，直到得到的新的太阳辐照度可能区间的长度小于设定数值，得到该时刻对应的太阳辐照度区间。
其中，确定太阳辐照度可能区间的过程如下：
对于所述太阳辐照度范围划分得到的任一区间，判断所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率是否处于该区间的两个边界值所对应的输出功率计算值之间。
若所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率处于该区间的两个边界值所对应的输出功率计算值之间，则确定该区间为该时刻对应的太阳辐照度可能区间。
辐照度确定子模块133，用于利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
在本申请的一个实施例中，辐照度确定子模块133具体用于：
按照给定步长从该时刻对应的太阳辐照度区间中取值，并基于所述光电转换机理模型计算各个太阳辐照度取值对应的输出功率计算值；
依次计算各个输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差；
确定误差小于所述给定数值的太阳辐照度为所述指定时刻对应的地表水平面总辐射值。
本实施例提供的太阳辐照度计算装置，利用待评估区域的光伏电站的逆变器的光伏发电功率反演得到GHI，使得待评估区域内的光伏电站变为虚拟气象站，无需地面气象观测站，成本低且空间分辨率高；同时，利用与待评估区域的光伏电站内的逆变器在一定时间跨度内的输出功率反演得到该地区的太阳辐照，因此提高了太阳辐照度的时间分辨率；而且，该方案依据光伏电站内的各个逆变器的输出功率计算得到虚拟基准逆变器的输出功率，从而使得反演过程的基准数据更准确，而且利用虚拟基准逆变器的输出功率只需构建单台逆变器的光电转换机理模型，因此简化了光电转换机理模型的复杂度。
本申请提供了一种计算设备，该计算设备包括处理器和存储器，该存储器内存储有可在处理器上运行的程序。该处理器运行存储器内存储的该程序时实现上述任意一种太阳辐照度计算方法。本文中的计算设备可以是PC机、工程计算机等。
本申请还提供了一种计算设备可执行的存储介质，该存储介质中存储有程序，该程序由计算设备执行时实现上述的太阳辐照度计算方法。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个技术特征可以进行任意组合或替换，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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)

1.一种太阳辐照度计算方法，其特征在于，包括：
获取光伏电站内各个逆变器在指定时间跨度内的各个预设采集时刻对应的输出功率；
基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率，其中，所述虚拟基准逆变器的输出功率用于表征所述光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力；
根据光电转换机理模型和所述虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值；
其中，所述基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率，包括：
从各个逆变器的输出功率数据中剔除逆变器发生故障时段的功率数据，得到正常输出功率；
基于各个逆变器对应的正常输出功率之间的相似度，将各个逆变器划分为不同的分组；
选取包含逆变器的数量最多的分组，并计算该分组中各个逆变器在同一预设采集时刻对应的正常输出功率的平均值，得到虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率；
其中，根据光电转换机理模型和所述虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值，包括：
获取所述光伏电站所在地区的太阳辐照度初始区间范围；
对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间；
利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间，包括：
基于二分法将所述太阳辐照度范围划分为两个区间，并利用所述光电转换机理模型分别计算所述两个区间的边界值对应的输出功率计算值；
根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间；
针对该时刻对应的太阳辐照度可能区间，重新利用二分法搜索该时刻对应的新的太阳辐照度可能区间，直到得到的新的太阳辐照度可能区间的长度小于设定数值，得到该时刻对应的太阳辐照度区间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间，包括：
对于所述太阳辐照度范围划分得到的任一区间，判断所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率是否处于该区间的两个边界值所对应的输出功率计算值之间；
若所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率处于该区间的两个边界值所对应的输出功率计算值之间，则确定该区间为该时刻对应的太阳辐照度可能区间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值，包括：
按照给定步长从该时刻对应的太阳辐照度区间中取值，并基于所述光电转换机理模型计算各个太阳辐照度取值对应的输出功率计算值；
依次计算各个输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差；
确定误差小于所述给定数值的太阳辐照度为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
5.一种太阳辐照度计算装置，其特征在于，包括：
实际功率获取模块，用于获取光伏电站内各个逆变器在指定时间跨度内的各个预设采集时刻对应的输出功率；
基准输出功率获取模块，用于基于各个逆变器对应的输出功率，获得虚拟基准逆变器在所述各个预设采集时刻对应的输出功率，其中，所述虚拟基准逆变器的输出功率用于表征所述光伏电站内一台逆变器在正常状态下的光电转换能力；
反演模块，用于根据光电转换机理模型和所述虚拟基准逆变器在各个预设采集时刻对应的输出功率反演得到所述光伏电站所在地区在各个时刻对应的地表水平面总辐射值；
其中，所述实际功率获取模块，包括：
异常数据剔除子模块，用于从各个逆变器的输出功率数据中剔除逆变器发生故障时段的功率数据，得到正常输出功率；
分组子模块，用于基于各个逆变器对应的正常输出功率之间的相似度，将各个逆变器划分为不同的分组；
计算子模块，用于选取包含逆变器的数量最多的分组，并计算该分组中各个逆变器在同一预设采集时刻对应的正常输出功率的平均值，得到虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率；
其中，所述反演模块，包括：
辐照度初始范围获取子模块，用于获取所述光伏电站所在地区的太阳辐照度初始区间范围；
辐照区间缩小子模块，用于对于每一个时刻，根据所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率及光电转换机理模型，利用二分法逐步搜索该时刻对应的太阳辐照度区间；
辐照度确定子模块，用于利用穷举算法，从该时刻对应的太阳辐照度区间内，选取输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差小于给定数值的太阳辐照度，确定为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述辐照区间缩小子模块，具体用于：
基于二分法将所述太阳辐照度范围划分为两个区间，并利用所述光电转换机理模型分别计算所述两个区间的边界值对应的输出功率计算值；
根据边界值对应的输出功率计算值及所述虚拟基准逆变器在该时刻对应的输出功率，确定该时刻对应的太阳辐照度可能区间；
针对该时刻对应的太阳辐照度可能区间，重新利用二分法搜索该时刻对应的新的太阳辐照度可能区间，直到得到的新的太阳辐照度可能区间的长度小于设定数值，得到该时刻对应的太阳辐照度区间。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述辐照度确定子模块，具体用于：
按照给定步长从该时刻对应的太阳辐照度区间中取值，并基于所述光电转换机理模型计算各个太阳辐照度取值对应的输出功率计算值；
依次计算各个输出功率计算值与所述虚拟基准逆变器在该时刻的输出功率之间的误差；
确定误差小于所述给定数值的太阳辐照度为该时刻对应的地表水平面总辐射值。
8.一种用于计算太阳辐照度的设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器内存储有可在处理器上运行的程序指令，所述处理器运行所述存储其内存储的程序以实现权利要求1-4任一项所述的方法。
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